唐為群

山西路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司公路工程總承包分公司 山西太原 030006

一體化架設(shè)施工技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)橋梁上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)的同步安裝，在很大程度上提升了橋梁項(xiàng)目施工效率，而且實(shí)現(xiàn)了橋梁項(xiàng)目建設(shè)的機(jī)械化作業(yè)。與此同時(shí)，橋梁各預(yù)制構(gòu)件都采用梁上運(yùn)輸方式，施工占據(jù)的面積比較小，關(guān)于沿線路面的運(yùn)輸要求也較少，有效解決了城市橋梁項(xiàng)目建設(shè)難題。一體化架設(shè)技術(shù)無需使用履帶吊，控制了設(shè)備數(shù)量，減小了成本投入。本文結(jié)合城市立交橋項(xiàng)目，重點(diǎn)研究了預(yù)制裝配化墩梁一體化架設(shè)技術(shù)。

1 項(xiàng)目背景

此城市立交橋是多路交匯大型樞紐工程，是城市主干線網(wǎng)絡(luò)體系中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，也是實(shí)現(xiàn)城市各區(qū)交通流轉(zhuǎn)換的核心設(shè)施。本文選擇城市立交橋A1、B2匝道橋的直線段為預(yù)制裝配化施工試點(diǎn)項(xiàng)目，其中A1匝道橋的長(zhǎng)度為440m，橋跨徑是4×40m+4×40m+3×40m；B2匝道橋的長(zhǎng)度是360m，橋跨徑是3×40m+3×40m+3×40m。混凝土主梁設(shè)計(jì)的是單箱單室結(jié)構(gòu)，橋面的寬度是9.5m，節(jié)段梁的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段長(zhǎng)度是3.0m，其中梁段的最大重量接近是80t，詳見圖1所示。A1、B2匝道采用的預(yù)制墩柱是獨(dú)柱墩（屬于花瓶式）與雙柱墩，柱墩的最大墩高度為12m，最大重量接近是89t?？紤]到預(yù)制墩、節(jié)段梁的施工采用履帶吊或是架橋機(jī)，需要配置大量的設(shè)備及技術(shù)人員，占地面積較大，同時(shí)對(duì)既有交通與環(huán)境造成較大影響，所以通過綜合分析、研究提出了墩梁一體化架設(shè)技術(shù)，同步架設(shè)預(yù)制墩柱和節(jié)段梁。

圖1 立交橋匝道結(jié)構(gòu)

2 墩梁架設(shè)方案對(duì)比分析

2.1 “架橋機(jī)”+“履帶吊”

預(yù)制墩柱基本選擇的是“履帶吊”架設(shè)方式，待預(yù)制墩柱吊裝完成之后，從墩頂處設(shè)置架橋機(jī)實(shí)現(xiàn)節(jié)段梁的有效架設(shè)，同時(shí)墩頂快的架設(shè)應(yīng)采用履帶吊實(shí)施輔助安裝[1]。此施工方案中需要利用履帶吊實(shí)施墩柱和墩頂塊安裝，控制工期是節(jié)段梁安裝工效。此項(xiàng)目中某一跨節(jié)段梁的架橋機(jī)安裝工期是7d，詳見表1所示。

表1 “架橋機(jī)”+“履帶吊”施工方案工效

2.2 一體化架橋機(jī)

自主研發(fā)一體化架橋機(jī)，能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)制墩柱、節(jié)段梁架設(shè)。其是以普通架橋機(jī)為依托增設(shè)一跨，利用承臺(tái)或是路面前支腿進(jìn)行預(yù)制墩柱架設(shè)，從而完成墩梁一體化架設(shè)。與此同時(shí)，一體化架橋機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)制墩柱和節(jié)段梁的同步化安裝，其中控制工期是安裝節(jié)段梁工效。此項(xiàng)目中某一跨節(jié)段梁的安裝工期是7d，詳見表2所示。

表2 一體化架橋機(jī)施工方案工效

2.3 施工方案對(duì)比

通過對(duì)上述方案進(jìn)行對(duì)比分析，其中一體化架橋機(jī)方案優(yōu)勢(shì)比較突出：①預(yù)制墩柱與節(jié)段梁能夠同步進(jìn)行安裝，顯著提升了工效；②各預(yù)制構(gòu)件采用的是梁上運(yùn)輸方式，不會(huì)占用道路空間；③從普通架橋機(jī)中增設(shè)支腿（數(shù)量是1條），不需要采用履帶吊，控制了設(shè)備數(shù)量以及成本投入。所以綜合對(duì)比后確定選擇一體化架橋機(jī)進(jìn)行預(yù)制墩柱與節(jié)段梁架設(shè)施工。

此項(xiàng)目中的一體化架橋機(jī)包含主梁、前支腿、中支腿、后支腿、吊具、起重天車以及電氣系統(tǒng)等。從本質(zhì)上分析，一體化架橋機(jī)使用的是全跨懸掛拼裝技術(shù)方式，喂梁選擇的是底部喂梁或者是尾部喂梁，適用于橋跨不超過40m，吊裝重量不超過800t，縱坡不超過4.0%，橫坡不超過3.0%，曲線半徑大于500m。

主梁設(shè)計(jì)的是三角形斷面桁架，確定的中心距是6.5m，總體長(zhǎng)度是89.3m，腹桿與弦桿以銷軸方式進(jìn)行連接，從而為儲(chǔ)存與運(yùn)輸創(chuàng)造便利條件。在架橋機(jī)實(shí)施架梁與過跨階段，其中主梁的縱坡是25，而橫坡則要調(diào)平[2]。

前支腿設(shè)計(jì)的是“橫梁+伸縮套（一共為3層）”結(jié)構(gòu)，以插銷方式固定，通過環(huán)鏈葫蘆進(jìn)行驅(qū)動(dòng)式伸縮，從底部建立支撐梁，然后和承臺(tái)進(jìn)行錨固處理。前支腿的伸縮高度接近是16m，最短達(dá)到2.5m，適用于架梁、過跨施工。此一體化架橋機(jī)的前支腿作用為：①為墩柱、墩頂架設(shè)提供前支撐點(diǎn)；②為整機(jī)過跨倒腿提供前支撐點(diǎn)。

中支腿與前支腿設(shè)計(jì)一樣，其是架橋機(jī)的關(guān)鍵執(zhí)行部件，以頂升油缸方式進(jìn)行支撐，形成達(dá)到1000mm，能夠完成整體卸載，同時(shí)設(shè)計(jì)了縱推與橫移油缸，配置了智能監(jiān)控功能。此一體化架橋機(jī)的中支腿作用：承載梁與架橋機(jī)重量，實(shí)現(xiàn)架橋機(jī)前移過跨的有效驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)整機(jī)姿態(tài)的調(diào)整，利用起重天車調(diào)運(yùn)完成前移、后移。

后支腿設(shè)計(jì)的是“伸縮套+橫梁一體式”結(jié)構(gòu)，配置了調(diào)節(jié)油缸（其行程達(dá)到800mm），上部安裝滑板，在過跨階段主要支撐主梁滑行10m，然后講錨固進(jìn)行拆除且懸空隨主梁前行，同時(shí)采用了自行走電機(jī)驅(qū)動(dòng)[3]。此一體化架橋機(jī)的后支腿作用：①為架橋機(jī)倒運(yùn)階段中支腿提供支撐；②為架橋機(jī)縱移走行階段提供后支點(diǎn)。

起重天車包含前天車（其重量是120t）與后天車（其重量為100t）。為了能夠在特殊環(huán)境條件下符合架橋機(jī)的使用要求，起重天車需要安裝自動(dòng)保護(hù)裝置，比如卷?yè)P(yáng)機(jī)、超載保護(hù)設(shè)備以及上、下限位裝置等。

吊具采用的是全旋轉(zhuǎn)式吊具，以油缸方式進(jìn)行縱坡與橫坡調(diào)整（范圍是±4%）。吊具通過無線遙控方式實(shí)現(xiàn)控制，操作技術(shù)人員能夠在拼裝梁面的范圍之內(nèi)實(shí)施作業(yè)。吊掛包含了專用墩頂塊吊掛與通用普通節(jié)段梁吊掛，其中墩頂塊設(shè)計(jì)8個(gè)吊點(diǎn)，而普通節(jié)段梁設(shè)計(jì)了4個(gè)吊點(diǎn)，從主梁上以高強(qiáng)螺紋鋼方式懸掛節(jié)段梁。

液壓系統(tǒng)包含泵站、油缸以及管路等。整機(jī)一共配置了5套液壓系統(tǒng)泵站。

電氣系統(tǒng)包含電氣柜、電氣房以及遙控器。其中核心操作為遙控器。此外，電氣系統(tǒng)配置了安全監(jiān)控系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)整機(jī)數(shù)據(jù)信息的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，例如天車的行程、油缸壓力、起升高度以及風(fēng)速等，當(dāng)出現(xiàn)異常情況后能夠立即報(bào)警，從而使操作技術(shù)人員第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)與處理故障[4]。

3 一體化架設(shè)施工技術(shù)

結(jié)合城市立交橋項(xiàng)目實(shí)際情況，一體化架橋機(jī)首先需要實(shí)施B2匝道橋作業(yè)，待施工完成后退回路基，以橫移方式過幅變線，然后架設(shè)A1匝道橋墩柱和節(jié)段梁。

3.1 架橋機(jī)安裝

此項(xiàng)目中一體化架橋機(jī)的安裝作業(yè)選擇的是低位拼裝方式。從B2匝道的路面上進(jìn)行中支腿（數(shù)量是2套）拼裝，然后吊運(yùn)到指定位置并實(shí)施錨固處理；從地面上完成主梁節(jié)段的組合拼裝，把主梁節(jié)段（一共是4個(gè)）通過拼裝成為一體，通過汽車吊（重量級(jí)別為80t，數(shù)量是2臺(tái)）把主梁（數(shù)量是2根）以整體式吊裝到中支腿位置，同時(shí)利用縱移油缸完成鎖定；通過汽車吊實(shí)現(xiàn)余下部分的有序安裝，以及進(jìn)行前支腿與后支腿安裝，同時(shí)根據(jù)規(guī)定要求進(jìn)行起重天車安裝，最后實(shí)現(xiàn)液壓設(shè)備和電氣系統(tǒng)等相關(guān)參數(shù)調(diào)試[5]。

3.2 標(biāo)準(zhǔn)跨施工

待架橋機(jī)安裝結(jié)束之后，需要縱向移動(dòng)至架梁處，然后就能夠?qū)嵤?biāo)準(zhǔn)跨的墩梁一體化架設(shè)，具體流程如下：①通過架橋機(jī)實(shí)現(xiàn)上一跨的節(jié)段梁架設(shè)，利用前起重天車進(jìn)行后中支腿吊運(yùn)，然后安裝于前墩頂塊之上；②后起重天車前移到前墩位置，和前起重天車一起作為配重。同時(shí)進(jìn)行中支腿縱推油缸，使主梁朝著施工方向前移10m；③將后置退和梁面的錨固實(shí)施拆除處理，然后收起油缸并處于懸空狀態(tài)。同時(shí)進(jìn)行中支腿縱推油缸，使主梁朝著施工方向前移15m，把起重天車移動(dòng)到中墩的中支腿位置作為上方配重，緊接著過跨到前支腿實(shí)現(xiàn)后支撐，按照要求實(shí)施錨固處理；④起重天車移動(dòng)到架橋機(jī)尾部吊運(yùn)超前墩柱，前起重天車吊裝點(diǎn)以鋼絲繩卸扣方式和墩柱進(jìn)行有效連接，而后起重天車吊裝點(diǎn)以吊板方式與墩柱緊密連接；⑤通過起重天車將超前墩柱吊運(yùn)到架橋機(jī)前跨位置，將起重天車落鉤使墩柱平穩(wěn)落地，緊接著接觸后起重天車吊鉤，而前起重天車吊升墩柱翻轉(zhuǎn)方向以及縱向移動(dòng)，一直到墩柱起吊處于豎直狀態(tài)[6]；⑥利用前起重天車將墩柱吊起，然后實(shí)施對(duì)位安裝，待墩柱承臺(tái)條件符合要求之后，通過前起重天車實(shí)施墩頂塊精準(zhǔn)對(duì)位安裝；⑦通過后起重天車將節(jié)段梁進(jìn)行吊掛，然后張拉臨時(shí)應(yīng)力，以及進(jìn)行濕接縫澆筑作業(yè)，最后張拉永久預(yù)應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)節(jié)段梁的架設(shè)施工。當(dāng)一聯(lián)拼裝施工結(jié)束之后，需要實(shí)施體外預(yù)應(yīng)力張拉與壓漿，實(shí)現(xiàn)體系有效轉(zhuǎn)換，最后完成橋面體系與相關(guān)附屬設(shè)施的施工。

3.3 首末跨施工

相較于標(biāo)準(zhǔn)跨施工而言，首末跨施工與其不同的一點(diǎn)是中支腿需要從路基臨時(shí)基礎(chǔ)上進(jìn)行錨固，以實(shí)現(xiàn)橋臺(tái)的有效保護(hù)。

3.4 邊跨施工

相較于標(biāo)準(zhǔn)跨施工而言，邊跨施工與其不同的一點(diǎn)是邊墩安裝結(jié)束之后，緊接著就要進(jìn)行墩旁托架安裝，以實(shí)現(xiàn)邊墩頂塊的有效固定[7]。與此同時(shí)，前支腿底部應(yīng)建立支撐基礎(chǔ)，以確保支腿承載力滿足設(shè)計(jì)規(guī)定基本要求。

3.5 架橋機(jī)后退

從本質(zhì)上分析，掐架橋后退就是指架橋機(jī)前進(jìn)流程的反轉(zhuǎn)，具體如下：①架橋機(jī)實(shí)現(xiàn)最后節(jié)段梁架設(shè)施工；②把后支腿移動(dòng)到架橋機(jī)主梁的尾部，同時(shí)起重天車移至后中支腿位置進(jìn)行配重；③通過中支腿推動(dòng)主梁朝后過跨10m；④起重天車移動(dòng)到前中支腿位置進(jìn)行配重，同時(shí)利用中支腿推動(dòng)主梁朝后過跨15m，完成后支腿和梁面有效支撐、錨固；⑤通過中支腿推動(dòng)主梁朝后過跨至指定區(qū)域后停止，同時(shí)和后中支腿進(jìn)行相鎖定[8]；⑥通過起重天車將前中支腿吊運(yùn)到后中支腿的后方進(jìn)行安裝錨固；⑦重復(fù)操作“①至⑥”，直至架橋機(jī)推到設(shè)計(jì)指定位置。

4 結(jié)語(yǔ)

文章結(jié)合城市立交橋項(xiàng)目實(shí)際情況，首先對(duì)比分析了墩梁架設(shè)方案，然后綜合研究了預(yù)制裝配化墩梁一體化架設(shè)施工技術(shù)，主要包含了架橋機(jī)安裝、標(biāo)準(zhǔn)跨施工、首末跨施工、邊跨施工以及架橋機(jī)后退等。實(shí)踐表明，此城市立交橋項(xiàng)目采用的預(yù)制裝配化墩梁一體化架設(shè)技術(shù)合理、可行，有效保證了立交橋施工質(zhì)量及安全，也為后續(xù)類似項(xiàng)目施工提供了借鑒。