于洪奎

（中交第二航務(wù)工程局有限公司，廣東 深圳 518000）

0 引言

近幾年，立交橋施工工程快速發(fā)展，高架橋的鋼箱梁吊裝施工技術(shù)越來(lái)越受人們的關(guān)注。高架橋是一種重要的市政基礎(chǔ)設(shè)施，它的施工品質(zhì)是衡量國(guó)家發(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)。它在人類的發(fā)展、人類的生命中發(fā)揮重要作用。鋼箱梁具有整體性能好、抗彎抗扭剛度大等優(yōu)勢(shì)，廣泛用于橋梁工程中，但考慮橋梁跨度增大的趨勢(shì)，其吊裝施工逐漸成為技術(shù)難點(diǎn)。針對(duì)目前普遍存在的高架橋施工機(jī)制不健全，造成高架橋的損傷、橋面塌陷、增加橋面維修成本、影響行車安全等問(wèn)題。為更好地進(jìn)行高架橋鋼箱梁的吊裝施工，必須對(duì)立交橋鋼箱梁吊裝施工控制設(shè)備進(jìn)行規(guī)范化處理，優(yōu)化使用流程，以提高立交橋鋼箱梁使用年限。在這一基礎(chǔ)上，該文探討了立交橋鋼箱梁吊裝施工控制關(guān)鍵技術(shù)，并對(duì)其進(jìn)行了科學(xué)的選取與優(yōu)選，以達(dá)到改善其安全性、防止路基塌陷所造成的危險(xiǎn)、降低交通事故的目的。

1 工程實(shí)例

該文研究對(duì)象為某高架橋，交通通行狀況良好，該匝橋分四跨，步跨為45m+74m+74m+45m，上部為變截面連續(xù)鋼箱梁，最大梁高為3.5m，下部為獨(dú)柱花瓶墩，墩直徑為2m。立交橋內(nèi)匝道橋共8組，第一組為3×30m的鋼箱梁橋，該橋型在圓曲線上，在緩和曲線上，縱截面在=1800m的垂直曲線上；將對(duì)立交橋鋼箱梁吊裝邊梁分成5個(gè)部分，每部分長(zhǎng)10余米，重約9t，在立交橋中部設(shè)兩個(gè)對(duì)稱的懸吊節(jié)段和小節(jié)段鋼梁塊段，全長(zhǎng)55.44m，質(zhì)量大約59.88t，中部閉合大節(jié)段的全長(zhǎng)54.54m，質(zhì)量大約54.62t。

2 施工準(zhǔn)備

2.1 施工設(shè)備準(zhǔn)備

基于此需要對(duì)立交橋鋼箱梁吊裝施工設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化，針對(duì)立交橋鋼箱梁吊裝施工資源的分配管理方面，要以匹配為先決條件，對(duì)材料設(shè)備進(jìn)行規(guī)范。根據(jù)立交橋鋼箱梁吊裝施工建設(shè)的進(jìn)展情況，對(duì)立交橋鋼箱梁吊裝施工控制設(shè)備進(jìn)行匯總，具體設(shè)置見(jiàn)表1。

基于表1對(duì)立交橋鋼箱梁吊裝施工設(shè)備進(jìn)行規(guī)范，將立交橋鋼箱梁吊裝鋼結(jié)構(gòu)分段數(shù)值進(jìn)行計(jì)算，然后制成分段結(jié)構(gòu)。

表1 立交橋鋼箱梁吊裝施工控制設(shè)備匯總

2.2 鋼箱梁材料準(zhǔn)備工作

鋼箱梁的制造應(yīng)當(dāng)符合《低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼》（GB/T1591—2018）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)用Q345C鋼材、直徑為20mm和15mm的圓柱頭焊釘。焊接操作可設(shè)置在坡口角的位置，在U型加勁肋和頂板之間保持縫隙在0.5mm以內(nèi)，以提升箱梁結(jié)構(gòu)的抗疲勞能力，在焊縫結(jié)構(gòu)端應(yīng)當(dāng)充分打磨順滑。采用氣體保護(hù)焊接的方式連接鋼箱梁和梁段。

在鋼箱梁制造之后還需要根據(jù)施工的需要對(duì)鋼箱梁進(jìn)行分塊處理，以方便運(yùn)輸及后續(xù)施工。在分塊的過(guò)程中應(yīng)該考慮避開(kāi)支座、梁體等加強(qiáng)年結(jié)構(gòu)進(jìn)行分割。除此之外，其還需要考慮在施工及運(yùn)輸過(guò)程中起吊設(shè)備可承載、運(yùn)輸?shù)淖畲筚|(zhì)量，避免因鋼箱梁過(guò)重而導(dǎo)致起吊裝置失效，對(duì)設(shè)備和鋼箱梁材料造成損壞。在分塊時(shí)應(yīng)考慮運(yùn)輸線路和安裝現(xiàn)場(chǎng)可允許梁塊的最大尺寸，在滿足所有條件的前提下，還要以分割焊縫最小為原則。根據(jù)上述原則，該文在分塊過(guò)程中遵循頂?shù)装迤唇雍缚p錯(cuò)開(kāi)距離不小于200mm、最大吊裝質(zhì)量為65.6t等原則，將每個(gè)鋼箱梁分為8個(gè)吊裝塊。該文采取的鋼箱梁分塊部分劃分參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 鋼箱梁部分分塊部分劃分參數(shù)

2.3 鋼箱梁材料后續(xù)加工及運(yùn)輸

完成對(duì)鋼箱梁構(gòu)建的加工后，為檢驗(yàn)其是否符合要求，應(yīng)該對(duì)其展開(kāi)測(cè)試，即對(duì)其進(jìn)行試拼裝，通過(guò)該種方法及時(shí)對(duì)試件進(jìn)行檢查，避免其運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)后發(fā)現(xiàn)其存在質(zhì)量缺陷。在試拼裝時(shí)，先對(duì)其長(zhǎng)度進(jìn)行測(cè)量，即應(yīng)使兩相鄰吊點(diǎn)的縱距偏差大于3mm，其每個(gè)鋼箱梁構(gòu)件的長(zhǎng)度偏差允許其大于20mm。然后檢查其是否彎曲，即其梁段中心軸線與橋軸的中心線之間的偏差應(yīng)該大于1mm，梁頂端接口之間的偏差應(yīng)該不大于2mm，在梁段匹配接口處安裝配件后，其板面的高低差應(yīng)該不大于1.5mm。待一切檢查完畢后，即可判斷其符合要求，可將其運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行應(yīng)用。在運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中，應(yīng)該避免構(gòu)件之間因激烈碰撞而出現(xiàn)形變的情況發(fā)生。因此需要在運(yùn)輸前對(duì)運(yùn)輸車輛進(jìn)行布置，即鋪設(shè)墊木以防止其與車輛平板之間的摩擦碰撞。除此之外，為避免因車輛劇烈晃動(dòng)導(dǎo)致構(gòu)件之間碰撞問(wèn)題的發(fā)生，可在構(gòu)件和運(yùn)輸車輛平板之間用鋼絲繩進(jìn)行固定，司機(jī)在運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中也應(yīng)平穩(wěn)行駛，以減少構(gòu)件損傷。

3 吊裝施工控制關(guān)鍵技術(shù)

上述立交橋鋼箱梁制造還需要對(duì)施工技術(shù)進(jìn)一步優(yōu)化，以提升施工質(zhì)量，因此該文分析了立交橋鋼箱梁吊裝施工控制關(guān)鍵技術(shù)。

吊裝施工對(duì)場(chǎng)地的承載能力要求較高，計(jì)算履帶吊機(jī)自重和配重以及吊重的總和，重約869t。吊機(jī)履帶與地面接觸面積約為23.28m，增加受力面積，鋪設(shè)4塊路基板，使接地面積增加到72m，此時(shí)對(duì)地壓強(qiáng)為12.07t/m，根據(jù)施工安全標(biāo)準(zhǔn)，以1.5倍要求地基承載能力為18.1t/m。在吊裝場(chǎng)地原地面的連鎖塊處鋪設(shè)1層鋼板，然后鋪設(shè)路基板。在其他原地面處鋪設(shè)2層?xùn)艡诎澹瑵补嗷炷梁箐佋O(shè)1層鋼板，再鋪設(shè)路基板。檢測(cè)處理后地基承載力達(dá)到27.1t/m，可以滿足施工要求。

在對(duì)立交橋鋼箱梁吊裝施工控制方法進(jìn)行優(yōu)化的過(guò)程中，可采用有限元軟件進(jìn)行獨(dú)立建模，展示三維界面。在進(jìn)行立交橋鋼箱梁吊裝施工控制過(guò)程中，需要對(duì)匝道橋傾覆軸線進(jìn)行最優(yōu)選取，保證傾覆軸線是橋臺(tái)外側(cè)支座連線，即2號(hào)和6號(hào)支座連線為傾覆軸線。傾覆軸平面示意圖如圖1所示。

圖1 立交橋傾覆軸平面示意圖

基于立交橋傾覆軸平面示意圖，計(jì)算立交橋鋼箱梁吊裝施工過(guò)程中的橫向最不利車道位置到傾覆軸線的垂直距離，立交橋的集中荷載采用直線內(nèi)插值取為240kN。計(jì)算立交橋鋼箱梁吊裝各支座到傾覆軸的距離所需要的各數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。

表3 立交橋鋼箱梁吊裝各支座到傾覆軸的距離（m）

當(dāng)鋼箱梁在移位裝置上到位后，完成單獨(dú)的分段的吊裝工作，然后進(jìn)行鋼箱梁分段的滑動(dòng)，直至滑出下一根鋼箱梁的位置后，再進(jìn)行前一次的工作。

4 立交橋鋼箱梁吊裝施工

根據(jù)上述要求，對(duì)立交橋鋼箱梁吊裝施工控制技術(shù)進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用。制作的鋼箱梁為梁高1.6m、頂部9.3～11.2m的三箱室，其底厚16mm、25mm、腹厚16mm、20mm、頂部壁厚16mm和25mm。

由于施工現(xiàn)場(chǎng)限制，起重機(jī)工作半徑較大，需要對(duì)車輛進(jìn)行交通疏導(dǎo)。在主塔上的吊裝工作持續(xù)4～5小時(shí)，單根梁的起重需要4.5小時(shí)左右。在一次施工期間，主塔的框架時(shí)間太短。利用可移動(dòng)支架的搭橋方式，將北塔無(wú)索區(qū)的鋼箱梁進(jìn)行吊裝。

為了能夠較好地對(duì)立交橋進(jìn)行抗震程度的檢測(cè)，該文設(shè)置了表4的參數(shù)。

表4 立交橋鋼箱梁吊裝施工相關(guān)系數(shù)參數(shù)設(shè)置

立交橋鋼箱梁吊裝施工鋼管樁和鋼箱梁的連接都是以鉸鏈形式進(jìn)行的。鋼管樁和樁頭、過(guò)道梁采用剛接的方式?；品桨甘褂每v向滑道或橫向滑道，滑軌采用1.5m長(zhǎng)度的板件模型。

立交橋鋼箱梁吊裝中的受力進(jìn)行分析，側(cè)跨所承擔(dān)的外力主要是起重機(jī)自身質(zhì)量和中跨度較大的部分。立交橋鋼箱梁吊裝的各個(gè)受力和變形檢驗(yàn)的計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 立交橋中跨大節(jié)段吊裝引起的邊跨控制截面應(yīng)力變化

在立交橋鋼箱梁吊裝斷面上，由于邊跨整體的受力程度仍然很小，因此選取中跨斷面作為受力監(jiān)控?cái)嗝妫瑢?duì)其進(jìn)行變形監(jiān)控和立交橋鋼箱梁吊裝施工控制。經(jīng)測(cè)量發(fā)現(xiàn)，跨中斷面的受力變化沒(méi)有超出理論值，而立交橋中跨度較大節(jié)段的受力控制斷面的偏移也在可接受的范圍之內(nèi)。

基于上述受力分析，確定鋼箱梁吊裝施工的適用性，按照既有方案進(jìn)行施工。在常見(jiàn)的施工過(guò)程中，大部分都會(huì)采用在各環(huán)形開(kāi)口處布置一列井字型支撐的方式促進(jìn)施工，但這種支撐結(jié)構(gòu)并不穩(wěn)定。為進(jìn)一步保障施工的安全性，該文采用滿堂支架的方式進(jìn)行支撐。此種架構(gòu)采用半幅搭設(shè)、半幅通車的方式進(jìn)行構(gòu)建，即在中間預(yù)留8m寬的行車道路用于施工材料的運(yùn)輸，以保證在施工過(guò)程中材料的及時(shí)供給。在搭建過(guò)程中要注意做好現(xiàn)場(chǎng)的考量，選擇合適的方式做好相應(yīng)構(gòu)建工作，對(duì)安裝基礎(chǔ)不符合要求的位置要先做好承載鋼筋混凝土的基礎(chǔ)，然后根據(jù)橋梁中心線、臨時(shí)支撐軸線墩的軸線及單元塊的劃分情況確定支架的橫縱坐標(biāo)及標(biāo)高。待搭建完畢后，還應(yīng)做好相應(yīng)車輛的疏導(dǎo)工作，避免車輛撞擊支撐架構(gòu)。鋼梁由350t汽車吊配合200t汽車吊配合完成進(jìn)場(chǎng)，經(jīng)過(guò)千斤頂?shù)奈⒄{(diào)，在線路上進(jìn)行定位，并在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行焊補(bǔ)。經(jīng)過(guò)表面檢驗(yàn)和檢測(cè)，最終進(jìn)行表面處理，再進(jìn)行支架和輔助構(gòu)件的安裝。將鋼箱梁從胎架上吊起20cm，停置5分鐘，檢查吊耳、吊索、鋼箱梁的平衡狀態(tài)，確定正常后提升到指定位置上方0.5m處，控制倒鏈微調(diào)。將鋼箱梁放置起到支撐位置時(shí)，需要將設(shè)備與預(yù)設(shè)的中線對(duì)齊，并利用繩索對(duì)鋼箱梁進(jìn)行固定保證，立交橋鋼箱梁吊裝與橋面中線處基本對(duì)齊，同時(shí)橫梁與支承的位置對(duì)齊，在立交橋鋼箱梁吊裝下落時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定的滑移現(xiàn)象。為解決上述問(wèn)題，可以在換位機(jī)中預(yù)先安裝擋板墊塊，并在位移機(jī)構(gòu)前面預(yù)先用鋼板焊接起設(shè)備。立交橋鋼箱梁吊裝在下降至位移裝置的上部時(shí)，要逐步進(jìn)行卸載，認(rèn)真進(jìn)行支架的檢驗(yàn)，并請(qǐng)專業(yè)人員進(jìn)行支架立柱等關(guān)鍵受力部分的焊接，以保障支架的安全性。然后自南向北開(kāi)始安裝，待第一片鋼梁安裝完成后，汽車吊后退安裝第二片鋼梁，直至8片鋼梁全部安裝完畢后移至對(duì)向主干道上，再自北向南重復(fù)上述操作，完成另一側(cè)安裝。主道的16片鋼梁完成安裝后，轉(zhuǎn)至其他匝道，各完成2片鋼梁安裝。

立交橋鋼箱梁吊裝施工技術(shù)的流程如圖2所示。

圖2 立交橋鋼箱梁吊裝施工流程圖

5 結(jié)語(yǔ)

該文針對(duì)高架橋鋼箱梁吊裝施工控制技術(shù)的研究，探討了影響該技術(shù)的關(guān)鍵因素，并根據(jù)該項(xiàng)目的具體特點(diǎn)和要求，結(jié)合同類項(xiàng)目的成功實(shí)踐，給出了較為科學(xué)的鋼箱梁吊裝施工技術(shù)措施，采用科學(xué)的技術(shù)措施，嚴(yán)格監(jiān)控施工的材料，選用合適的施工工藝，對(duì)大橋鋼箱梁的吊裝施工控制技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化和完善，以更好地保障立交橋結(jié)構(gòu)安全，促進(jìn)交通運(yùn)輸行業(yè)的發(fā)展。