复杂施工环境下跨线匝道钢箱梁无支架法施工工艺

2020-10-14宗秋斌

四川建材 2020年9期

宗秋斌

(江苏省交通工程集团有限公司，江苏镇江 212100)

1 工程概况

在我国经济快速发展的态势下，基础设施建设规模逐步扩大，钢箱梁成为高架桥建设中的重要结构[1]。复杂施工环境中的干扰因素较多，引入无支架施工技术具有可行性，但在实际应用中依然存在局限之处，值得工程人员在此方面作深入的探讨，提高无支架施工技术的应用水平，推动桥梁建设事业的持续发展。

某标段高架桥工程中，上部跨线结构以钢箱梁为主，共设置七联，具体包含：G11联(35+50+35)m(G30-G33墩、桥宽8.7 m)、H10联(54.356+54.356)m(H28-H30墩、桥宽8.7 m)、G8联(38+60.5+38)m(G21-G24墩、桥宽8.7～9.8 m)、G7联(25.5+28+25.5)m(G18-G21墩、桥宽8.7 m)、G9联(27+43+43+37)m(G24-G28墩、桥宽9.8～8.7 m)、F13联(43.5+41+43.5)m(F40-F43墩、桥宽9.8 m)、G5联(42+55+42)m(G11-G14墩、桥宽8.7 m)。

2 无支架施工的特点

1)桥址区地势较为平坦，区域内具有较好的交通运输条件，现场可进场大型吊装设备，满足整体吊装的需求。

2)施工周期较短，但本项目中钢箱梁用量较多，利用无支架法施工可达到提高效率、缩短工期的效果。

3)施工便捷，现场不需要搭设安装支架，人员、设备等方面的投入也相对较少。

4)对交通状况无不良影响，无需封闭交通，只需(夜间)吊装时临时管制，满足文明施工的现代化工程要求。

3 无支架施工工艺

3.1 钢箱梁制作

1)分段制作。因现场道路运输宽度限制，钢箱梁全部分割两侧悬臂后再纵向分段，要求钢箱梁宽度不超过6 m。钢材是本桥施工的重要材料，利用校平机校正，在满足要求后方可投入使用，避免开挖弯曲现象。钢板要在九辊校平机内处理，通过校平的方式使钢板具有平整性，同时尽可能减小钢板轧制内应力。通过抛丸的工艺处理钢板，将表面锈迹清理干净，且不可残留油污、氧化皮等各类杂质[2]。

以钢箱梁施工图为指导，做好对构件的放样工作，待使用的各构件均要准确标识。钢构件放样精度对后续施工的影响较大，对此采用计算机三维放样技术；根据要求创建构件详图，以便给下料套料图的编制提供依据，并将其作为数据编程的参考。

号料长度=设计长度+焊缝收缩量+加工余量

焊缝收缩量参考值如下：接头焊接，每个接口为1 mm；钢板对接，焊缝0.7 mm/m；钢箱梁焊缝，1.5 mm/m。表1为加工余量参考表。

表1 加工余量参考表

2)板单元制造。钢箱梁结构制作按照顶板单元、底板单元、隔板单元、腹板单元、悬臂单元进行制造。板单元使用专门的安装胎架进行加劲施工，装配完成后送反变形胎架进行自动小车焊接。制造时按照钢板校平及预处理→数控精确下料→零件加工(含U形肋制造)→胎型组装→反变形焊接→局部修整的顺序进行。

顶板和底板焊缝时采用SAW埋弧自动焊，单面坡口→贴陶瓷衬垫→CO2填充→焊接→打磨→CO2填充→盖面，以确保焊接质量。板单元制作完成后需要进行必要的两拼或三拼施工，两拼、三拼施工采用埋弧自动焊方式，并采用高精度定位组装胎进行定位组装，严格控制肋纵、横向位置，特别是横隔板位置的肋间距。肋组装胎架采用机床轨道的形式，具有横向自动定位的功能，肋纵向采用端挡定位，横向用梳形卡具定位，保证肋中心距偏差在±0.5 mm之内。垂直方向设置螺旋丝杠使梳形卡向下将肋与顶、底板顶紧，保证肋与底板的组装间隙<0.5 mm。

3)预拼装。选择场地，于该处统一组织钢箱梁的预拼装作业，若梁段的尺寸存在偏差或出现预拱度不满足要求的情况时，要在预制场做好尺寸修正工作，以免将问题拖延至现场施工阶段，否则将由于高空作业难度较大而难以完成钢箱梁架设作业。结束梁段焊接作业后，综合考虑预留焊接间隙和焊接收缩量，以此为依据配切两端坡口。对于线形、长度、端口尺寸等的测量工作，必须在无阳光照射的条件下完成，各项指标满足要求后即可组焊临时连接件。每完成一个钢箱梁的组焊后，均要将其放置在胎架上，做好预拼装检查工作，诸如桥梁纵向线形、扭曲、端口匹配情况等都要得到完整记录。梁段预拼装前做好准备工作，即完全解除组装临时定位上的约束，此举的作用在于使梁段维持自由状态。

4)焊接工艺控制。钢箱梁为焊接结构，结构焊缝较多，制造过程中在保证焊缝质量的前提下，采用焊接变形小焊缝收缩的工艺，采用CO2气体保护焊。所有要求熔透的对接及连接焊缝必须熔透，当未给出贴角尺寸时一般宜≥1.5(t)1/2考虑取值，t为两焊件中较厚焊件的厚度。钢箱梁的腹板相互间连接焊缝均为熔透焊缝，必须采用熔敷金属量少、焊后变形小的坡口。

3.2 现场测量放样及场地平整

测量放样主要包含的是墩柱的结构线和中心线两部分，严格控制边缘的位置，以中心线尺寸为基准，产生的偏差不可超过10 mm；做好施工前的清理工作，将桩顶残留的混凝土处理干净。应整理施工现场及周边的场地，创造充足的空间并硬化以满足大型起吊设备作业要求，并在现场拉起警戒线，实现有效的防护。

3.3 钢箱梁拼装

由于匝道钢箱梁跨越主线，跨径都在40 m以上，运输到现场的钢箱梁分段需要在现场两两拼装焊接成大节段再吊装。现场拼长、宽、焊接分段，只需在现场设3个1 m高的简单支墩，将分段按成桥线型拼装、焊接。焊接完成24 h后进行焊缝无损检测，焊缝检测合格后对焊缝处进行防腐涂装。大型吊装设备(650 t履带吊)进场准备吊装。

3.4 无支架吊装

第一段长度必须长于桥墩间跨径，超出桥墩长度控制在跨径的1/5至1/4，第二段无支架吊装工艺，利用钢箱梁环形接头的错缝设计，以腹板接口为基准，第一段接头处顶板缩短40 cm，U肋缩短20 cm，底板伸长40 cm，U肋伸长20 cm，第二段与第一段接口处顶板伸长40 cm，U肋伸长20 cm，底板缩短40 cm，U肋伸长20 cm，吊车吊装时再加设临时定位板的形式将两段钢箱梁接头锚固，实现中间无支架安装，并且利用吊车不完全卸载预留1/2荷载保险情况下，在接口处增加人员、设备快速焊接，在中腹板及顶、底板第一层焊接完成后吊车可完全卸载松钩。图1为无支架吊装示意图。

图1 无支架吊装示意图

以苏州中环北线二期工程配套项目钢箱梁吊装为案例，每次钢箱梁吊装从凌晨0点开始交通管制，6点开放交通，管制6 h。每次钢箱梁吊装就位1.5 h，接口处高空焊接4.5 h，然后吊车卸载松钩移走。前后共管制了10次，完成了所有跨主线和跨既有匝道钢箱梁的安装。大大缩短了设计图纸原顶推方案的安装周期，且节约了人工及支架成本。

4 桥梁无支架施工发展趋势

1)构件大规格化。城市化进程中桥梁建设规模逐步扩大，全互通匝道桥越来越多，施工要求越来越高，无支架施工法在实际应用中各类构件也在不断升级。现阶段，钢箱梁表现出大规格化的特点，其优势在于减少了支架现浇箱梁，施工效率得以提高[3]。

2)模块化及标准化。市政桥梁所处环境较为特殊，结构形式错综复杂，若要合理应用无支架施工法，重要前提便是提高施工作业的模块化及标准化水平，在具备此特征后，无支架法的应用范围将随之扩宽。

3)更加经济及环保。基于无支架施工法的应用可有效提高施工效率，解决了传统方式下人工、机械设备、支架材料投入过多的问题，施工成本降低，并减少对周边环境的干扰，可实现文明施工。且现阶段部分新型环保复合材料也被应用于城市桥梁建设中，为实现绿色环保的施工目标提供了重要支持。可以预见的是，无支架法施工在未来将取得更好的发展。