浅析大跨径钢箱梁采用浮吊船进行悬臂拼装的施工方法

王培革

（永昌路桥集团有限公司，山东 济宁 272412）

通过应用钢箱梁悬臂拼装施工工艺，可以确保梁体加工制作和桥梁下部构造施工同时开展，平行作业方式大大缩短了施工周期，有助于提升整个项目的施工质量。

1 工程详况

济宁市内环高架及连接线项目—西外环（金宇路至济宁大道段）快速路十标段西外环改扩建京杭运河桥，西外环改扩建京杭运河桥采用双幅桥设计，分别位于既有西外环跨京杭运河桥东、西两侧，桥梁长度为232m。梁型采用（61+110+61）m钢结构连续梁，两侧接西外环主线高架桥，单幅桥宽13.0m，桥面总面积为6032㎡。

主桥上部结构采用（61+110+61）m变高连续钢箱梁结构，单箱单室，跨中和边支点梁高为2.5m，中支点梁高6.0m，正交异性钢桥面板。根据项目施工特点，将顶板的厚度控制为16～22mm，腹板厚度控制为16～28mm，底板厚度控制为16～36mm。本次项目因为施工的特殊性，特在顶板及底板设置了纵向加劲肋，腹板设竖向加劲肋，所使用的钢结构连续梁均为全焊结构。除此之外，在顶面设置单向横坡，控制在2%，底面水平设置。纵桥向所有横梁保持铅锤，纵桥向伸缩缝处断面保持铅锤。

2 总体施工方案

西外环改扩建京杭运河桥钢箱梁顺桥向分为23节段，其中边跨GL0、GL1、GL2、GL3、GL4、GL5、GL11（两侧对称）钢箱梁以及结合简支梁在现场拼装区域内采用支架法原位拼装方案，在拼装区内搭设拼装支架，利用200t汽车吊或履带吊吊装的方法进行安装架设。西外环改扩建京杭运河桥跨中钢箱梁GL6、GL7、GL8、GL9（两侧对称），GL10为合拢段，跨中钢梁节段通过京杭运河运至桥位下，采用300t浮吊悬拼架设。

3 钢梁吊装施工方案工况及工艺

（1）工况一（边跨钢梁吊装机械选用履带吊）：吊装边跨钢梁（GL0～GL5、GL11）时，考虑采用1台135t履带吊进行吊装，履带吊占位在支架间区域顺序吊装，最大幅度吊装工况考虑，工程采用单机作业：Q≥Q1+Q2，以最重节段GL5A钢梁（42t）为例：Q1=42t，考虑索具等其他重量Q2＝3.0t，Q≥45t。查135t履带吊起升参数可知：回转半径10m，臂长31米，最大起重量为60.2t；由下图位置关系图得出，60.2t＞Q=45t，此工况下采用1台135t履带吊起吊，起重能力满足要求，最大允许起重量60.2T×0.8（考虑系数）= 48T＞45吨。

（2）工况二：吊装跨中钢梁（GL6～GL10）时，考虑采用1台300t浮吊进行吊装，以最重节段GL6钢梁（164t）为例：Q1=164t，考虑索具等其他重量Q2＝3.0t，Q≥167t。查300t浮吊起升参数可知：臂长50米，起升高度43.3米，水平距离25米，最大起重量为220t＞Q=167t，此工况下采用1台300t浮吊起吊，起重能力满足要求。钢梁吊装施工工艺要点：钢梁吊装施工工艺流程为：吊装节段倒运→钢梁桥位节段吊装→节段间横梁与封板安装→现浇桥面板→钢梁喷涂→整体报验。

4 关键技术：跨中钢箱梁悬臂吊装

4.1 悬拼施工步骤

（1）浮吊抛锚就位。浮吊设不少于4个定位锚。根据京杭运河桥位水文特点，直接抛锚就位，通过绞锚进行移位，要求无论水位如何变化，定位偏差不超过50cm。

（2）起吊。当浮吊船初步定位后，将钢梁起吊至待架桥位，将按照钢箱梁上的临时吊点与吊耳位置进行二次精确定位，以保证钢箱梁上的临时匹配件能够顺利连接。

（3）初匹配。梁段吊装就位后，将被吊梁段与已成梁段通过拉杆螺栓对位，销钉连接，此时，前点标高宜比理论值低。

（4）梁段精匹配。梁段调整时，首先，在测量的辅助下，通过调整已吊装钢梁段上的总横向千斤顶进而改变梁段的空间姿态。同时，对检验梁段前点标高进行测定，一旦其标高数据无法满足施工要求，则及时按照规范标准进行调整，确保标高和轴线均在设计范围内。

并及时穿好连接销轴及高强度螺栓，最后，进行测量定位，焊接马板固定后，进行对接环焊缝焊接。

4.2 钢箱梁吊装方法及调整

在开展吊装工作前，由施工人员在分段上牢固系设好2根防风麻绳，以此控制其在空中的状态。待四个吊点挂好后，立即组织质量检测人员对操作质量进行检查，重点对其牢固性进行检查。待质量满足要求后，即可开展吊装工作，此过程中吊车司机要缓缓起升，地面指挥员做好相关的指导工作。待到达预定的升高位置后，指挥员及时告知吊车司机，确保吊车缓慢转动吊臂到预定安装位置上方，而后缓慢落钩，分段吊运至临时支架顶面5cm左右停下。

（1）吊点。吊点设置原则：①吊耳的焊接位置必须是主结构面，若发现吊耳位置没有结构面，则须需要通过临时加强的方式来实现；②确保四个吊耳均匀分布，且分段的重心在四个吊耳形成的正方形中心点附近；③严格规范吊耳的设置原则，避免悬臂处设置吊耳情况的出现。

（2）精确定位调整：①对于平面位置的调整来说，要做好前后位置、左右位置及水平调整力验算三方面的工作。a）前后位置的调整：在前点位置调整过程中，在待调整位置钢梁的箱室内表面底板和H型字钢上各焊接两个受力点，并在两个受力点安装10t的平三套；b）在后点位置调整过程中，可以在钢梁和需要调整位置的钢梁的箱室内两侧腹板上各焊接两个受力点，并在两点受力点安装10t的平三套，借助其紧固螺扣开展细部调整；c）在左右位置调整过程中，先在承载钢梁分段的H型钢上焊接一个千斤顶反力点，而后安装20t千斤顶，以此开展细部调整；d）水平调整力验算分析过程中，本项目经过数据论证后发现，钢板与钢板之间的起动摩擦系数为0.15～0.2，考虑到施工的特殊性特将摩擦系数设定为0.2。现场吊装钢梁最大分段重量为83.1T，故最大起动摩擦力为16.6T，每侧通过2个10T平三套或2个20T的千斤顶。一旦在施工过程中发现水平方向的调整工作受到外部因素影响，则要在H型钢上方加垫四氟滑板，以此减少摩擦力（图1，图2）。

图1 平三套

图2 左右调整千斤顶支点

②垂直方向调整：通过4台20t千斤顶来完成，将千斤顶放置在支架体系临时支墩正上方，在液压杆上放置1块20x20x2cm钢板块，调整时要进行精密测量，达到要求后加入钢垫片及钢楔，要求在每个腹板处均设置垫片。待钢梁位置调整工作完成后，即可在梁体两侧及两端的平台上焊接限位板，实现固定梁体的目的（图3）。

图3 调整吊装梁段轴线

5 结语

采用浮吊船进行悬臂拼装工艺可以充分利用大吨位浮吊船的优势，将大跨度钢箱梁的节段分段数量减少。一方面，减少了现场焊接工作量，保证焊接质量；另一方面，减少了提升次数，保证了施工安全和施工进度。