城市复杂环境下钢箱梁架梁拼装关键技术*

2021-04-30程少东白安娜李超刚高明霞邱正清李天海

施工技术(中英文) 2021年5期

程少东，刘鑫，白安娜，李超刚，高明霞，邱正清，李天海，王尧，魏磊

(北京城建远东建设投资集团有限公司，北京 102209)

0 引言

我国正值道路桥梁建设的发展时期，经过多年发展，我国无论是在建设理论还是施工技术方面都取得了显著进步，越来越多的新建筑材料、新施工技术和新工法工艺也逐步应用到工程建设中。并且随着社会的发展，对交通的要求也在不断提高，施工技术发展水平必须满足社会对道路桥梁的需要，只有这样才能不断提高我国道路桥梁施工技术水平，让其更好地为我国的现代化建设服务。

桥梁施工技术想要满足桥梁建设的实际需要便必须不断更新。特别是在目前城市环境下，桥梁施工往往会受到诸多限制，河流、交通干道、高压线、邻近建筑物等障碍物均会对桥梁施工造成较大影响，采用以往常规技术进行施工时，技术局限性便暴露出来。所以，必须进行转变，创新并应用新施工技术，在提高工效的同时，切实保证道路桥梁结构质量。钢箱梁预制拼装施工技术是桥梁施工技术的重要组成部分之一，对城市多条件限制环境下钢梁拼接关键技术的研究与应用，能有效降低具有城市环境特征的施工障碍对桥梁建造的影响，保证我国道路桥梁的施工质量，为我国桥梁施工技术的发展作出贡献。

1 工程概况

1.1 下穿110kV高压线的黄亦路立交桥

黄亦路立交桥是京台高速公路与黄亦路相交的一座全互通式菱形立交桥，京台高速公路跨越黄亦路段落箱梁设计为钢箱梁，顺桥向共含7个编号段，编号A～G，每段横桥向为6个梁片，单个梁片均重70t，最重段为81t。其中F，G段下穿110kV高压线。因北京市瀛海镇瀛海家园区域城市居民用电主要依靠该线路，为保证居民用电，该线路不具备迁移条件。梁体就位后F，G段梁顶距离高压线最低处仅为8m，如进行吊装施工，起重机与高压线距离不符合JGJ 46—2005《施工现场临时用电安全技术规范》规定，大兴区供电部门认为存在重大安全隐患，告知汽车式起重机在线下吊装钢箱梁施工一律禁止。

1.2 上跨104国道路口的瀛海镇高架桥

瀛海镇高架桥位于京台高速公路起点接蒲黄榆快速路预留高架桥，第1联共5跨，第3跨跨越104国道(南大红门路)，跨径54m，桥梁上部结构为钢-混凝土叠合梁，梁高2.2m，桥梁宽度为44.6m，分左、右幅分开设置，左幅宽20.3m，右幅宽24.3m。跨路横截面桥梁钢梁段布设7片，单片钢梁重70～80t。在进行第3跨钢梁桥施工时，需在道路内设置临时支墩占用现况104国道。104国道为一级路，跨越段恰好为德贤路与104国道交叉路口，车流量复杂，路面交通量大，可供交通导行区域小。高架桥跨越104国道段处，下部道路横截面正上方有2处钢梁设计接缝，按常规技术措施，需设置2处临时支撑架，极大地影响交通通行，易造成交通安全隐患(见图1)。

图1 新建桥梁跨越104国道路口平面示意

2 上部空间受限的顶升架梁精确就位关键施工技术

鉴于北京市大兴区供电部门禁止黄亦路立交桥下穿110kV高压线线下钢箱梁吊装施工，项目部技术人员结合现场实际条件，参考2015年11月中旬北京三元桥使用千吨级驮运架一体机实现上千吨桥梁整体换梁案例，最终确定设置感应电防护网进行由下至上顶升安装F，G段共12片钢梁制作段的方案，并得到大兴供电部门的认可，使得项目顺利实施。

2.1 驮梁顶升机驮梁行走顶升施工技术

2.1.1顶升驮梁设备组装

根据现场实际工况，由于预架设箱梁上部有高压线，致使汽车式起重机安装无法正常进行，结合实际情况考虑采用场外驮运、场内由下至上顶升的工艺进行安装。针对本工程实际情况，项目部技术人员利用可驮重行走的行走模块组装了2组驮梁顶升设备，单组驮梁顶升机由2个行走模块、均载梁、顶升支架及顶升千斤顶(100t×2，行程100cm)组成，行走模块下部中央设有驻车转向千斤顶(见图2)。

图2 项目部自组驮梁顶升设备

自组驮梁顶升设备主要优点：①组装灵活，载重量大，按行走模块的载重量计算，本机组最大荷载可达4 200kN；②组装机组保留了行走模块的转向优点，可驻车实现90°转向，走位方便；③设备安装箱梁时位于箱梁下方，不受高度条件限制。

2.1.2安装整体顺序

利用桥位两侧的道路(高压线投影10m外)，完成驮梁顶升机组装、调试工作，在道路上将钢梁梁段就位到驮梁顶升机上。梁段安装纵向从南向北进行，横向先进行右幅梁段安装，再进行左幅梁段安装(见图3)。

图3 梁段安装序号顺序平面示意

以1片钢梁的安装流程为例(见图4)：

1)第1步在旁边空闲场地(高压线下投影10m外)上组装驮梁顶升机，控制好2组设备的纵向间距及角度。利用QAY300型汽车式起重机将预装钢梁吊至设备上，在机组顶升千斤顶行程能到达设计标高以上10cm的情况下控制梁底标高最低为宜，并临时固定。

2)第2步驮梁顶升机沿既定路线纵向行进至安装位平行处。1～3号钢梁从西侧道路运输至安装位，4～12号钢梁由于现场场地限制，从东侧道路运输至安装位。

3)第3步驮梁顶升机纵移到位后，行走模块驻车，模块下部千斤顶伸长支撑承重，四周轮胎就地转向90°，接着顶升千斤顶将钢梁整体顶升控制梁底标高比设计标高高出10cm。

图4 钢梁安装步骤

表1 驮梁顶升架梁施工监测

4)第4步驮梁顶升机横向行走至钢梁安装位置，到位后顶升千斤顶落梁，将钢梁落至临时支架上。

5)第5步驮梁顶升机按原路返回至初始位置，按此流程安装下一片钢梁。

2.2 同步控制指标及监测控制技术(见表1)

1)升降同步指标单组驮梁顶升机2台顶升千斤顶升降同步指标按位移量控制，即2台千斤顶升降的位移量之差≤1cm。

监测手段：每台千斤顶位置安排1名监测人员，采用钢卷尺实时测量千斤顶油缸位移量，并实时进行对比，若位移量之差>1cm，停止同步升降动作，关闭其中1台千斤顶，另一台千斤顶进行纠偏，纠偏完成后继续同步顶升。

2)行走同步指标 2组驮梁顶升机行走同步偏差≤20cm。

监测手段：在行走道路上划出2组驮梁顶升机的行走路线，并在行走路线上每隔50cm标出刻度，行走时每走5m进行一次测量，发现2组驮梁顶升偏差>20cm及时进行纠偏。

3)行走地面承载力及平整度控制控制措施：经计算设备顶升车荷载要求地基承载力为600kPa，地基钎探实测现况地基承载力为200kPa。特对设备顶升行走路线进行级配砂砾换填，换填宽度为5m(模块宽度+1m)，厚50cm,使用重型碾压设备碾压密实，保证压实系数≥0.97。查GB 50007—2011《建筑地基基础设计规范》，取压力扩散角30°，扩散到现况地面压强为183kPa<200kPa。为防止两组驮梁顶升机出现较大高差，路面处理后，平整度δ<15mm，路面纵横坡i<3%。

4)行走速度控制驮梁顶升机安装钢梁时行走速度≤3m/min。

2.3 安装定位精确控制技术

钢梁定位采用驮梁顶升机初定位，三向千斤顶精定位的定位方法。驮梁顶升机安装精度控制在10cm内，安装完成后利用三向千斤顶对钢梁进行精定位(精确到3mm以内),控制精度远远大于吊装定位施工技术。

三向千斤顶液压系统(包含3组独立的手动液压泵站系统、120t单向千斤顶行程160mm，2组50t单向千斤行程100mm、液压胶管总成)，是一种起重位移的专用工具。应用该设备可实现对船体焊接、铁路、公路的桥梁或类似梁式重物的位移作业，进行低高度、短距离的垂直方向(y)、横向(x)和纵向(z)位移。该设备的滑动摩擦副由千斤顶座、立式千斤顶座上的特制滑板与立千斤顶座底部的聚四氟乙烯板组成，摩擦系数小且移动平稳。将三向千斤顶液压系统置于钢梁梁底与临时支撑钢架工字钢之间间隙，即可轻松实现钢梁精确就位。