大跨度钢箱梁吊装施工工艺

2021-05-14神健航

工程建设与设计 2021年7期

神健航

（保利长大工程有限公司，广州510620）

1 工程概况

清远某大桥全桥孔跨布置为：3×30 m+3×30 m+4×50 m+4×50 m+（100 m+218 m+100 m）+3×50 m+2×47 m+3×30 m+3×30 m+3×30 m。其中主桥长为100 m+218 m+100 m 双塔单索面斜拉桥，主塔采用“水滴流线型”桥塔，主梁采用钢箱梁与混凝土相结合的混合梁。主塔中心轴线顺桥向两侧共18.9 m 范围采用预应力混凝土箱梁（0#块），其余部分为闭口钢箱梁，钢箱梁与混凝土梁段采用钢-混结合段连接。

2 施工方案简介

根据清远市某大桥桥位处的实际地质情况以及施工单位的现有资源，使用施工单位调拨的JQ 280t 和QMD 280t 2 种类型的桥面吊机吊装A 标准梁段、重新分段的边跨合龙段以及中跨合龙段。具体流程如下：

（1）利用浮吊吊装F1、F2、F3、F4、G1、G2、G3 钢混结合段至支架并焊接；（2）利用浮吊吊装边跨D 类梁段至支架并焊接；（3）安装桥面吊机；（4）吊装Z2 段梁段，对称张拉B2、Z2 梁段斜拉索；（5）中边跨吊机移动，吊装B3、Z3 梁段并对称张拉B3、Z3 梁段斜拉索（工况1）；（6）按照工况1 吊装方法一直吊装至B9、Z9 梁段；（7）浇筑D 梁段压重混凝土；（8）吊装Z10 梁段，对称张拉B10 和Z10 梁段斜拉索；（9）吊装Z11 梁段，对称张拉B11 和Z11 梁段斜拉索；（10）吊装Z12 梁段，对称张拉B12和Z12 号斜拉索；（11）解除0#块临时固结；（12）吊装中跨合龙段；（13）所有梁段吊装完成。

外租350t 浮吊船吊装钢混结合段和边跨合龙D 梁段。首先，利用浮吊吊装塔处的14 个钢混结合段，然后，利用浮吊吊装边墩处的10 个D 类梁段，最后，再利用桥面吊机吊装剩余的37 个梁段。主要采用φ82cm（φ100cm）钢管桩、HM482 型钢、工字钢作为钢混结合段和D 梁段支架的主要受力构件来进行结构设计。

3 钢混结合段吊装施工

钢混结合段采用搭设钢管桩支架、浮吊起吊钢箱梁至支架上，再采取纵横滑移就位的方法进行安装。钢管支架搭设完成后，在钢管支架上设置滑移支座，以支承及就位F1、F2、F3、F4 和G1、G2、G3 梁段。钢箱梁梁段由三维千斤顶调整平面位置和标高。

3.1 浮吊吊装施工

浮吊吊装施工工艺如下：

1）浮吊抛锚就位。F1 梁段吊装时，浮吊在桥的中跨靠上游侧，船身承顺桥向正对着主墩平台抛锚就位。

2）钢箱梁运输船抛锚就位、喂梁。运输箱梁的船若进入吊装施工现场后应进行抛锚就位工作，相关准备工作完成之后才能让运输箱梁的船进入现场，否则只能暂时停在距离吊装地大约10 m 的地方等待，且进驻抛锚地时需服从机械管理部门发出的调度指令。当抛锚就位之后利用绞锚将钢箱梁放在浮吊吊钩的正下方，然后浮吊把钢箱梁吊离船的甲板，再把系在主墩施工平台上的临时锚绳松开，让船离开吊装区。

3）钢箱梁吊装。（1）当浮吊抛锚就位之后把钢丝绳装在吊具上，且吊钩的提起高度要超过运输驳船2～3 m。（2）当喂梁就位之后，为了确保浮吊的吊钩和吊具能够在钢箱梁起吊的中心位置形成投影，要通过开启锚机、移动浮吊船体来完成，之后把吊钩慢慢放到钢箱梁进行临时吊点的地方，并保证对位精确、穿销准确。（3）根据实际情况缓慢调整起吊幅度，用吊钩卷扬机实施起吊工作。在起吊过程中，当起吊距离在30～50 cm时，为了确保起吊的安全性，要检查起吊设备和物件。若均处于正常状态则继续起吊，直至钢箱梁与甲板的距离超过2～3 m时让运输驳船驶离该区域。（4）当驳船不在吊装区之后进行喂梁操作。具体为：先把浮吊船移到吊装梁段的正前方，然后使钢箱梁向支架靠近，对此应调整起吊高度和幅度以及底面距离。（5）落梁。先把梁降落在距离支架滑移顶面大约20 cm 的高度；然后安装临时紧固设施，如手拉葫芦、千斤顶；最后对其平面位置进行微调。

4）钢箱梁位置微调及落梁。钢箱梁浮吊落梁初定位依靠支架上的挡杆及钢箱梁上对应标志肉眼控制定位，下梁后位置误差可控制在5 cm 内，然后靠滑板支座和组合三向千斤顶精确微调梁段坡度、标高及平面位置，使得钢箱梁顶面标高与设计标高相同，即可落梁固定[1]。

5）钢箱梁连接及焊接工艺。钢箱梁吊装到位后，进行环缝焊接。环缝焊接前必须在环缝的拴接U 肋间安装一定数量的工装拼接板，工装拼接板每端应穿入临时工装螺栓和冲钉，并应同时满足：螺栓数量不得少于2 个；冲钉穿入数量不宜少于2 个。

3.2 标准梁段悬拼吊装

3.2.1 概述

主梁B3～B8、Z2～Z12 节段为标准A 类梁段，共34 块，梁长8 m，吊装质量约210 t；中跨合龙段为C 类梁段，共1 块，梁长2 m，吊装质量约55 t；边跨合龙梁段为B+C 梁段，共2 块，梁长9.4 m，吊装质量约245 t。以上梁段均采用桥面吊机进行安装。钢箱梁节段用运输船运至箱梁安装位置的正下方，然后通过桥面吊机将其起吊至桥面，首先与已安装梁段临时匹配，再通过栓焊完成已安装梁段的连接。桥面吊机施工流程如图1所示。

图1 桥面吊机施工流程图

钢混结合段吊装完成后，进入桥面吊机吊装钢箱梁阶段。待两侧桥面吊机安装完成后进行调试，并准备进行B3～B9、Z2～Z9 梁段对称的吊装，待上述梁段吊装完成后，开始吊装剩余的Z10～Z12 梁段，最后吊装中跨合龙C 梁段。吊装前需准确标定架设梁段的位置并进行吊具定位试验，驳船浮运钢箱梁定位，两侧桥面吊机同步、对称采用4 点起吊待装梁段安装，待装梁段与已装梁段进行临时连接，经监控并调整后进行梁段栓焊连接，而后安装并张拉该梁段拉索；主塔两侧桥面吊机前移就位，循环进行下一梁段安装。

3.2.2 临时支架拆除

待斜拉索张拉完成2 号拉索后，即可拆除钢混结合段吊装段支架。首先对称移除临时支垫，然后进行分配梁的吊装拆除，再用浮吊逐个拆除横联。拆除钢管桩采取振动锤施振拔除的方式：首先将钢管桩割除至水面上1 m 左右位置，然后用振动锤逐个拔除，完成水中临时支架拆除。

3.3 合龙段吊装

根据设计要求，先边跨合龙后中跨合龙。合龙前根据前期的测量资料选定合拢温度及合龙段长度，根据换算后所得的合龙段长度进行二次下料。合龙前必须通过调整相关拉索的索力，以使合龙梁段的标高符合监控的要求[2]。钢箱梁边跨合龙段为B+C 梁段，中跨合龙段为C 梁段。

1）边跨合龙段吊装。边跨B+C 梁段施工前应提前2～3 个梁段在钢箱梁吊装施工时，根据已经吊装完成的钢箱梁监控数据进行系统分析，预测边跨合龙时标高和线形，使完成B+C号梁段施工后箱梁标高线型达到预期目的。安装B+C 梁段时，中跨侧桥面吊机起吊Z9 梁段。经监控调整后将吊装的B+C梁段与D 梁段栓焊连接，实现边跨合龙，安装9 号斜拉索并进行张拉。

2）中跨合龙段吊装。中跨合龙段长度只有2 m，用2 台固定式吊机抬吊位置不够，因此只用1 台吊机吊装。待2 台固定式吊机吊装完Z12 梁段后，将吊机主梁控制在10 m 的幅度，最后吊装中跨合龙段。在吊装合拢段之前解除0#块临时固结，为了确保中跨合龙梁段的箱梁标高线型满足设计要求，在工程实施过程中，不仅需要通过分析完成吊装钢箱梁的监控数据，预测跨合龙标高和线形情况。还需要多次测量温差小且稳定的时段，确保测量数据的精确性，精确测量合龙段两侧的距离，合龙温度控制在15～25 ℃，再由此实施C 梁段两侧的二次下料切割工程（下料时每端面须比理论计算合龙长度下短1 cm以方便对接）。之后下放桥面吊机吊架、合龙段运输就位，即可对合龙段钢箱梁进行试吊，选择在温度稳定时将合龙段钢箱梁起立驳船30 cm 并保持稳定，使钢箱梁自重完全由桥面吊机承受，此时再次测量钢箱梁悬臂端标高和线形，通过监控计算调整主跨合拢标高和线形。吊装选择在温度较低、风速较小的时段，利用中跨两侧桥面吊机起吊合龙段就位，完成临时连接[3，4]。按设计规定，待温度达到设计合龙温度时精确调整合龙段焊缝缝宽、标高和线形等，完成工地栓焊连接。