混合梁刚构桥超长节段钢箱梁整体吊装工艺——以安海湾特大桥为例

陈伟杰，张 永，彭自强

1.中交一公局厦门工程有限公司，福建 厦门 361000

2.江西飞尚科技有限公司，江西 南昌 330052

3.基础设施安全监测与评估国家地方联合工程研究中心，江西 南昌 330052

钢-预应力混凝土混合梁连续刚构桥是一种新型梁式桥，它将连续刚构桥主跨跨中的混凝土箱梁部分替换为超长节段钢箱梁，混凝土梁和钢箱梁在结构层次上连接在一起，共同构成了主梁[1-2]。超长节段钢箱梁整体吊装的施工难度比原来悬臂混凝土梁段增大很多，经验尚不成熟[3]。文章结合安海湾特大桥主桥跨中钢箱梁吊装施工，探讨了相关施工工艺要点。

1 工程概况

安海湾特大桥是一座主桥跨径为（135+300+135）m的混合梁连续刚构桥，主墩两侧采用混凝土悬浇，中跨合龙段为103m钢箱梁整体吊装，钢箱梁与混凝土节段间设5m长钢混结合段，箱梁重达1272t。

2 工程关键步骤和重难点

该项目施工的关键步骤如下：运输船沿水路将超长节段钢箱梁运送到主桥主跨下方，船系锚固定位置后，用主桥主跨桥面处的提升吊机，将钢箱梁从船体甲板上整体垂直提升，直到混凝土桥面处，然后精心调整位置，直到钢箱梁与混凝土梁准确对接。

安海湾特大桥跨中合龙段超长节段钢箱梁整体吊装施工过程有以下施工重难点：（1）整体吊装过程环节多，综合难度大，合龙配合精度要求高；（2）吊装施工对航道安全影响大，影响水域范围为垂直航向50～60m，顺航道方向100～150m；（3）桥址水位较浅，运输船作业需要利用高潮位时间，钢箱梁吊装作业时间苛刻，要尽可能利用好空间和时间。

3 超长节段钢箱梁整体吊装施工工艺

3.1 桥面吊机改造

吊装的关键步骤是采用4台额定500t提升力主千斤顶，从运输船甲板上提升钢箱梁到混凝土梁面处，混凝土中跨梁端必须有可靠的提升吊机。原跨中混凝土梁端悬浇的菱形挂篮具有一定的承载能力，但不足以提供此次钢箱梁吊装所需条件，为此利用挂篮进行了吊机的改造，加固了全套装置，增设了成套起吊、提升装置和姿态调整装置[4]，安装完成后如图1所示。

图1 大型桥面吊机

具体过程如下：（1）加固梁上原有挂篮。拆解边跨挂篮并将主桁架转运至中跨，与中跨的菱形挂篮主桁进行拼装。要注意对构配件进行修整验收和检测探伤。（2）增设联接杆件部件，以加强整个桁架的稳定性和刚度。加固前支点及后锚节点箱：安装前、后钢支墩，内加钢筋网片并填充C55钢筋混凝土，在顶面焊接钢板封闭；各锚点加设垫块，增大锚点受力面积，避免应力集中导致混凝土破损，甚至引起安全问题。（3）在前支座四周及轨道底部支垫垫梁，支点填充密实，使其受力均匀。（4）在桥面吊机挂篮的主杆件上安装振弦式表面应变计，对杆件内力进行实时监测，并通过4G传输模块上传至飞尚云平台，及时掌握结构实际状态[5]。（5）安装提升主千斤顶、液压系统和计算机控制机柜等，并进行试运行。

3.2 钢箱梁准备

（1）钢箱梁用专用运输船运送到主桥下方指定位置，由于会占用航道较长时间，事先需与海事部门进行计划申报沟通，采取通航管制措施，确保安全。（2）运输船体较大，行至桥址区后，采用横向定位法进行锚泊定位，如图2所示。系锚后开始收紧锚链及缆绳，移动船体。采用专用拖轮辅助定位，以减少作业时间，降低对航道的影响。（3）在超长节段钢箱梁四个角点安装测量棱镜，在吊装过程中测量坐标，以保持钢箱梁的姿态，如图3所示。

图2 运输船锚泊定位

图3 钢箱梁角点坐标测量

3.3 钢箱梁提升

在气象条件达到作业要求时，经海事部门同意，可安排钢箱梁的提升作业具体时间。具体利用计算机控制系统控制4台额定500t提升力的主千斤顶来实现提升。（1）全桥确定吊装过程的安全核查点，包括起吊点、吊具、吊索、桥面吊机、吊机锚固点、主梁梁体，以及表观和应变、油压、位移监测数据，还包括气象数据；定人定岗对各检查点先进行预检，查看相关监测数据，以保证钢箱梁、主桥、机械均处于正常状态。（2）在运输船到达前，通过提升主千斤顶下放箱梁吊具至预定吊装高度，再用卷扬机将吊具向上回拉提升一定高度，直至不影响运输船锚泊定位的高度，从而缩短准备时间，减少运输船占用航道的时间。（3）待运输船舶锚泊定位完成后，利用卷扬机再次下放吊具至钢箱梁吊点处，直至钢绞线松弛，将吊具与钢箱梁吊点进行销接。（4）各千斤顶油缸逐渐加压至2.5MPa，然后暂停，对所有检查点和监测数据进行检查，保证钢箱梁、主桥、机械装备、气象条件均处于正常状态。（5）提升系统同步加力，直至各千斤顶达到其理论提升荷载的80%，然后暂停，并再次进行上一步安全检查。（6）提升系统同步加力，直至钢箱梁底部离开驳船甲板0.5m，暂停进行安全检查。（7）提升过程中，每15min通过全站仪观测钢箱梁4个角点的坐标，计算4个角点高差；通过高差值复核提升系统的行程数据，验证钢箱梁的平衡，保障提升安全。（8）提升系统设置为自动提升模式，自动提升，过程如图4所示，期间不间断进行安全检查，直到钢箱梁顶部距离钢混结合段悬臂端底部约0.5m高度处停止，检查钢混段配切角度是否满足继续提升要求。（9）配切角度满足要求时，继续提升钢箱梁，直到其顶部比两侧钢混结合段悬臂端顶部高出5～10mm。

图4 钢箱梁整体提升过程

3.4 姿态调整和合龙连接

钢箱梁吊装基本到位后，需进行姿态的调整，让钢箱梁合龙段与混凝土梁段精确对接，并最终完成合龙连接。具体过程如下：（1）调整钢箱梁姿态，调整的控制指标以各对接板的错边量为主控目标，兼顾轴线、高程，按照“先调整纵横坡，其次调整轴线，再次调整平面位置，最终调整高程”的顺序调整。（2）纵向调整利用桥面吊机桁架上的纵向滑移系统，调整钢箱梁与悬臂端的匹配精度，采用特制吊具进行钢箱梁纵坡调整。（3）横向调整，利用钢混结合段焊接钢板作为反力架，手动千斤顶调整就位。（4）钢箱梁姿态调整到位后，焊接码板固定，进入焊接环缝的工作程序；待焊接接缝连接强度可以承担钢箱梁自重时，逐渐释放钢绞线千斤顶荷载，并分批卸除其他装置与机械，主跨的合龙全部完成。

4 结束语

安海湾特大桥超长节段钢箱梁整体吊装施工梁段自重大、体量大，施工工艺复杂，工序多，安全隐患大，且占用航道影响经济活动，作业时间紧。加强菱形挂篮并增设必要部件成为桥面吊机，设置多套提升、纵向、横向姿态调整装置，准备成本低、工期短。吊装前精心预放吊具，施工窗口期拖轮辅助运输船就位，降低了航道影响；提升状态下快速进行定位监测，有效地指导了吊装中空中姿态准确性；完善的安全检查措施保障了全过程安全。最终吊装作业圆满成功，该工程中的吊装工艺和技术措施可供类似工程参考。