高铁站匝道桥小半径钢箱梁施工工艺及要点

赵飞

（中铁十六局集团北京轨道交通工程建设有限公司）

1 工程简介

郑州南站配套工程高架进出站道路系统工程范围内共24 条匝道，其中G、I、V 匝道跨越了郑万、郑阜高铁和郑机城际铁路，建设内容为新建高铁站上下桥匝道、桥接坡道路、交通附属设施工程及照明工程。本次施工的DU03 等6 联钢箱梁上跨高铁南站工程建设指挥部，共计695m。DU03 钢箱梁西侧距离郑万营业线东侧45.4m，临近既有线，不具备大型起重设备停靠条件。因场地吊装受限，无法对钢箱梁全断面分段进行吊装，因此项目对钢箱梁采用分段、分块的方法施工，过程中钢箱梁吊装、拼接及线型控制等成为项目施工的重难点。

图1 项目平面图

2 钢箱梁安装施工流程

据现场场地布置，钢箱梁施工可分为七个施工阶段。图2 为DU03 联钢梁分段划分图。

图2 DU03 联钢梁分段划分

⑴第一阶段：DU03 联靠（小半径曲线段）近铁路一侧，考虑现场环境吊车站位、箱梁卸载等因素，优先吊装。先吊装不易对接段落J 段，随后从J 段向南、北两侧吊装，最后吊装B、L 合拢段。

⑵第二阶段至第七阶段依次为GU02 联、EU03 联、HU02 联（西段）、EU02 联，HU02 联（东段）、FU02 联。吊装顺序及工艺要求与一阶段类似。

3 小半径曲线段钢箱梁吊装施工工艺及要点

3.1 钢箱梁吊装前检测要点

吊装前重点对线型、梁总长及梁接头坡口加工情况等进行检查，将所有数据与工厂加工和预拼装数据对比，对出入较大的进行标记调整，防止拼装后造成梁线型与接口质量隐患。

由于现场吊装拼接与工厂内预拼装梁体支撑和悬挑受力情况不一，容易使接头产生错位现象，施工前可选段进行试吊装，采用试吊数据对容易产生错位的部位重点标注，预防高空对接时不便操作，造成对接时间延长和安全隐患。

钢箱梁整体长度与温差关系密切，因此在吊装前需对吊装时间安排和温度做好记录和预判，避免施工时温差与场内试拼装数据产生较大差异，并预留部分间隙现场就实际状况进行调整。

3.2 临时支架安装

3.2.1 临时支架结构

为保证钢箱梁吊装后落架稳定和操作安全，本项目临时支架采用缀条格构柱结构。主要材料为φ325mm×8mm 钢管，格构柱连接系采用14#工字钢。分配梁采用HN400mm×150mm 双拼H 型钢。在支架四周设置警戒带，防止车辆碰撞支架。

3.2.2 支架基础及地基处理

支架安装前，基础周围及底部地基夯实，经检测DU03、EU02、EU03、GU02 联支架条形基础地基承载力应不小于300kPa，且FU02、HU02 联支架条形基础地基承载力应不小于250kPa，支架底预埋尺寸为600mm×600mm×20mm。

根据六联钢箱梁分段，其中GU02 联J1+J2+J3+J4=84.84 吨，为最大梁段，由计算得出最大反力Fmax=211kN，支架垫板与混凝土接触面积为S（m2），混凝土基础受力为F（kN），得混凝土基础受到的最大压强如式⑴：

由于S=0.6×0.6=0.36m2，则混凝土基础受到的最大压强Pmax=211kN/0.36m2=0.59MPa。

经现场检测，实测地基承载力小于需求承载力，根据实测承载力、需求承载力、扩散角（取45°）进行承载面积换算，根据换算承载面积及高度进行基础换填处理。换填基坑开挖尽量在枯水或少雨时进行。最后在换填基础顶面浇筑300cm×700cm×50cm 钢筋混凝土扩大基础[1]。

3.3 钢箱梁起吊选配流程

⑴DU03 联桥墩最高31.3m，全联吊装工况均按31.3m 考虑。

⑵吊装时按难易程度排序吊装，首先吊装J、H、G，J段最重约35t，选用安全系数为1.2，重约42t；依次吊装F、E、D 节段，其中D 节段上跨宿舍楼，D2 段重约36t；全部采用500t 汽车吊，作业半径24m，臂长60m，起吊重量92t，满足现场吊装需求。

⑶吊装C、A、B（合拢）节段，其中C 节段上跨宿舍楼，C2 梁段最重约为31t，采取安全系数1.2，重约37t；选用500t 汽车吊，作业半径20m，臂长最长60m，起吊重量92t，满足吊装需求。

⑷吊装N、M 节段，其中M2 梁段最重约为23t，采用安全系数1.2，重约28t，选用350t 汽车吊，作业半径18m，臂展最长56.5m，起吊重量34t，满足吊装需求。

⑸吊装K、L (合拢) 节段，其中K2 节段最重约为25t，采用1.2 安全系数后，重约30t，选用350t 汽车吊，作业半径18m，臂展最长56.5m，起吊重量34t，满足吊装需求。

3.4 曲线段钢箱梁吊装拼接控制要点

钢箱梁为分段、分块拼装，接头拼接为全焊透对接，因此吊装时要按设定的梁间距装配调整相邻梁的拼接间隙，用准备好的定位码板临时定位。对吊装过程中形成的错台加装码板进行校正。

3.4.1 箱梁吊装定位

钢箱梁纵向分段时，顶板与腹板、腹板与底板对接位置错开200mm，对接焊缝形成“Z”形。梁段1 与梁段2，吊装时梁段1 先测量定位，再吊装梁段2，到达预定数值后，通过增设的手动葫芦和千斤顶等工具进行微调。施工过程中“Z”形焊缝对接较为困难，钢箱梁吊装需要提前做好水平角度调整，焊缝部分错台较大，通过增设的码板进行再调整，测量无误后用码板将梁段1 与梁段2 之间的焊缝固定。

安装中，中线、里程及高程都通过预先设置在临时支墩上的控制点、线和钢箱梁上的点、线对齐，同步采用测量仪器进行监控。通过指挥吊装摆放，将高程偏差控制在2㎝以内。钢梁就位后高程通过在分配梁调节墩旁设置的千斤顶上下调整，标高调整至+3mm 符合验标要求。水平位移调整通过在分配梁或箱梁顶、底板上临时设置的手拉葫芦进行调整，轴线偏差±2 符合验标要求。如图3 所示。挑臂同样采用此方式安装，挑臂在对应支架的分配梁顶采用20#槽钢设置加固支撑。

图3 箱梁定位示意图

3.4.2 挑臂定位

主箱梁吊装定位后开始两侧挑臂吊装。挑臂同样采用吊车吊装就位，高程及平面位置测量合格后，在顶板对接焊缝两侧及中间共焊接三块16mm×200mm×400mm的码板，将挑臂与主箱梁临时连接，然后在对应支架的分配梁顶采用20#槽钢设置加固支撑。定位码板、槽钢支撑全部焊接完毕后吊车松钩。

在进行挑臂焊接时，为防止焊接、切割时焊花及杂物坠落损坏地下构造物，采用移动升降车和移动焊接施工平台作业。焊接平台由型钢制作，为保证消防安全，在平台底板黏贴陶瓷贴，在顶板进行焊接。挑臂嵌补位置焊接或切割，具体构造如图4 所示。

图4 挑臂定位焊接示意图

3.4.3 合拢段吊装

钢箱梁焊接和环境温度对箱体总长偏差影响较大，如每段误差偏差较大，造成误差超标，则会形成质量隐患无法验收。因此每联钢箱梁厂内制作时合拢段预留(100mm)不切割，现场根据合拢时实际测量数据切割余量后再吊装。

合拢段的长度测量取安装前3 天上午气温在15℃左右的数据，通过数据比对验算确定合拢段长度。合拢段的吊装选在与前三天相同的时段和温度进行。合拢段吊装完成后坡口间隙为-3mm，小于规范值±5mm；接口错位1mm，小于规范值2mm，验收后立即组织合拢口焊接，使整联钢箱梁形成整体，杜绝因温度的变化导致合拢口焊缝间隙扩大。

4 施工中遇到的问题及解决措施

现场施工中，钢箱梁各单元段接头对接错台及对接后线型偏差较大。为有效控制接头对接吻合，线型符合规范要求，采取以下相应措施：

⑴钢箱梁根据设计预拱度计算各板件单元的下料尺寸，严格控制加工精度，在支架上施工时考虑相应量值的支架变形和预拱度叠加情况。各阶段施工过程中严格控制高程和中线实测值，预防误差值叠加，持续保证设计线型和预拱度。同时参考主梁线型温度变化的曲线，随时掌握主梁温度变形的影响。

⑵施工过程中“Z”形焊缝对接较为困难，接口焊缝错台较大，要提前对钢箱梁吊装做好水平角度调整，同时除码板外，根据实践建议在钢箱梁四周增加几处锥形定位插销，便于吊装拼接过程中提高对接效率。

⑶施工过程中重点确保钢箱梁的应力状态满足要求，同时监测主梁各施工状态控制下截面的应力值，更准确的了解主梁控制截面的应力状况，并对施工过程中各工况施工荷载变化情况进行判断，确保结构安全。

5 结语

在各专业人员的协同努力下，最终顺利完成小半径钢箱梁的吊装任务。全程无安全问题，技术参数符合规范，临近既有线未受到影响，综合施工效果和安装效率较好。这说明项目所采取的小半径曲线钢箱梁吊装拼接方法的可行性，对类似工程具有参考价值。