1-112m 钢桁梁原位拼装施工技术

王建红WANG Jian-hong

（中国铁路上海局集团有限公司上海铁路枢纽工程建设指挥部，上海 200000）

1 工程概况

太仓港疏港铁路专用线工程太仓港特大桥跨越荡茜泾航道时采用1-112m 单线下承式钢桁梁桥式方案，该钢桁梁全长113.5m，主桁采用无竖杆整体节点平行弦三角桁架，节间长度为11.2m，桁高12.6m，主桁中心距7m，全桥重约900t。主桁上弦共9 个节段，下弦共10 个节段。桥面由横梁、纵梁、人行道、轨道板组成。

2 施工方法确定

2.1 常见施工方法

钢桁梁常见的施工方法有浮运架设法、纵向拖拉法（顶推施工法）、悬臂施工法、门吊施工法等，遇复杂环境可以考虑多种施工方法联合使用。

2.2 方案比选

根据现场实际状况，并结合设计特点、既有施工方法和相关专家咨询意见，制定了以下四种方案进行比选：

方案一：浮吊+汽车吊原位拼装方案。施工工艺介绍：在河道中间和岸上设置临时支架，河道上方钢构件使用浮吊吊装，岸上钢构件使用汽车吊吊装，先安装桥面系，再安装腹杆、上弦杆等构件，河道上方部分腹杆和上弦杆在地面拼成，分块吊装。为减少临时支架数量，下弦杆每2 个节间组合成一段进行吊装。

方案二：浮托顶推法施工方案。施工工艺介绍：在河道一侧岸上设置钢桁梁拼装支架及滑移轨道，使用吊机异位拼装，拼装完成后顶托钢桁梁滑移至最大悬挑，利用设有支撑架的驳船作为临时支墩继续滑移至对岸，再注水下沉使驳船脱离钢桁梁，钢桁梁落在桥墩上，使用千斤顶落梁。

方案三：导梁拖拉步履式滑移施工方案。施工工艺介绍：在河道一侧岸上设置钢桁梁拼装支架及滑移轨道，对岸和河中设置临时支架，使用吊机异位拼装导梁及钢桁梁，拼装完成后从对岸拖拉钢桁梁，拖拉到位后，使用吊机拆除导梁，再用千斤顶落梁。

方案四：吊机+钢栈桥原位拼装施工方案。施工工艺介绍：在桥的上下游一侧搭设钢栈桥，河中和岸上设置临时支架，将吊机开至栈桥上吊装钢桁梁杆件，架设完成后拆除钢栈桥。

2.3 施工方法的确定

方案一所用材料相对较少，成本较低，但在吊装施工阶段须对结构的应力进行检算，确保构件受力安全可控。

方案二、方案三施工时河中仍需设置临时支架，且拖拉或顶推设备费用较高。经现场调查，主墩44#、45#墩两侧水系发达、地质条件较差，表层土多为淤泥质软土，支架基础处理成本较高。

方案四施工难度较小，河中需搭设钢栈桥和临时支架，对荡茜河水位影响较大，且贝雷片、钢管桩租赁量较大，施工成本较高。

经对比分析，综合考虑施工难易程度、安全风险、工程造价，最终采用浮吊+汽车吊原位拼装法进行施工。

3 钢桁梁吊装施工

3.1 总体施工思路

根据钢桁梁构件重量、荡茜河两侧既有道路宽度和河道与长江闸口相连等因素，经检算确定选用QY50K-Ⅱ汽车吊和80t 浮吊进行钢桁梁吊装作业，再根据两者的吊装性能合理划分吊装区域。河道水深约3.3m，已封航且无其余船只通过，满足浮吊施工需求，将河道两岸道路封闭，无外来车辆、人员进入施工现场。（图2）

图2 吊装区域划分图

浮吊前缆固定在水中钢管桩上，后缆桩设于河道堤岸与道路间护坡上，缆桩为打入土中的φ245*10 圆钢管，钢管入土深度1m 左右，牢固可靠。桥面下弦杆由临时支架临时固定，腹杆和上弦杆用冲钉及普通螺栓临时固定，最后置换高强螺栓。

3.2 吊装单元划分

图1 跨荡茜泾1-112m 钢桁梁立面示意图

①桥面横梁整根吊装，下弦杆每两个节间在地面拼装后作为一个吊装单元；②桥面纵梁整根吊装；③汽车吊吊装区域，腹杆和上弦杆单根吊装；浮吊吊装区域，每两根腹杆和一根上弦杆组成一个吊装单元；④上平联交叉处一根通长吊装，另一根分两段吊装，桥门架整段吊装。

3.3 吊装流程

汽车吊安装支座上分段→汽车吊安装两侧端横梁→汽车吊安装边跨下弦杆→汽车吊安装边跨纵梁和横梁，浮吊安装次边跨下弦杆→浮吊继续向跨中安装桥面系→浮吊安装跨中桥面系→浮吊安装中跨腹杆和上弦杆分块→浮吊安装桥门架和横联→浮吊继续安装腹杆和上弦杆分块→浮吊安装横联和平纵联→浮吊和汽车吊按上述步骤向两侧继续安装→安装最后一跨腹杆及上弦杆。

3.4 最不利吊装工况

①下弦杆吊装工况：50t 汽车吊吊装两节下弦杆（重量为16t），吊装半径7m，汽车吊允许最大吊装荷载为18.2t＞16t，满足要求。（图3）

图3 两节下弦杆吊装示意图

②上弦杆及腹杆组合构件吊装工况：50t 汽车吊吊装上弦杆及腹杆组合构件（重量为8t），吊装半径10m，汽车吊允许最大吊装荷载为9t＞8t，满足要求。（图4）

图4 上弦杆及腹杆组合构件吊装示意图

③浮吊最不利吊装工况：吊装FD13a 杆件时不仅半径最远，而且受河道和桥梁位置关系影响，最不利于浮吊站位；此工况下浮吊桅杆与水平面呈50 度夹角，浮吊可吊20t，分段重量为19t，起重量、高度符合要求，且浮吊不影响已安装结构。（图5）

图5 FD13a 杆件吊装平面示意图

4 施工控制要点

4.1 临时支架搭设

临时支架的定位精度、刚度及稳定性对钢桁梁的安装精度及结构安全影响很大，支架的搭设作为重点进行控制。施工过程中严格控制钢管桩垂直度和接桩质量。插打深度不低于计算深度（15m），确保结构受力可靠。

①导向架配合全站仪精确定位。浮吊吊起钢管桩，将钢管桩下部安放在导向架槽口内，由驾驶人员调整钢管桩垂直度；粗略调直后，测量人员使用全站仪对桩位进行粗测，浮吊驾驶员按照测量人员指令将钢管桩移至指定位置，待浮吊及钢管桩稳定后，在钢管桩正对全站仪侧悬挂反光贴，使用全站仪测量钢管桩的角度和距离，对其进行精确定位。钢管桩精确定位后缓慢放松吊机钢丝绳，直至钢管桩落于河床面，并再次检查桩的位置和垂直度。

②振动下沉。确定桩位与桩的垂直度满足要求后，启动振动锤进行振动，每次振动持续时间不宜超过10～15min，过长则振动锤易遭到破坏，太短则难以下沉。每根桩下沉应连续进行，不可中途停顿或有较长停歇时间，以免桩周土恢复导致后续下沉困难。

③接桩。桩打入至距导向架施工平台0.5～1.0m 高度时，移去振动锤进行接桩。经检查接桩质量符合要求后继续打桩，直至设计深度。钢管桩的入土深度以桩尖标高和贯入度两个指标作为停锤标准进行控制，以桩尖设计标高为主，当桩尖达到设计标高而贯入度仍较大时应继续锤击，待贯入度接近控制贯入度时方可停止。接桩时，为保证焊接质量，下节桩的剩余高度除留出接续高度外，还应留出焊工操作空间高度，一般下节桩的剩余高度以50～80cm为宜。

钢管桩的插打精度很大程度上取决于作业人员的细心程度、技术熟练程度、桩的制作误差、机械、导向架平台等，同时也受地基、水中作业等客观条件影响，因此在施工过程中应全面考虑各种因素，以满足钢管桩纵横向偏差不超出D/5，倾斜度小于全长的1/100 的要求。

4.2 钢桁梁施工过程中线型控制

钢桁梁采用原位分节段拼装，其线型控制是重点。本桥梁采用施工预测控制法对梁体结构内力状态、变形进行控制。利用Midas civil 2019 建立计算模型，根据具体的施工工况和测量数据进行应力、变形分析计算，得出预测值。

临时支架的变形控制是梁体线形控制的重要因素之一，吊装前计算每个支架在施工过程中所受的最大承载力，并对临时支架进行预压，消除支架及基础的非弹性变形值，得到准确的支架弹性变形值。

钢桁梁使用过程中在荷载的作用下会产生挠度，因此钢梁在杆件安装的过程中需要设置预拱度，实际拼装时还要考虑临时支架的弹性变形值。杆件吊装前，根据设计安装线形确定支架上每个垫座上码板顶标高，码板的高度约为150mm，沿下弦杆件宽度通长布置，根据码板顶标高控制钢桁梁下弦底板的标高。

在临时支架和主桁上设置观测点，钢桁梁安装过程中对构件的轴线及标高进行全过程跟踪测量。在下节段安装前，对相邻的前节段构件进行复核测量，若发现存在误差及时进行调整，调整完成后再安装下节段构件，以免造成线型累计偏差，确保线型符合设计要求。在垫座两侧放置200T 的千斤顶，调节钢桁梁安装时的高程偏差。

5 结语

①太仓港特大桥跨荡茜泾1-112m 钢桁梁为大跨度简支桥梁结构，施工正处于汛期，施工难度较大，采用浮吊+汽车吊原位拼装施工方案对河道防汛影响较小。

②通过施工预测控制法有效控制了钢桁梁拼装线型精度，保证了线路的平顺性和行车平稳性。

③采用浮吊+汽车吊原位拼装方案减少了措施工程量，既节约了成本又缩短了工期，且施工过程安全有序，符合方案比选的安全、经济最优原则，可供类似工程借鉴。