大桥主梁大节段整体吊架施工控制技术运用

刘 磊

（中电建路桥集团有限公司,北京 100160）

0 引言

在桥梁主梁大节段施工中，整体吊架施工技术的运用不仅可以保证桥梁整体性，而且施工方法简单易操作，大幅度提升了施工质量，平面以及竖面线型均可以实现有效控制，同时对机具、起重设备要求相对较低[1]。随着吊架的积极使用以及各个构件逐渐向着装配式、标准化发展，整体吊架施工越来越规范，不仅可以应用到桥墩较低中、小跨径连续梁施工各个阶段，还在大节段主梁施工中得到了广泛的应用。该文重点针对大桥主梁大节段整体吊架施工控制技术进行了详细分析，以具体施工案例为切入点，进一步明确大桥主梁大节段整体吊架施工时的技术要点，旨在为此类型的桥梁施工提供有价值的建议。

1 案例工程概况

该次选取的案例是中山至开平高速公路岐江河大桥主桥，主桥为跨度150 m 的双层桥面简支钢桁钢拱桥，全长153 m。主梁采用全焊接双层桁架，主桁变高，桁高均为10.394～11.079 2 m，主桁间距37.3 m。拱肋采用二次抛物线设置，矢高为37.5 m（距离下层跨中系统中心线）。上下层桥面均设双向2%横坡。主桁使用的是三角表桁架，标准节间长10.6 m，主桁变高，高度为10.394～11.079 2 m。主桁中心距为37.3 m，上层桥面行车道宽35 m，下层桥面行车道宽度为33 m。桥面系采用大横梁+小横肋+纵梁的正交异性桥面板，并且在节点位置设置了大横梁，标准横梁间距为10.6 m，两横梁之间设小横肋，横肋间距为2.65 m，标准节段两横梁之间设3道小横肋。具体架梁立面图如图1 所示。

图1 钢桁架梁立面图

2 主梁总体施工方案及整体吊架体系布置

2.1 主梁总体施工方案

一是50 t 履带吊钓鱼法施工栈桥，桩基施工、河道支架安装；二是拼装支架在主桁下方沿桥长方向通长设置，中间预留通航孔；三是龙门吊支架沿桥两侧通长布置，在通航孔位置采用特制轨道梁，龙门吊轨道布置超出桥头各25 m，保证构件能顺利卸车；四是为了保证通航要求，跨中20 m 范围内无拼装支架，且龙门吊轨道与底板齐平，陆地上轨道相应抬高；五是河道与桥斜交，要保证通航孔宽度，支架错位布置；六是为了满足工期要求，设置两台60 t 龙门吊，两岸同时向跨中安装；七是跨中通航孔主桁下弦杆三拼后抬吊合龙；八是桥面板安装与主桁同步进行；九是两台100 t 履带吊上桥面吊装拱肋及风撑。

2.2 整体吊架体系布置

主桁拼装支架2×2 m 截面，立柱采用Φ800×9，连接系使用的是I14 工字钢，柱顶位置安装双拼HN900×300型钢。龙门吊支架横向间距4 m，纵向间距9 m，梁端和中间位置设置制动墩，间距3 m。立柱Φ630×9，连接系采用I14 工字钢，柱顶布置双拼HM440×300 型钢，型钢上部通长布置3+4+3 组合型贝雷架，中间4 个贝雷架用于龙门吊轨道，贝雷架上部节点位置布置双拼I25b 工字钢垫梁，用于龙门吊轨道及履带吊行走，布置间距均为750 mm，通航孔轨道梁采用三拼HN1000×300 型钢，顶端通长布置43 kg 轨道。下层采用4 根Φ630×9 mm 钢管桩一通到顶，上层布置在桥面，采用Φ377×7 mm 钢管立柱，4 管立体支架，柱顶设置HM440×300 型钢分配梁。拱肋支架布置在拱肋环口分段处，采用Φ377×7 mm 钢管立柱，I14 连接系，2×2.65 m 截面，4 管立体支架，柱底布置与上弦杆隔内侧隔板对应，柱顶设置HM440×300 型钢分配梁。

3 主梁大节段施工难点及重点

整垮钢梁结构跨河，安装条件受限，现场施工难度大。钢桁架梁主要为栓焊结合连接形式，板厚较厚，焊接量大，容易导致焊接变形，因此，如何控制其焊接变形和焊接残余应力，保证钢桁架梁几何尺寸及现场栓接精度是钢桁架梁制造的难点。城区施工，交通、噪音、场地等影响因素是现场钢桁架梁安装需要考虑的重点。龙门吊吊装及拱肋吊装，预防台风对高空结构及设备的影响是需要考虑的重点。

4 主梁大节段线形控制技术

4.1 主梁预拱度设置

（1）钢梁拼装支架的预压监测[2]。对荷载作用下的支架弹性、非弹性变形情况进行准确的测量，结合桥梁线形以及预拱度完成参数的设计，确定每一阶段主梁的拼装标高，从而确保在钢梁拼装完成后达到预定线形。

（2）钢梁节段制作尺寸调整。根据施工监控计算结果，主梁在温度效应下会发生变化以及考虑主梁预拱度，结合设计图纸，给出实际钢梁制作尺寸以及线形调整数据。

4.2 主梁基础施工

4.2.1 栈桥龙门吊基础

龙门吊栈桥基础分为以下两种情况：

（1）陆地上扩大基础处理方式：在陆地上龙门吊栈桥支架立柱下设置扩大基础，基础面积为1.2 m×5.5 m，厚度不小于60 cm，采用C30 混凝土，内设Φ14 mm 间距10 cm×10 cm 钢筋网片，基础顶面设置预埋件。地基基础处理示意图如图2 所示。

图2 地基基础处理示意图

（2）河道内采用钢管桩基础，采用Φ630×9 mm 钢管桩，通过计算入土深度不小于16 m，钢管桩一通到顶，与水面上支架形成整体[3]。

4.2.2 主桁拼装支架基础

主桁拼装支架基础分为以下两种情况：

（1）主桁拼装全部在岐江河内，均需要采用钢管桩基础，钢管桩每处6 根，采用Φ800×9 mm 钢管桩，通过计算入土深度不小于19.6 m，考虑当前平均水深3 m，设置钢管出水面2 m。钢管桩顶部设置垫梁。垫梁上布置支架立柱，每处4 根。

（2）利用主墩承台，全桥共4 根，采用化学锚栓将底座钢板与承台顶面固定，钢管立柱与底座板焊接固定。

4.2.3 下层横梁支架基础

下层箱型横梁分三段安装，需要设置临时支架，支架布置均在河道内，采用钢管桩基础，Φ630×9 mm钢管桩，通过计算入土深度不小于12 m，桩基一通到顶。

4.3 吊装施工

4.3.1 钢栈桥施工流程

栈桥按所处位置分为滩地区施工和跨水面段施工两部分。滩地施工直接利用50 t 履带吊配合DZ-90 振动锤在临时便道上施打。钢管桩插打到设计位置后，焊接桩间连接系，履带吊安装桩顶分配梁、贝雷梁、横向分配梁及桥面板[4]。为加快施工进度，贝雷梁在后场拼装场拼装成型，现场成组吊装。

4.3.2 主桁拼装支架桩基施工流程

主桁拼装支架桩基施工需要依托栈桥平台进行施工，利用50 t 履带吊配合DZ-90 振动锤在栈桥上施打。钢管桩插打到设计位置后，焊接桩顶垫梁，然后安装立体拼装支架。

4.3.3 钢管桩施工方案及步骤

（1）测量定位滩地桩：清理场地后直接测放钢管桩中心点并插入木桩，木桩上用小钉子准确定位桩中心，钢管桩沉桩前将桩位点引至四周。

（2）进场的钢管桩加强方法：桩尖焊接加强钢板，钢板厚8 mm，高30 cm。

（3）桩位导向：滩地桩放出桩中心点后，由桩中心引出并插打护桩，以便在开挖后确定桩位。引出护桩后，以桩中心点为圆心挖直径630 mm 的圆形基坑，坑深部小于1 m。挖完基坑后检查孔底及孔口中心位置，确保获取更加准确的插桩部位。将导向架安装于水中墩上，明确桩位。结合具体的设计标准将两组贝雷梁拼出来，同时导向架安装于悬拼出的贝雷梁上。导向架上下层固定时采用U 形螺栓。安装完导向架以后，测量人员精准的测量桩位，并且安放好纵横向轴线，插桩以后结合此放样位置对钢管桩进行微调，保证钢管始终处于规定的位置。需要注意的是上下导向架必须对齐，纵横错位在10 mm之内。同时还要将导向架安装于主桁支架桩基栈桥的侧面，保证桩基定位的准确性。

（4）钢管安装结束以后，管桩起吊与运输之前应该检查桩身，符合要求以后，用平板车将钢管桩运输至施工地点。钢管桩起吊采用履带吊大小钩分别吊住钢管桩上部、下部吊点，将钢管桩水平起吊一定高度（0.5 L+0.3～0.5 m），然后大钩向上移动，降低桩尖，将桩身进行旋转，和地面保持垂直。在此基础之上钢管桩要吊放到桩孔中，在自重作用下，钢管会逐渐沉至土中，振动锤和液压夹钳吊装时使用履带，将其放于钢管桩顶部，保证钢管桩顶口夹紧，如果经过检查确定桩垂直度与要求相符以后，开始沉桩。对桩位是否出现偏差、是否出现严重的倾斜进行检查，保证桩位偏差在20 mm 之内，同时倾斜度应该在1%以内，有偏位或者倾斜及时纠正，必要时可拔出重插。

（5）沉桩时，插桩刚刚埋入土中时要轻轻地振动，慢慢地敲打，对垂直度进行及时的检查，如果桩刚打入至2～3 m 的时候出现了较大幅度的倾斜，此时可取下桩帽进行纠正，或将其拔出来重新打桩。如果桩位检查以后符合要求便可以进行沉桩操作。沉桩的时候使用的是50 t 履带吊机，并且搭配振动锤插打。沉桩操作时如果出现较大的偏位或者倾斜，需要第一时间纠正[5]。沉桩时，吊机需要与沉桩速度配合完成，同时及时松钩，严禁吊机出现较大的受力，避免导致吊机倾覆。振动锤敲打时每一次振动频率保持在10～15 min 之内，如果时间太长极易造成振动锤受损，如果时间太短则很难达到下沉的效果。根据现场实际土层，进行栈桥底标高控制，原则上入土深度不低于16 m；若桩基施打（采用90 锤）难以达到，以最后10 击每击的贯入深度控制在5 mm 之内。当贯入度最后10 下每击贯入度深度在5 mm 时，而桩底标高未达到设计值要求时，应及时上报、研究处理。

（6）钢管桩接长：栈桥钢管桩较长，要结合具体需求完成接长操作。如果底节钢管桩沉到导向架施工平台0.5～1.0 m 高度的时候，将振动锤移去，紧接着便是完成接桩施工。对接钢管桩之前，应对钢管桩端部平整度进行检查，平整度不满足要求或端部钢板发生卷边，要割除桩端变形部分，保证底节桩顶平整度与要求相符。对接好钢管桩以后首先需要采用点焊的方法固定四周，焊接结束以后，按图纸要求在对接处焊接8 块补强板，补强板处对接焊缝要打磨光滑。

5 结束语

桥梁施工涉及的环节较多，加之受到地理环境、自然条件的影响，施工难度较大，特别是针对主桥梁大节段吊架施工过程中，每一个细节都要把握好，才能保证施工进度以及施工质量。该文通过对中山至开平高速公路岐江河大桥主桥桥梁大节段整体吊架施工详细情况进行分析，进一步明确了各个施工环节的要点，一方面促进桥梁施工进度的加快，缩短工期；另一方面减少施工过程体系的转换，提高整体性能。