自錨式懸索橋鋼箱梁支架滑移快速施工技術(shù)
2018-03-05
1 工程概況
沈陽四環(huán)快速路新建工程高坎渾河景觀橋主橋?yàn)樽藻^式鋼箱梁懸索橋，橋跨布置為48m+2×
180m+48m，鋼箱梁橋面寬42.5m。主橋鋼箱梁共分28種類型、55個(gè)梁段，最重節(jié)段為466.9t，最輕節(jié)段為111.7t，全橋鋼箱梁總重量為11607.4t。
2 工程特點(diǎn)和難點(diǎn)
2.1 工期緊
由于東北地區(qū)工程施工受溫度影響較大，每年只有4～10月份能拼裝焊接鋼箱梁，而本工程需在4個(gè)月內(nèi)完成1.2t鋼箱梁制造和架設(shè)任務(wù)。
2.2 結(jié)構(gòu)新穎
本橋?yàn)樗汗探咏Y(jié)構(gòu)，火苗狀獨(dú)塔位于鋼箱梁橫斷面的中間部位，兩側(cè)為行車道和非機(jī)動(dòng)車道，而傳統(tǒng)的鋼箱梁單向頂推施工方案受到限制，雙向頂推施工方案成本投入過大。
2.3 地形條件受限
本橋所處渾河為非通航河道，鋼箱梁節(jié)段運(yùn)輸受到限制，只能通過公路運(yùn)輸板單元，現(xiàn)場組拼為鋼箱梁節(jié)段。
2.4 鋼箱梁拼裝質(zhì)量控制
東北地區(qū)晝夜溫差大，而溫度對(duì)鋼箱梁線形的影響非常敏感。因此，鋼箱梁在架設(shè)安裝過程中，應(yīng)考慮支架的剛度和溫度對(duì)后續(xù)施工的影響。
3 總體施工方案
根據(jù)本工程的施工特點(diǎn)和難點(diǎn)，主橋鋼箱梁節(jié)段架設(shè)采用場內(nèi)組焊橋址支架上拖拉滑移架設(shè)和橋址原位拼裝焊接相結(jié)合的施工方案。其中塔梁固接段板單元原位拼裝；南北主跨和邊跨標(biāo)準(zhǔn)段共44節(jié)段后場組拼橋址支架拖拉滑移架設(shè)；南北輔助墩頂自錨加厚段共8節(jié)段板單元在提升站拼裝平臺(tái)處拼裝，拖拉至設(shè)計(jì)位置。
4 鋼箱梁標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段滑移架設(shè)
4.1 鋼箱梁節(jié)段分塊制造和運(yùn)輸
受運(yùn)輸條件影響，標(biāo)準(zhǔn)段鋼箱梁在后場內(nèi)橫斷面劃分成5塊制造，其中包括2塊挑梁塊段、2塊行車道塊段和1塊中央塊段。各塊段在鋼梁場內(nèi)組拼完成，焊縫經(jīng)檢測合格后用100t運(yùn)梁平板車運(yùn)至打砂涂裝房內(nèi)進(jìn)行涂裝，再經(jīng)運(yùn)梁通道運(yùn)至橋址。
4.2 鋼箱梁滑移架設(shè)支架設(shè)計(jì)
鋼箱梁標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段滑移支架及提升拼裝平臺(tái)采用鋼管樁+貝雷梁結(jié)構(gòu)，另外南北兩岸提升拼裝平臺(tái)也作為自錨加厚節(jié)段板單元拼裝胎架。南北兩岸提升站各布置一臺(tái)100t龍門吊，跨度為46m，凈高32m，作為鋼箱梁塊段的提升設(shè)備。
塔梁固接段鋼箱梁拼裝支架采用鋼管樁+工字鋼分配梁結(jié)構(gòu)，上面布置桁架式胎模及牙板結(jié)構(gòu)，可以同時(shí)拼裝共3個(gè)節(jié)段。
4.3 鋼箱梁塊段二次組拼
鋼箱梁塊段運(yùn)輸至提升站處，通過100t龍門吊吊裝至拼裝平臺(tái)上進(jìn)行二次組拼。鋼箱梁塊段標(biāo)高調(diào)整通過支架上設(shè)置的楔塊，調(diào)整量可達(dá)5cm。南北岸提升拼裝平臺(tái)可拼裝2個(gè)節(jié)段鋼箱梁。
4.4 鋼箱梁節(jié)段滑移架設(shè)
4.4.1 施工機(jī)具和工裝。鋼箱梁塊件組拼完成后，利用8臺(tái)150t千斤頂同步將鋼箱梁節(jié)段頂起，卸落楔塊及抄墊鋼板，將鋼箱梁節(jié)段落于滑塊上，然后拖拉滑移就位。
牽引系統(tǒng)：鋼箱梁節(jié)段牽引系統(tǒng)由2條滑道、4個(gè)滑塊、2根鋼絞線、2臺(tái)TS15-200型千斤頂、2個(gè)反力座組成。
滑道：由2根32工字鋼組成，上鋪不銹鋼板。工字鋼滑道標(biāo)準(zhǔn)段長6m，采用法蘭螺栓連接，不銹鋼板寬22cm，為保證滑道平穩(wěn)，不銹鋼板接頭處進(jìn)行焊接并打磨平整。
滑塊：由鋼構(gòu)件+MGB聚合物高分子材料組成。MGB聚合物高分子材料厚2cm，采用4個(gè)螺栓與鋼構(gòu)件連接，為減小摩阻力，滑塊兩頭向上翹起。
反力座：滑道梁上每隔6m距離設(shè)置1個(gè)反力座固定點(diǎn)，即在滑道梁側(cè)面開Φ50mm的孔，在滑道梁兩側(cè)開孔處加焊一塊外徑Φ150mm、內(nèi)徑Φ52mm的鋼板。反力座用于固定牽引鋼箱梁千斤頂，反力座通過一根Φ50×396mm的銷軸插入軌道梁兩側(cè)開孔處使其與軌道梁固定。
4.4.2 施工準(zhǔn)備。
?。?）在進(jìn)行鋼箱梁滑移施工前檢查滑道及牽引系統(tǒng)是否正常完好。
（2）為防止兩側(cè)支架上的鋼箱梁滑移速度有差別，在兩條滑道梁上用紅油漆做標(biāo)尺。鋼箱梁滑移時(shí)以滑道梁上的標(biāo)尺為參照物，觀察鋼箱梁滑移是否同步。
?。?）鋼箱梁滑移前對(duì)已建成的墩臺(tái)頂面中線、標(biāo)高和跨徑進(jìn)行復(fù)測，誤差在允許范圍內(nèi)方可進(jìn)行鋼箱梁滑移施工。
?。?）滑塊在使用前進(jìn)行壓重預(yù)壓，防止支撐鋼箱梁滑移時(shí)滑塊產(chǎn)生變形從而影響鋼箱梁的
線型。
（5）為減小鋼箱梁在軌道梁上滑移時(shí)產(chǎn)生的摩擦力，在滑道梁頂面涂抹硅油。
4.4.3 鋼箱梁節(jié)段牽引滑移。
?。?）距離待滑移鋼箱梁節(jié)段約60m在滑道上安裝反力座及TS15-200型千斤頂，采用2根Φ15.24mm鋼絞線穿過千斤頂及梁底滑塊并安裝牢靠。在進(jìn)行鋼箱梁牽引施工前，為保證施工安全，先對(duì)鋼絞線進(jìn)行張拉試驗(yàn)，了解其性能。牽引用千斤頂距離鋼箱梁不得過遠(yuǎn)，因鋼絞線具有彈性，受力前將會(huì)下?lián)?，鋼絞線越長撓度越大。滑塊與鋼箱梁接觸部分抄墊3cm厚橡膠板，抄墊橡膠板一則是為了在滑移過程中增加滑塊與鋼箱梁之間的摩擦力，保證鋼箱梁與滑塊之間不會(huì)滑移；二則是在鋼箱梁滑移過程中因軌道不平整會(huì)導(dǎo)致鋼箱梁四點(diǎn)支撐變成三點(diǎn)支撐，一個(gè)滑塊托空時(shí)，利用橡膠板壓縮量來微量調(diào)整鋼箱梁四點(diǎn)之間的高差。 （2）千斤頂牽引鋼絞線帶動(dòng)滑塊緩慢在軌道梁上將鋼箱梁向設(shè)計(jì)位置進(jìn)行滑移，因鋼箱梁滑移距離較遠(yuǎn)，滑移支架高度高，需時(shí)刻對(duì)支架及鋼箱梁位置進(jìn)行觀測、檢查。TS15-200型千斤頂可連續(xù)牽引鋼絞線，使鋼箱梁能處于不間斷的滑動(dòng)狀態(tài)，因此必須在軌道梁兩側(cè)施工平臺(tái)上安排專人對(duì)鋼箱梁下部滑塊位置情況進(jìn)行觀察。如果有滑塊偏位或者行進(jìn)速度不一，及時(shí)暫停施工，檢查原因，待問題解決后才可繼續(xù)施工。當(dāng)鋼箱梁滑移到距千斤頂一定位置后，千斤頂松開鋼絞線，將反力座和千斤頂移至下一個(gè)反力座固定處，安裝完成后繼續(xù)牽引鋼箱梁滑移。
?。?）前一鋼箱梁節(jié)段未焊接完成時(shí)，后一鋼箱梁節(jié)段滑移會(huì)對(duì)貝雷梁支架產(chǎn)生位移，可能會(huì)影響前一鋼箱梁節(jié)段的焊接。在前一鋼箱梁節(jié)段未焊接完成時(shí)，后一鋼箱梁節(jié)段先不滑移就位，停留在離就位還有一跨即12m距離的鋼管支墩附近位置，盡量減小貝雷梁支架的位移。
4.4.4 鋼箱梁節(jié)段滑移就位后精調(diào)。
?。?）鋼箱梁節(jié)段通過滑移裝置拖拉至設(shè)計(jì)位置后，測量其位置偏差，之后采用三向調(diào)位裝置進(jìn)行位置調(diào)整。在滑塊兩側(cè)的滑道分配梁上鋪設(shè)一根長1.0m的墊梁（3Ⅰ22a），墊梁上鋪設(shè)一層石棉網(wǎng)，上面安裝三向調(diào)位裝置。三向調(diào)位裝置內(nèi)放置一臺(tái)150t豎向千斤頂，千斤頂與鋼箱梁底板之間設(shè)置鋼板、橡膠板。根據(jù)鋼箱梁的偏位方向，開動(dòng)相應(yīng)的水平千斤頂，調(diào)位裝置在水平頂力作用下與鋼箱梁一起移動(dòng)，直至鋼箱梁位置滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。調(diào)位時(shí)，縱向和橫向不能同時(shí)進(jìn)行，應(yīng)按先后順序作業(yè)。
?。?）鋼箱梁精準(zhǔn)對(duì)位完成后，在鋼墊塊與滑道梁之間鋪設(shè)Φ240×150×4mm的四氟板，將滑道梁上滑塊拆卸下來換上鋼墊塊，并現(xiàn)場抄墊牢靠。150t千斤頂落頂，鋼箱梁節(jié)段落在滑道梁上的四個(gè)臨時(shí)支點(diǎn)上，然后進(jìn)行鋼箱梁節(jié)段間的焊接施工。每架設(shè)、安裝完成一個(gè)節(jié)段的鋼箱梁，都對(duì)其長度、坡度、標(biāo)高等進(jìn)行測量監(jiān)控，并將測量數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較、分析，如有偏差，采取措施進(jìn)行糾偏處理。
?。?）鋼箱梁之間的焊接連接，必須在梁段就位、固定并經(jīng)檢查合格后再進(jìn)行施焊。施焊按頂板、底板的順序?qū)ΨQ進(jìn)行。為保證成橋線形，梁段架設(shè)時(shí)須確保主纜錨固點(diǎn)的空間位置準(zhǔn)確，每個(gè)梁段均應(yīng)精確測量梁體長度，主跨鋼梁總長度誤差要求小于6mm。
5 自錨加厚段鋼箱梁節(jié)段滑移架設(shè)
M19、M20、M21、M22四節(jié)自錨加厚段由于重量大，受設(shè)備限制，需在兩岸提升拼裝平臺(tái)上進(jìn)行板單元散拼，之后滑移至設(shè)計(jì)位置。滑移方法和要求同標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段。
6 塔梁固接段鋼箱梁原位拼裝
8#墩塔座處T、M1段鋼箱梁采用ZSL34300型動(dòng)臂塔吊在原位拼裝支架上進(jìn)行拼裝施工。鋼箱梁的板單元在工廠加工完成后運(yùn)至塔吊吊裝施工區(qū)域進(jìn)行板單元吊裝。右幅T1節(jié)段因動(dòng)臂塔吊施工占用其翼緣處挑臂段位置，此處暫不施工，待動(dòng)臂塔吊拆除后使用汽車吊在原高坎大橋上站位進(jìn)行吊裝施工，拼裝T1節(jié)段鋼箱梁挑臂處。
7 結(jié)語
鋼箱梁節(jié)段滑移架設(shè)施工技術(shù)打破傳統(tǒng)頂推施工方案，提倡快速施工理念，能夠開展多個(gè)工作面，使節(jié)段拼裝、節(jié)段滑移、節(jié)段環(huán)焊可以同時(shí)操作，節(jié)省了各工序相互占用的時(shí)間，為受工期、地理、結(jié)構(gòu)限制的工程提供了新的施工方法，豐富了鋼箱梁架設(shè)施工工藝，將為類似工況的施工提供指導(dǎo)性的依據(jù)。
參考文獻(xiàn)
[1] 汪一竣.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊（上冊）[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2004.
[2] 周水興.路橋施工計(jì)算手冊[M].北京：人民交通出版社，2001.
[3] 周孟波.懸索橋手冊[M].北京：人民交通出版社，2003.
[4] 鐵道部.鐵道部鋼橋制造規(guī)范[M].北京：中國鐵道出版社，1998.
作者簡介：翟洪志（1978-），男，中國中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司工程師，研究方向：路橋。
