鋼箱梁頂推施工技術

陳 祥 王煒杰

1 工程概況

杭州市九堡大橋第二合同段橋梁上部結構為標準跨徑85 m的鋼—硅組合連續箱梁,跨徑布置為:(90+9×85+55)m=910 m,兩側分別以55 m和90 m的邊跨連接陸上接線橋梁和江中主橋。鋼—硅組合箱梁采用單幅斷面形式布置,標準橋面總寬度31.5 m。組合梁鋼結構部分縱向采用槽形布置。材料為Q420qD和Q345qD。鋼結構部分中心高度4.19 m。鋼槽梁橫向包括空腹式橫梁和實腹式橫梁,縱向每隔4250ITlln設置一道帶挑臂橫梁。在支點處布置實腹式橫梁,在支點區域,為減小底板厚度,在支點兩側各12.75 m范圍內采用鋼梁底板與硅的雙結合方案。組合梁梁高4.5 m,頂板設2%橫坡,全寬31.5 m;底板水平,寬11.05 m,底板、腹板采用U形肋加勁。鋼槽梁標準節段長度8.5 m,共108個梁段,單個梁段最大吊重約125 t,鋼槽梁鋼結構總重約9 139 t。鋼槽梁為全焊鋼結構,梁段工地連接也采用焊接方式。

2 頂推施工

2.1 頂推施工工藝流程

在PS12號墩至南岸接線墩之間搭設拼裝平臺,在拼裝平臺一端搭設提梁龍門,在PS2號～PS11號墩墩頂設操作平臺、頂推設備和臨時鋼支墩。鋼槽梁在拼裝平臺上拼好后,開始階段導梁和部分鋼槽梁在PS12墩頂的水平牽引索和液壓頂推設備的共同作用下,順著拼裝平臺上的移位器向前移;當鋼導梁全部前移至PS12墩頂頂推設備時,開始采用墩頂設置的頂推設備和拼裝平臺上設置的移位器共同作用進行鋼槽梁的頂推前移。鋼槽梁頂推到位后,通過各結構墩上的豎向千斤頂對鋼槽梁縱向線形進行整體調整,及時轉換各墩頂的液壓頂推設備位置,進行支座墊石澆筑和支座的安裝,最后鋼槽梁落架,完成鋼槽梁的安裝施工。

2.2 鋼箱梁拼裝平臺搭設

1)下部構造形式。平臺采用鋼管樁基礎,樁頂以上依次設橫向分配梁、貝雷承重梁、貝雷頂分配梁、滑道承重梁及滑道。鋼管樁為φ 600×8 mm螺旋管,沿縱橋向布置14排,每排4根。結構墩旁邊的φ 600×8 mm鋼管樁直接支撐在承臺頂面預埋件上,其余鋼管樁為打入樁,入土深度約20 m。樁頂分配梁采用2Ⅰ45,在樁頂2 m范圍內的2Ⅰ45加豎向勁板增強抗剪能力。

2)上部構造形式。樁頂分配梁上共設兩組貝雷承重梁,橫橋向中對中間距10.5 m,每組貝雷承重梁采用5排上下加強形式,貝雷承重梁與樁頂分配梁之間通過[20a壓梁固定。為方便操作平臺搭設,在樁頂分配梁中間以及兩側均設置單排上下加強貝雷。貝雷頂分配梁采用2Ⅰ25a,縱向間距75 cm。而單片上下加強貝雷桁架作為工作平臺的承重梁,在貝雷桁架下弦桿上緣沿橫橋向鋪設Ⅰ14a工鋼作為工作平臺的承重梁,其間距約為1.5 m,再根據實際情況在Ⅰ14a工鋼頂面鋪設3 cm厚木板作為面板。拼裝平臺下部結構被PS13墩分為兩個部分,頂面通過滑道承重梁連成整體,滑道承重梁通長布置,并與PS12,PS13墩墩頂預埋件臨時連接,以抵抗不平衡水平力。

3)滑道形式。拼裝平臺頂部設有滑道,尾端(靠PS13號墩)按+1.0%設坡,前端(靠PS12號墩)10 m按-1%設坡。滑道承重梁為加強2Ⅰ45a,110 m通長布置,兩側面通過“八”字撐([10)固定在貝雷頂分配梁上。滑道采用雙滑槽形式,即兩條[28并焊而成,在鋼槽梁頂推時,滑槽起導向作用,因此滑槽位置需精確放樣,側面必須打磨平順,滑槽側面設有標高監測點。拼裝平臺布置如圖1所示。每片梁吊至拼裝平臺后,在梁底放置4臺裝有標高調節裝置和側面限位輪的移位器,通過卷揚機牽引,移位器載著該鋼梁前移至拼裝位置,調節鋼梁平面位置和豎向預拱度,完成與前端鋼梁的對拼。

2.3 鋼箱梁梁段吊裝、拼裝及焊接

1)梁段吊裝。150 t運梁平車載著鋼槽梁經場內通道到達提梁龍門下方后,龍門下放吊具提升鋼槽梁,待梁底面超出拼裝平臺一定安全高度后,提梁龍門在驅動平車推動下,縱向行走至拼裝平臺上方,4個吊點均勻、緩慢下放鋼槽梁,距移位器頂面0.5 m時停止下放,調平鋼槽梁,精確調整鋼槽梁平面位置,然后落梁于移位器上,完成本節段鋼槽梁吊裝。

2)梁段拼裝、焊接。鋼槽梁節段吊裝到拼裝平臺重物移位器上之后,通過設置在拼裝平臺前端的卷揚機牽引前移至待拼裝位置。根據監控指令給出的梁段平面位置、前后端標高等控制參數,用機械千斤頂和手拉葫蘆等配合調整梁段的平面位置和標高,各項指標均滿足要求之后,立即將該梁段與已頂推梁段用馬板臨時定位,然后按照正確的焊接工藝,進行梁段環縫的焊接。

2.4 鋼箱梁頂推及落梁

1)頂推工作過程。啟動PS12墩頂上的11號頂推設備,在第一個墩上用縱向支撐油缸將導梁同步頂到在該點的標高;由配在頂升系統上的壓力傳感器檢測到的壓力值轉換成支反力值,然后由該值的換算值給頂推油缸設定壓力,頂推油缸在要求的壓力下提供頂推力,并且控制臨時墩上兩側頂推油缸同步頂推。同時要實時檢測頂升支撐油缸的支反力,保證鋼槽梁單點單側最大允許支反力不超過6 000 kN。完成推進一個行程之后,所有頂推油缸縮回至下一個行程的起點,隨后可以進行下一個行程的頂推。隨著鋼槽梁的焊接拼裝,重復上述頂推步驟直到將導梁頂推到PS11墩附近。如果檢測(檢測需要施工方配合,如配合全站儀等)到導梁由于自重懸臂而下撓的下撓量過大導致導梁將會沒法架到某一個結構墩頂的頂推設備上時,通過前一個墩上的豎向支撐油缸將梁體頂起使導梁上翹,以適應第二個墩上的頂推裝置,待導梁完全架在該墩墩頂的頂推設備上后,通過調整第一個墩以及第二個墩上的支撐油缸將鋼槽梁在該點上的標高調到規定標高。然后重復頂推鋼槽梁,此時要保證墩上的頂推油缸在設定壓力上位移同步。重復上述頂推步驟,直到將鋼槽梁全部頂推到位。2)梁段頂推施工步驟。待各種準備工作完成好以后,便進行頂推施工,全橋頂推施工共分10個輪次,每個輪次頂推根據實際情況需中斷數次,進行各種糾偏、標高調整等操作。3)鋼槽梁頂推線形控制。鋼槽梁頂推施工過程中,鋼槽梁的線形控制非常重要,應密切進行觀測。鋼槽梁的橫向線形控制主要通過橫向調節油缸進行控制,豎向線形控制主要通過頂推設備中的豎向千斤頂完成。4)鋼槽梁支座安裝。由于鋼槽梁頂推施工需要,在PS2～PS13墩墩身施工完成后,不立即進行支座墊石混凝土澆筑和永久支座的安裝,而是在鋼槽梁頂推到相應的墩位之前,將對應的永久支座吊到墩頂存放,待鋼槽梁頂推到位后再澆筑支座墊石并安裝永久支座。永久支座存放在墩頂的移位器上,移位器底面設橫移滑道,存放時滑道頂面標高比對應位置支座墊石標高略高,方便支座滑移到支座墊石上。5)鋼槽梁整體落梁。考慮支座安裝方便,鋼槽梁整體落梁高度考慮7 cm。支座安裝好后,需要將鋼槽梁整體下落到支座上,并將鋼槽梁與球形鋼支座可靠焊接。

3 結語

由于各項措施到位,杭州市九堡大橋工程南側鋼箱梁頂推順利進行,在確保施工安全前提下,鋼箱梁的施工質量優良,所采用的鋼箱梁頂推技術為其他同類型橋梁施工提供了有益的借鑒。

[1]曹坎篙.鋼箱梁頂推施工技術[J].山西建筑,2007,33(28):322-323.