岳集互通區(qū)鋼箱梁施工關(guān)鍵技術(shù)探討

趙培松

(河南中原高速股份有限公司,河南鄭州 450000)

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岳集互通區(qū)鋼箱梁施工關(guān)鍵技術(shù)探討

趙培松

(河南中原高速股份有限公司,河南鄭州 450000)

摘要:依托岳集互通AK0鋼箱梁大橋工程,對鋼箱梁分段、加工、運輸、吊裝及臨時支撐施工等關(guān)鍵技術(shù)進行了分析,同時提出了現(xiàn)場交通管制方案。實踐表明,鋼箱梁分段吊裝與安裝的施工工藝符合工程施工過程的安全要求,可提升匹配精度和成橋線形質(zhì)量。

關(guān)鍵詞:橋梁;互通區(qū):鋼箱梁;吊裝;施工技術(shù);交通管制

1 工程概況

濟南至祁門高速公路永城至利辛安徽段跨泗宿高速匝道橋鋼箱橋工程,其中AK0+834.900大橋長461 m,分為五聯(lián),橋跨布置為3 m橋臺+4×25 m現(xiàn)澆箱梁+3×25 m現(xiàn)澆箱梁+2×40 m鋼箱梁+4×25 m現(xiàn)澆箱梁+4×25 m現(xiàn)澆箱梁+3 m橋臺。鋼箱橋為二跨40 m連續(xù)梁形式,采用全焊鋼箱梁,線路與橋梁中心線的平面曲線半徑為600 m,豎曲線半徑為5 000 m。邊、中墩設(shè)2個支點,鋼箱梁全寬13.5 m,鋼箱部分寬9.25 m,兩側(cè)各懸挑2 m。圖1為其效果圖。

圖1 AK0+834.900大橋效果圖

該橋頂板橫向坡度6%,底板水平,3條腹板鉛垂布置;鋼箱梁頂板和底板沿縱向和橫向均設(shè)置T形加勁肋,箱體沿縱向每隔2 m左右設(shè)置一道橫隔板,橫隔板開人孔,支點處設(shè)支點橫隔板并設(shè)豎向承重加勁肋。每兩道橫隔板之間1 m左右設(shè)置縱腹板豎向加勁肋,橫隔板均按平面曲線徑向布置。鋼箱梁兩側(cè)縱向每2 m左右設(shè)置一道懸臂梁,懸臂梁根部高50 cm,端部高25 cm,其位置與箱內(nèi)橫隔板相對應,并在橫隔板對應懸臂梁下翼緣處設(shè)置承壓肋(見圖2)。

圖2 AK0+834.900大橋鋼箱梁的結(jié)構(gòu)

2 工程重點及難點

(1)該鋼箱橋作為超限構(gòu)件,無法整體進行制作運輸,如何進行合理的運輸分段,方便現(xiàn)場拼裝和工廠制作是工程實施的重點。

(2)該橋構(gòu)件運輸過程中路途遙遠且路況難以保證,顛簸之下構(gòu)件如果沒有合理的保護措施,勢必發(fā)生變形,給現(xiàn)場拼裝吊裝帶來很大困難,且鋼箱橋不同于普通鋼構(gòu)件,現(xiàn)場矯正難度大。因此,保護措施尤為重要。

(3)鋼箱橋現(xiàn)場安裝需考慮到現(xiàn)場高速道路的通行、支撐架搭設(shè)等眾多問題。

3 鋼箱梁施工關(guān)鍵技術(shù)

根據(jù)鋼箱梁結(jié)構(gòu)概況制定合理的箱梁分段方案,運輸段箱梁停泊至現(xiàn)場拼裝區(qū)域,現(xiàn)場配置2臺150 t汽車吊將橫向分段單元進行地面拼裝、焊接后抬吊至現(xiàn)場臨時支撐架上,通過千斤頂升降裝置調(diào)整到設(shè)計位置,再進行高空焊接。采取2臺汽車吊分塊抬吊的施工方法,其優(yōu)勢在于可減少高空焊接量,避免高空箱梁底板焊縫難以焊接的難點,且能大大縮短在高速公路上的鋼箱梁安裝工期,有利于高速公路的正常通車;選擇雙機抬吊,不采用履帶吊,可大大降低施工措施的費用。預先在鋼箱梁安裝位置下方搭設(shè)安裝高支架,在每個支架的上部至少設(shè)置4個160 k N千斤頂升降裝置,用以調(diào)整鋼箱梁的高低及角度,同時用作鋼箱梁分段接頭的組對及焊接操作平臺。施工順序為引測控制軸線、高程→澆筑高支架基礎(chǔ)→基礎(chǔ)面引測高支架安裝定位軸線→安裝高支架→引測箱梁底控制高程→調(diào)整鋼箱梁底標高→安(吊)裝箱梁→箱梁安裝焊接→面層油漆。

3.1 鋼箱梁分段

為保證鋼箱梁分段能夠運輸,其高度和寬度不宜超過4 m,長度不宜超過18 m,構(gòu)件分段重量不宜超過30 t。在運輸過程中,由于路途顛簸,如果分段不合理,導致構(gòu)件剛度和設(shè)計狀態(tài)發(fā)生過大變化,將使分段單元剛度驟降而發(fā)生較大變形。因此,運輸分段必須保證合理的剛度。鋼箱橋在工廠制作時在臺架上進行整體預拼裝制作,運輸單元必須保證工廠裝配的可行性,同時保證預拼裝完成后運至現(xiàn)場能進行拼裝、吊裝作業(yè)。

綜合以上要求,考慮到構(gòu)件運輸條件,將AK0 +834.900大橋箱梁分為24段,其中橫向分4段,縱向分6段(見圖3)。單元劃分參數(shù)見表1。

圖3 AK0+834.900大橋鋼箱梁分段示意圖(單位:mm)

3.2 鋼箱梁加工與運輸

鋼箱梁單元梁段制造完成后,在工廠內(nèi)進行連續(xù)預拼裝,預拼裝在測平的臺架上進行,梁段應處于自由狀態(tài)。預拼裝時,必須使板層密貼,并檢查拼接處有無相互抵觸情況。兩相鄰吊點縱距允許偏差為±2 mm,累加長度允許偏差為±18 mm,梁段中心線與橋軸中心線偏差小于1 mm,梁段匹配接口處小于2 mm,且安裝匹配配件后板面高低差小于1.5 mm。

構(gòu)件在運輸及吊裝過程中涂層若有碰損、脫落等,按涂裝要求補涂。加強構(gòu)件保護,要求庫房場地平整、道路暢通、照明清晰、標記明顯,堆放應成行、成方、成垛。運輸過程中,將構(gòu)件裝載在平板車輛上,箱梁頂面朝上,梁底與車板底部的接觸面用30 mm薄木板鋪墊,以提高穩(wěn)定性及避免箱梁在車輛剎車時前移;箱梁采用四道鋼絲繩(10 t鋼絲繩及5 t手拉葫蘆)捆綁加固,箱梁與鋼絲繩接觸面用10 mm厚橡膠皮作為護墊,避免鋼絲繩接觸點磨損。

表1 AK0+834.900大橋鋼箱梁分段單元概況

3.3 鋼箱梁吊裝

3.3.1 鋼箱梁安裝

由于高空拼接操作難度大,且存在過多的高空焊接焊縫,仰焊大量存在,質(zhì)量和工期無法保證,現(xiàn)場施工時盡可能避免過多的高空拼接。橫向分段單元全部在地面拼裝,沿縱向分段整段進行吊裝。考慮到現(xiàn)場場地在路基上寬度較小,現(xiàn)場拼裝場地必須保證,拼裝寬度不得大于13 m,如單邊路面寬度無法滿足要求,則臨時鋪設(shè)鋼板,下部設(shè)置支撐保證拼裝寬度。根據(jù)吊裝單元重量,選擇2臺150 t汽車吊進行抬吊作業(yè)。由于汽車吊臨時租賃方便,且可以更好地保護路面,選擇汽車吊進行安裝。

使用150 t汽車吊進行80 m箱梁分段單元1、2、3、4地面拼裝、焊接。在高速公路路面上滿鋪竹膠板提供拼裝用場地,使用2臺150 t汽車吊進行單元1、2、3、4整體雙機抬吊。其余箱梁分段單元的施工過程與箱梁分段單元1、2、3、4類似。鋼箱梁吊裝至既定位置后,若位置與設(shè)計位置存在誤差,需對鋼梁吊裝位置進行細部精確調(diào)整。調(diào)整按照先平面位置再高程的順序進行。

(1)平面位置的精確調(diào)整。1)前后位置的調(diào)整(順橋向)。后點位置的調(diào)整:在安裝完畢的鋼梁與待進行調(diào)整位置的鋼梁的箱室內(nèi)兩側(cè)腹板上各焊接2個受力點,在2個受力點間安裝10 t平三套,通過調(diào)節(jié)平三套上的緊固螺扣完成鋼梁后點位置的調(diào)節(jié)。前點位置的調(diào)整:在待調(diào)整位置鋼梁的箱室內(nèi)表面底板和前方雙排36a工字鋼上各焊接2個受力點,受力點間同樣安裝10 t平三套,用于前點位置的調(diào)整。2)左右位置的調(diào)整(橫橋向)。在承載鋼梁分段的36a工字鋼上焊接一個千斤頂反力點,安裝20 t千斤頂,通過千斤頂?shù)捻斖屏ν瓿射摿鹤笥椅恢玫恼{(diào)整。如施工中因為其他因素影響水平方向的調(diào)整,則在36a工字鋼上方加墊四氟滑板,減少摩擦力,便于鋼梁水平方向的調(diào)整。

(2)垂直方向的調(diào)整。在鋼梁分段經(jīng)過水平方向的調(diào)整后,進行垂直方向的調(diào)整。通過4臺20 t千斤頂來調(diào)整,千斤頂放置在支架體系八三墩上方(不能直接接觸梁板),在液壓桿上放置1塊(20×20 ×2)cm鋼板塊,調(diào)整時進行精密測量,達到要求后加入鋼墊片及鋼楔,要求在每個腹板處均設(shè)置墊片。鋼梁位置調(diào)整完畢后,在梁體兩側(cè)及兩端的平臺上焊接限位板,用以固定梁體。

3.3.2 鋼箱梁支撐架設(shè)

支撐架結(jié)構(gòu)為格構(gòu)式,尺寸為1.5 m×1.5 m,計算高度按最大高度8 m計算。如圖4所示,格構(gòu)立柱采用圓管?108×8,直腹桿和斜腹桿采用圓管?45×4;臺架頂部設(shè)置H形鋼桁架,桁架高度1 m,桁架弦桿及腹桿采用熱軋H形型鋼。鋼材采用Q235鋼,其設(shè)計強度F=215 N/mm2。經(jīng)計算,格構(gòu)柱的強度、剛度及穩(wěn)定性均符合臨時支墩要求。

4 現(xiàn)場交通管制方案

按照吊裝箱梁段時吊裝一側(cè)不允許通過車輛的原則,在箱梁不同分段施工過程中實行車道分流,在保證工程施工的同時,確保高速公路的正常通車及行車安全,同時保證施工時只有一側(cè)高速公路需要臨時管制。現(xiàn)場交通管制方案如圖5所示。

圖4 鋼箱梁支撐架示意圖(單位:mm)

圖5 交通管制示意圖

5 關(guān)鍵控制點

(1)構(gòu)配件加工成型后,必須在加工廠內(nèi)進行試拼裝,拼裝偏差滿足要求后方能運至施工現(xiàn)場。

(2)為保證構(gòu)件完整無損,順利到達施工現(xiàn)場,鋼箱梁裝載和固定必須慎重考慮。

(3)施工前考慮交通疏導問題,確保施工正常進行,同時保證施工期間車流通暢、交通有序。

(4)對整體成橋線形進行測量檢查,檢查合格且經(jīng)測量工程師簽字確認后,方能進行鋼箱梁卸載。先卸載永久墩邊上的支架,再卸載近跨中的支架千斤頂,要求均勻卸載。

(5)施工中涉及大量焊接作業(yè),現(xiàn)場必須配備必要防火器材,防止火災事故。另外,滿堂腳手架下是密集車流,施工中的安全防護措施必須到位,且支撐體系下部需設(shè)置相應的防撞設(shè)施。

6 結(jié)語

岳集互通區(qū)鋼箱梁安裝中所采取的施工技術(shù)解決了復雜交通環(huán)境下的吊裝難題,避免了既有道路產(chǎn)生交通堵塞,提升了施工效率和社會經(jīng)濟效益;吊裝施工采用分段分部相結(jié)合的技術(shù),便于開展施工,同時大大提高了橋梁的匹配精度與成橋線形質(zhì)量,可為同類工程施工提供技術(shù)參考。

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收稿日期:2015-07-22

中圖分類號:U445.4

文獻標志碼:B

文章編號:1671-2668(2016)02-0175-04