滬昆鐵路改建工程64m鋼桁梁橋原位拼裝施工技術

趙才華　上海鐵路局上海鐵路軌道交通開發(fā)有限公司

1　工程概況

1.1　主桁概況

杭平申航道滬昆鐵路改建工程位于滬昆鐵路海寧至馬王塘區(qū)間，為在既有滬昆鐵路西側(cè)新建時速160km普速鐵路繞行線，在滬昆鐵路下DK131+334.950-DK131+400.750（58-59#墩）之間跨杭平申航道，杭平申航道規(guī)劃為Ⅲ級航道，目前正在改造施工，58-59#墩處現(xiàn)在還是陸地。上部結(jié)構采用1-64m鋼桁梁跨越，為有豎桿整體節(jié)點下承式鋼桁梁，節(jié)點長度8m，桁高11.6m；主桁節(jié)間設置人行道欄桿。桁架形式如圖1所示。

圖1　主桁結(jié)構形式圖

1.2　橋面布置

圖2　主桁標準橫斷面布置圖

兩片主桁間距10.94m，鋼擋碴墻內(nèi)寬8.7m，人行道位于主桁兩側(cè)，主桁外側(cè)設置避車臺如圖2所示。

2　總體方案

58#-59#墩間有小河，小河寬度8m左右，周邊為陸地，可以采用支架法進行原位拼裝，計劃在橋下搭設鋼作業(yè)平臺，按照吊機性能工況表和桿件長重，采用一臺90t履帶吊直接進行桁架橋的拼裝，采用一臺25t汽車吊配合吊裝。考慮到地下水位高，地基承載力為100kpa左右，如采用換填處理回填工作量大，并且由于是在杭平申河道內(nèi)回填，以后需要挖除掉，成本較大、處理時間較長，因此擬采用φ600×8mm鋼管作為鋼作業(yè)平臺，在平臺上順橫橋向各設置雙拼工56b工字鋼支撐，φ600×8mm鋼管間采用φ250×6mm鋼管焊接形成穩(wěn)定格構柱體系。

2.1　鋼桁梁施工流程

鋼桁梁施工流程：鋼桁梁廠內(nèi)制造、運輸→布置鋼桁梁拼裝平臺→平臺預壓→鋼桁梁平臺上原位逐節(jié)拼裝→全橋檢查→落梁→補漆。施工流程詳見圖3～圖5。

圖3　施工鋼桁梁拼裝平臺

圖4　逐節(jié)間開始拼裝

圖5　完成全橋桿件拼裝及附屬工程

2.2　鋼平臺的受力計算

鋼桁架自重724t，考慮施工荷載、工字鋼自重等荷載，按800t計算。

每根鋼管柱承受的荷載F=800/9/2=44.4×10=444kN

鋼管柱A=3.14/4×(6302-(630-2×8)2)=15624.6mm2

考慮最不利情況時雙拼工56b工字鋼受力情況（間距8m）

I56b工字鋼的截面參數(shù)及材料力學性能指標：

鋼管樁允許承載力計算，按樁長15m計，樁端阻力不計，安全系數(shù)K=2。

經(jīng)檢算，鋼平臺結(jié)構受力滿足拼裝鋼桁梁的要求。

3　鋼桁梁拼裝施工

3.1　鋼平臺的預壓

鋼平臺搭設完成后，采用水袋壓重進行預壓，預壓荷載按照鋼桁梁自重及施工荷載的1.1倍計，計為800*1.1=880t，加載重量依次為荷載的60%、80%、100%，加載重量為預壓總重的60%時，停止加載，觀察支架沉降，無沉降后繼續(xù)加載，然后加載至預壓總量的80%，停止加載，觀察支架沉降，無沉降后繼續(xù)加載至預壓總量100%，觀察支架沉降。24h觀測沉降值小于1mm，72h觀測沉降值小于5mm后，進行下一道工序施工。

3.2　桿件拼裝流程

下弦桿拼裝→橋面板拼裝→斜桿拼裝→上弦桿拼裝→橋門及橫聯(lián)拼裝→上平聯(lián)拼裝→依次拼裝完整跨橋（詳見圖6～圖 11）

圖6　下弦桿拼裝　

圖7　橋面板拼裝

圖8　斜桿拼裝圖　

圖9　上弦桿拼裝

圖10　橋門架及橫聯(lián)拼裝　

圖11　上平聯(lián)拼裝

3.3　拼裝質(zhì)量控制要點

（1）桿件拼裝總體按照對位→貼近→插打沖釘和部分高栓并一般擰緊→吊機松鉤的步驟來進行。

（2）桿件起吊就位后對孔時，在栓孔基本重合的瞬間（相錯在10mm以內(nèi)）將小撬棍插入孔內(nèi)撥正，然后微微起落吊鉤，使桿件轉(zhuǎn)動對合其它孔眼，弦桿先對近端孔眼和下端孔眼，斜桿吊成較陡狀態(tài)，待下端對合后再徐徐降低吊鉤對合上端。對合弦桿時，可用扁鏟式小撬棍引導，必要時用牽引器或?qū)ф溁嚴牍?jié)點板內(nèi)。

（3）桿件對位時需按孔眼總數(shù)的約50%沖釘均勻分布打入和上足35%的高強度螺栓，并作一般擰緊后方能松鉤。

（4）應實測環(huán)境條件（溫度、濕度）變化對高強螺栓扭矩系數(shù)和節(jié)點摩擦面摩擦系數(shù)的影響，并及時對施擰扳手進行標定，確保施工過程中不會出現(xiàn)高栓欠擰和過擰現(xiàn)象。

（5）高強度螺栓的擰緊順序，應從釘群中心板件剛度大的部分向不受約束的板邊緣進行。高強螺栓初擰完畢后用油漆在螺栓、螺母、墊片及連接板上進行畫線標識；初擰后全部螺栓用0.3kg的小錘沿施擰方向逐個敲擊進行初擰檢查，防止漏擰。初擰力矩定為終擰施工力矩的50%，初擰和終擰應在同一工作日內(nèi)完成，施擰時用卡死扳手卡住螺栓頭，防止螺栓轉(zhuǎn)動。

（6）拼裝工作開始后要隨時觀測鋼桁梁的空間位置，并及時進行微調(diào)裝配、臨時固定限位操作。微調(diào)包括：左右、前后分段軸線的微調(diào)；上下高程的微調(diào)；預拱度的微調(diào)；接口板片的微調(diào)；分段焊接縫隙的微調(diào)等。可采用手壓絲杠千斤頂或鋼碼板、楔形剎鐵同時進行。

3.4　焊接質(zhì)量控制要點

（1）針對項目結(jié)構特點及焊接接頭性能要求，進行焊接工藝評定，作為編制鋼桁梁焊接工藝的依據(jù)。

（2）焊工應具有相應的焊接資格證，并在有效期內(nèi)工作，焊前對管理人員、質(zhì)檢人員、焊工進行焊接工藝技術交底，焊前坡口面及坡口兩側(cè)的鐵銹、油污、氧化物等要徹底清理干凈。

（3）弦桿頂板與橋面板及橋面板間橫向?qū)雍缚p均采用單面焊雙面成型工藝，坡口采用V型帶間隙的坡口形式。焊接采用藥芯焊絲CO2氣體保護焊與埋弧自動焊相結(jié)合的焊接方法，即藥芯焊絲CO2氣體保護焊進行打底焊接，埋弧自動焊進行填充蓋面焊接。

（4）CO2氣體純度不低于99.5%，當氣瓶中的壓力≤1.0 MPa時，須停止施焊，更換氣瓶；焊工應嚴格按照工藝規(guī)定的焊接順序、焊接位置及操作要點進行施焊，不得隨意更改。較長焊縫，采用分段對稱施焊的原則進行，以控制焊接變形；

（5）焊縫施焊后，經(jīng)外觀檢查合格，采用超聲波、X射線、磁粉按規(guī)范要求進行無損檢驗。

3.5　鋼桁梁拼裝測量

鋼桁梁拼裝時，需測放兩條縱軸線，每條縱軸控制線上標出橫向軸線點，一條縱軸測放于鋼梁上，另一條縱軸線放在拼裝平臺上，作為鋼桁梁安裝過程中測量控制點，過程中定期復測該控制點，以免平臺變形誤導施工。測量時盡量選擇溫度變化小的日出前或落山后進行測量，力求將溫度、日照對施工的影響降低到最小限度。

3.6　鋼桁梁拼裝安全措施

（1）按照國務院對危大工程的要求，組織專家對鋼桁梁拼裝方案進行審查，按照方案組織施工。

（2）所有參加拼裝人員必須先進行身體健康檢查，年老體弱、患有高血壓、心臟病、癲癇病等人員不得從事高空作業(yè)。

（3）在開始拼裝作業(yè)前，對特種作業(yè)人員進行檢查，必須持證上崗。對施工人員進行安全技術交底和培訓，熟悉拼裝工程內(nèi)容、安裝方法、程序、使用的機具性能、安全技術要點和措施，學習有關安全技術操作規(guī)程和各項安全技術規(guī)章制度，并嚴格執(zhí)行。

（4）拼裝工作開始前，按照方案，對運輸和吊裝起重設備以及所用索具、吊環(huán)、夾具、卡具、纜風繩等的規(guī)格、技術性能進行仔細、全面的檢查或試驗，經(jīng)檢查合格方可吊裝。重要構件在正式吊裝前，應進行試吊，檢查各部位受力情況，當一切正常，才可進行正式吊裝。所有吊裝機具還應定期檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。專人指揮，信號清楚、響亮、明確，嚴禁違章作業(yè)。

（5）高空作業(yè)做好防墜落措施，人員佩戴好安全帽、安全帶，現(xiàn)場設置安全網(wǎng)。

4　結(jié)束語

通過科學組織、精心施工，杭平申航道64m鋼桁梁橋原位拼裝在45d內(nèi)安全順利完成。通過這一工程的施工，技術人員對于鋼桁梁的拼裝工藝和施工要求有了深入地了解，為以后承建類似工程積累了豐富的經(jīng)驗。

[1]江正榮，朱國梁編著.簡明施工計算手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2015.5.

[2]鐵道部經(jīng)濟規(guī)劃研究院.TZ203-2008.客貨共線鐵路橋涵施工技術指南[S].中國鐵道出版社，2008.10.

[3]張發(fā)祥主編.鐵路橋涵工程施工技術[M].北京：中國鐵道出版社，2014.7.

[4]中國鐵路總公司.Q/CR9211-2015.鐵路鋼橋制造規(guī)范[S].中國鐵道出版社.2015.6.