大跨度平行匝道鋼箱梁施工技術(shù)

馮戰(zhàn)坤

陜西建工機(jī)械施工集團(tuán)有限公司 陜西 西安 710032

1 鋼箱連續(xù)梁簡(jiǎn)介

鋼箱連續(xù)梁[1-2]是一種應(yīng)用十分廣泛的結(jié)構(gòu)形式，它具有變形小、結(jié)構(gòu)剛度大、便于工廠化制作、養(yǎng)護(hù)簡(jiǎn)單、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)。在高速公路不斷發(fā)展的今天，出現(xiàn)了許多需要對(duì)現(xiàn)有公路系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造的工程，鑒于使用混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工會(huì)導(dǎo)致部分路段長(zhǎng)時(shí)間封閉，因此為減少對(duì)道路的長(zhǎng)時(shí)間占用，本文采取了鋼箱連續(xù)梁結(jié)構(gòu)對(duì)快速路進(jìn)行快速化改造，極大地緩解了長(zhǎng)時(shí)間占用道路的現(xiàn)象，亦為公路系統(tǒng)的快速化改造工程提供了一定的參考。

2 項(xiàng)目概況

西安市北辰大道已按主干路標(biāo)準(zhǔn)建成通車，本項(xiàng)目為在現(xiàn)狀基礎(chǔ)上進(jìn)行快速化改造，快速化改造的目的是解決平面交叉口的擁堵問(wèn)題，改造后的主線采用雙向六車道，基本滿足遠(yuǎn)期交通要求。該項(xiàng)目南起北二環(huán)，北至秦漢大道，道路全長(zhǎng)約9.64 km，其中主線橋長(zhǎng)約6.44 km，同時(shí)新建主線高架橋2座，互通立交2座，平行匝道8座，本施工段為新建的8座平行匝道的其中1座，總長(zhǎng)為175 m，橋跨布置采用5×35 m的形式，平行匝道標(biāo)準(zhǔn)寬8.5 m。由于工期緊，橋面跨度大，上部結(jié)構(gòu)采用鋼箱連續(xù)梁的形式，鋼箱梁高1.8 m，寬17.2 m，本工程共計(jì)1聯(lián)鋼箱梁。同時(shí)，本工程橋梁西側(cè)鄰近330 kV高壓電塔，由于最近高壓線距橋中軸線僅12 m，因此需要在施工過(guò)程中嚴(yán)格控制施工作業(yè)面與高壓線之間的距離，保證施工人員安全。

3 鋼箱梁的分段及制作

本工程采用的大跨度鋼箱梁先依據(jù)不同的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行分段、分塊，然后將各組成部件在工廠進(jìn)行制造，采用“零件→板單元→制作段→橋位組拼→橋位焊接→橋位涂裝”的方式進(jìn)行生產(chǎn)，在生產(chǎn)車間制造零件及板單元，然后在車間外連續(xù)整體胎架上將板單元及零件匹配拼接成整體。橋位拼裝現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行制作段吊裝工作，并調(diào)整線形，焊接成整體。鋼箱梁箱體內(nèi)油漆全部在車間噴涂完成；箱體外除聚氨酯面漆、氟碳面漆在施工現(xiàn)場(chǎng)完成外，其余防腐層均在車間完成。

本施工方案將鋼箱梁的中間三孔箱梁橫向分3塊，兩側(cè)挑檐各1塊，共分5塊（圖1）；鋼箱梁的縱向分成12段。

圖1 鋼箱梁橫向分段示意

加工完成后的鋼箱梁構(gòu)件采用平板車通過(guò)公路運(yùn)輸至安裝現(xiàn)場(chǎng)，根據(jù)目前公路的路面條件、交通法規(guī)以及施工現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地限制，通過(guò)詳細(xì)計(jì)算將鋼箱梁每個(gè)分段的縱向長(zhǎng)度控制在17 m以內(nèi)。

根據(jù)分段方案將鋼箱梁的最大起重量控制在42 t以內(nèi)，箱梁節(jié)段采用200 t汽車吊吊裝，同時(shí)使用1臺(tái)25 t汽車式起重機(jī)作為輔助吊機(jī)，主要負(fù)責(zé)支撐架卸車以及支撐架、施工吊架、爬梯等輔助設(shè)施的安裝。在進(jìn)行鋼箱梁安裝前需要在節(jié)段鋼箱梁兩端先設(shè)置臨時(shí)支架[3]，臨時(shí)支架主要采用φ325 mm×8 mm鋼管為支墩柱搭設(shè)而成，設(shè)置在鋼箱梁節(jié)段接口位置。

4 箱梁吊裝工藝與施工流程

在臨時(shí)支架安裝完成后，用半掛車將已制作完成的鋼箱梁運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)，施工準(zhǔn)備工作完成后按照設(shè)計(jì)的吊裝方案進(jìn)行吊裝。

4.1 施工準(zhǔn)備階段

1）驗(yàn)收各臨時(shí)支撐架型鋼類型、支架形式、結(jié)構(gòu)尺寸、標(biāo)高、垂直度、沉降量等是否符合設(shè)計(jì)及安裝要求，并按要求完成上下爬梯、焊接平臺(tái)等準(zhǔn)備。

2）驗(yàn)收各進(jìn)場(chǎng)塊體結(jié)構(gòu)尺寸，焊接坡口修整打磨質(zhì)量等是否滿足安裝要求。

3）驗(yàn)收各塊體測(cè)控點(diǎn)是否齊全、標(biāo)記是否清晰，位置是否正確，結(jié)合監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)完成測(cè)控點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算、復(fù)核。

4）檢查吊車性能是否良好、鋼絲繩是否損失、吊耳焊接質(zhì)量等是否滿足吊裝要求。

5）對(duì)安裝天氣、溫度等信息進(jìn)行采集，綜合確定吊裝時(shí)間。

4.2 施工階段

施工準(zhǔn)備階段完成后，采用200 t汽車吊[4-5]將其吊裝到臨時(shí)支墩上。通過(guò)丁字鐵及加勁板調(diào)節(jié)至設(shè)計(jì)標(biāo)高，然后焊接箱室一側(cè)的橫連與架設(shè)對(duì)稱的箱室，鋼箱梁架設(shè)的具體工藝流程為：勘察現(xiàn)場(chǎng)→測(cè)量放樣→支架安裝→鋼箱梁逐跨吊裝（先橫向再縱向）→逐跨焊接→鋼箱梁工地涂裝→ 支架拆卸。

本次選擇的200 t汽車吊主臂長(zhǎng)度28.5 m，作業(yè)半徑7～12 m，起吊高度3.5～8.5 m。

5 關(guān)鍵施工技術(shù)

5.1 鋼結(jié)構(gòu)臨時(shí)支架設(shè)計(jì)及驗(yàn)算

綜合工程情況以及現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地布置，本工程采用了鋼結(jié)構(gòu)臨時(shí)支架對(duì)鋼箱梁吊裝過(guò)程進(jìn)行支撐。支架采用φ325 mm×8 mm的Q235螺旋鋼管，支架下端在原有路面上采用高強(qiáng)無(wú)收縮灌漿料找平，找平厚度不少于50 mm，上鋪厚14 mm鋼板，并在鋼板上焊接限位裝置。支架頂部順著鋼橋?qū)挾确较蛟O(shè)置長(zhǎng)12 m的雙排488 mm× 300 mm×11 mm×18 mm焊接H型工字鋼，工字鋼上翼緣焊接支撐管座，采用液壓千斤頂配合鋼板用來(lái)調(diào)節(jié)鋼橋節(jié)段標(biāo)高及每跨鋼橋的預(yù)拱度。

同時(shí)為保證施工過(guò)程中結(jié)構(gòu)安全，對(duì)臨時(shí)支架進(jìn)行穩(wěn)定性以及承載力計(jì)算，計(jì)算結(jié)果均滿足設(shè)計(jì)要求，可保證施工安全進(jìn)行。該支架屬于施工關(guān)鍵點(diǎn)之一，必須嚴(yán)格控制安裝過(guò)程。臨時(shí)支架如圖2所示。

圖2 臨時(shí)支架各部件尺寸

5.2 鋼梁節(jié)段塊體吊裝定位技術(shù)

為了確保安裝過(guò)程準(zhǔn)確，每節(jié)段鋼梁出廠時(shí)，在其頂板上四角設(shè)有控制點(diǎn)，在安裝時(shí)依據(jù)理論計(jì)算的四點(diǎn)空間坐標(biāo)通過(guò)全站儀對(duì)4個(gè)控制點(diǎn)進(jìn)行精確定位。在實(shí)際安裝過(guò)程中，借助場(chǎng)內(nèi)拼裝時(shí)預(yù)設(shè)匹配件及臨時(shí)馬板將本次節(jié)段后端與前一節(jié)段的上口對(duì)齊，采用汽車吊進(jìn)行粗略定位后，再采用手拉葫蘆和千斤頂進(jìn)行精確調(diào)整，直至達(dá)到安裝精度要求。

5.3 高壓電塔旁施工方案

由于鋼箱梁橋體西側(cè)有330 kV高壓電塔，故高壓線路旁的施工安全也是重難點(diǎn)問(wèn)題。施工現(xiàn)場(chǎng)高壓線路與施工鋼箱梁平行，最近高壓線與橋中水平距離12 m，垂直距地25 m。根據(jù)規(guī)范要求，在外電架空線路附近時(shí)，起重機(jī)的任何部位或被吊物邊緣在最大偏斜時(shí)必須與架空線路邊線保證最小安全距離，330 kV高壓電塔周邊施工的最小安全距離為7.0 m。

為保證施工安全進(jìn)行，嚴(yán)格計(jì)算了吊裝過(guò)程中最不利位置與高壓電塔的距離，并設(shè)計(jì)了專項(xiàng)施工方案。

圖3為專項(xiàng)施工方案下220 t汽車吊與高壓線距離最近的施工方案。由圖3可知，汽車吊與高壓線最近的施工距離為8.4 m，大于規(guī)范要求的最小安全距離7.0 m，因此該專項(xiàng)施工方案可行。

圖3 最不利吊裝施工示意

5.4 鋼箱梁安裝質(zhì)量檢查

鋼箱梁箱體吊裝完成后進(jìn)行焊接，由于采用全焊接工藝，故焊接工藝質(zhì)量的好壞將會(huì)直接影響工程的施工質(zhì)量，必須重點(diǎn)控制。本工程為了保證焊接質(zhì)量，焊縫必須進(jìn)行100%探傷檢查，而且在施工過(guò)程中，所有的鋼構(gòu)件、起吊過(guò)程中的所用索具以及汽車吊的驗(yàn)收必須100%報(bào)驗(yàn)，按照?qǐng)?bào)驗(yàn)程序逐級(jí)上報(bào)，并會(huì)同建設(shè)單位、監(jiān)理單位、總包單位和項(xiàng)目部驗(yàn)收合格后使用。

6 結(jié)語(yǔ)

西安市北辰大道主線落地平行匝道橋段，通過(guò)前期深化設(shè)計(jì)、組織專家論證、箱形梁制作加工、運(yùn)輸方案設(shè)計(jì)、前期施工準(zhǔn)備及部署、臨時(shí)支架荷載計(jì)算、施工過(guò)程測(cè)量定位、高壓線路旁專項(xiàng)施工方案制定，確保了施工質(zhì)量及施工安全。

目前已成功完成鋼箱梁的其中2跨施工，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量檢查，已完工鋼箱梁焊接質(zhì)量良好，取得了良好的改造效果，驗(yàn)證了前期設(shè)計(jì)方案的可行性。