大跨徑變高度連續鋼桁梁水上施工技術

（中建二局土木工程集團有限公司，北京 100071）

1 工程概況

武漢灄水河鋼桁梁景觀橋主橋全長324m，橋面全寬6.96m，采用變高度、變截面連續鋼桁架結構形式，跨徑布置為12（懸臂）+40+60+100+60+40+12（懸臂）m，全橋設6 個橋墩，其中0#和5#墩位常年處于水位以上，1#和4#墩位距離河水較近，雨期淹沒于水中，枯水期時處于水位以上，2#、3#墩在河道內，處于常水位以下，如圖1 所示。

圖1 武漢灄水河景觀橋工程分段示意圖

主梁采用變截面連續鋼桁架梁結構，全焊接結構，材質為Q345qD，兩片桁架，三角形桁式，桁架平弦部分及跨中位置桁高6.0m，中墩位置桁高18.0m，桁高變化區段采用二次拋物線，桁架節間長度5.0～7.0m，其中懸臂段節間長度6.0m，中墩兩側各28m 范圍節間長度7.0m，其余節間長度6.0m，橋面采用正交異型整體式橋面，主梁斷面全寬6.96m，桁內側凈寬6.0m，單片桁架寬度0.48m。主梁各桿件之間通過節點板焊接連接。主梁上下弦桿及中墩處立柱采用箱型斷面，豎桿斜桿上平聯及中墩處橋門架桿件均采用H 型斷面。

2 施工重難點分析

2.1 臨時支撐體系穩定性及強度控制

臨時胎架與下部管樁分開施工，臨時胎架的安裝過程及安裝質量對后續橋梁施工有直接影響，因此，在臨時支撐安裝前，需對現場進行考察和測量，并對支撐架樁基進行安裝前計算分析，確保受力穩定。同時，水上施工必然會受到汛期影響，故而鋼桁梁橋現場安裝所用臨時支架的穩定性及其強度直接影響其安裝精度和結構安全，所以臨時支架的強度及穩定性作為控制重點。可在支撐架安裝完成后，進行架體試壓，觀察地基的穩定性、地基的沉降、支架的實際穩定性、支架的實際彈性變形、消除支撐架的非彈性變形，確保后續安裝的精度。

2.2 水上作業安全防護

針對該橋水上施工的特點，需進行水上與陸地的對比分析，從橋梁構件的吊裝、焊接和檢測等各個環節全方位考慮，在危險部位設置兜網，配置安全鋼絲繩，設置安全行走通道，配置救生衣，做好各項水上安全工作的技術交底，確保操作人員的人身安全。

2.3 高空作業安全防護

橋梁桁架均為高空焊接，因此操作人員行走和焊接安全防護尤為重要。施工前需合理分段，減少高空焊接節點數量，同時還應統計高空焊接數量，做好高空安全爬梯和操作平臺的搭設位置和尺寸設計，設置好防墜措施和安全鋼絲繩，做好方案交底。

2.4 臨時操作平臺和通道的搭設

針對橋梁支撐架較多的特點，設計專門的旋轉掛架，可以很好地避免支撐架或橋墩阻擋；針對棧橋和橋梁支架之間間距和高差，結合人體工程學，可設計簡單易行的行走通道；在鋼橫梁安裝時，考慮行走通道繞過下弦桿節點，在節點外側搭設行走平臺。

3 施工部署及施工流程

3.1 施工區域劃分

從節約工期考慮，以橋中心線為分界線，將鋼桁梁景觀橋分為2 個施工區域，西岸施工區設置一塊鋼結構堆場和一塊拼裝場地，選用1 臺25t汽車起重機作為拼裝設備，另選用1 臺50t 汽車起重機和1 臺75t 履帶起重機作為吊裝設備，利用鋼棧橋作為施工平臺，從邊跨往跨中方向依次交替施工。

3.2 施工部署

根據結構設計特點，綜合考慮構件加工、構件運輸、現場安裝等情況，將本橋以下弦桿接縫為基準共分為27 個節段，單個節段又劃分為上弦桿、下弦桿、腹桿、橋面板、橫梁、風撐等幾類構件，分別從東西兩岸相對施工。

3.3 總體施工流程

汽車起重機利用鋼棧橋安裝臨時支撐胎架及橋墩支座→履帶起重機和汽車起重機安裝西側邊跨構件→安裝西側次跨構件→按順序依次交替安裝西側中跨構件→同理安裝東側構件→跨中合龍→橋兩端梯道架設→全橋焊接、補涂完成后拆除胎架，鋼結構施工完畢。

3.4 局部施工流程

單跨橋梁安裝順序依次為：下弦桿→橫梁→橋面板→豎腹桿→上弦桿→斜腹桿→風撐→橋門架，其中較重的下弦桿、上弦桿采用75t 履帶起重機吊裝，其余構件采用50t 汽車起重機吊裝。

4 關鍵構件吊裝施工工藝

4.1 豎腹桿與弦桿的吊裝工藝

豎腹桿采用50t 汽車起重機吊裝，豎腹桿與上下弦桿連接均采用臨時連接板臨時固定，對于長度超過8m 的豎腹桿構件，除了臨時連接板之外，再往橋兩側方向另行增設兩道斜撐，每道斜撐與橋面呈60°，斜撐采用L100×10 的角鋼。對于長度超過10m 的豎腹桿構件，采取分段制作和分段吊裝的安裝方式。如圖2。

圖2 豎腹桿與上弦桿吊裝示意圖

4.2 斜腹桿吊裝工藝

散裝斜腹桿上部吊點解鉤操作，可采用吊裝前已搭設好的腳手架作為操作平臺使用（如圖3、4 所示），斜腹桿的吊裝需針對不同的桿件長度來決定具體的吊裝方式。

圖3 斜腹桿吊裝示意圖

1）桿件長度＜10m 的斜腹桿吊裝 在起吊前固定鋼絲繩的過程中，對位置較低一側的鋼絲繩，其每根鋼絲繩通過手拉葫蘆進行連接，以保證在吊裝過程中能及時通過葫蘆調整桿件角度。

圖4 斜腹桿現場吊裝施工圖

2）桿件長度≥10m 的斜腹桿吊裝 在起吊前固定鋼絲繩的過程中，在兩側的鋼絲繩，其每根鋼絲繩通過手拉葫蘆進行連接，以保證在吊裝過程中能及時通過葫蘆調整桿件角度并且能夠始終使三根鋼絲繩處于受力狀態，減小可能發生的豎向變形。斜腹桿采用50t 汽車起重機或75t 履帶起重機吊裝，吊裝順序為從棧橋外一側向棧橋側進行，臨時連接方式與豎腹桿連接方式相同。

4.3 中墩立柱的吊裝工藝

中墩立柱長度約18m，采取分段制作，分段吊裝的安裝方式。使用50t 汽車起重機在棧橋上進行吊裝，所采取的連接形式及操作平臺的布設與豎腹桿一致，連接耳板及夾板的布設位于箱型四面，中墩立柱箱型桿件對接，如圖5 所示。

圖5 中墩立柱箱型桿件對接示意圖

5 鋼構件焊接

5.1 焊接順序

根據先焊長焊縫，后焊短焊縫，先焊熔敷量大的焊縫，后焊熔敷量小的焊縫的原則，制定現場的焊接順序。

橋面部分需待下弦桿與橫梁、橋面板裝配完成后開始焊接，橋上部分則需先將腹桿、上弦桿、風撐裝配完成后再開始焊接。

5.2 焊接操作平臺

1）鋼結構上部構件對接焊接作業平臺 此橋為變高度、變截面的鋼桁梁橋，所以上部構件焊接作業操作平臺采用移動式腳手架進行，腳手架的高度隨上弦桿線性而調整，此方式既簡單又便捷。可為上弦桿與上弦桿、上弦桿與風撐、上弦桿與腹桿等部位的對接焊縫焊接作業提供需要。

2）鋼結構下部構件對接焊接作業平臺 為滿足橫梁與橋面板之間的焊縫焊接作業，制作若干臺可移動的懸掛小車。利用懸挑原理，使小車懸掛在下弦桿上面，在有效的作業范圍內移動，兩邊各設置一臺，當一節焊縫施工完成后，由起重機將其移動到下一節。

6 臨時胎架安裝與拆除

6.1 臨時胎架安裝

根據項目實際情況，設置格構式臨時胎架26個，胎架落于下部鋼管樁上。胎架高10m，平面尺寸6480mm×2000mm，對于不同標高的橋梁下弦桿通過調節管調節支撐標高，鋼管樁由四根P630×8鋼樁組成，樁頂標高+25m，如圖6所示。

圖6 臨時胎架安裝示意圖

6.2 臨時胎架拆除

待橋梁結構完成整體卸載后，便可進行臨時支撐措施的拆除。臨時支撐措施拆除時，由于橋梁結構已安裝完成，起重機無法從橋梁上方對臨時支撐措施進行拆除。所以在拆除臨時支撐措施時，先將每榀胎架短向方向的所有連接全部打開，再利用50t 汽車起重機吊住單片片體中軸以上，然后再將片體下部進行斜切處理，讓胎架片體順勢下滑并旋轉，最后將胎架吊出并堆放至指定區域。

7 結語

大跨徑變高度連續鋼桁梁水上施工相比陸上施工作業受到更多限制性因素的影響，且水上高空作業也具有較大的危險性和不確定性，具有較大的實施困難和施工風險，上文所述的施工方法經過實踐證明可確保水上連續鋼桁梁橋的施工質量、安全與效率，可為今后其他類似工程施工提供一定的參考。