七都大橋北汊橋主橋中跨合龍施工關鍵技術研究

趙 建 鋼

(上海市基礎工程集團有限公司，上海 200002)

1 概述

鋼混疊合梁斜拉橋是目前較為常見的大跨徑橋梁結構形式，其上部結構主梁施工一般分節段循環進行，每個節段的施工工藝順序通常以橋面吊機對稱吊裝、焊接鋼梁、澆筑橋面板濕接縫、張拉橋面懸拼預應力、張拉斜拉索的順序進行，最后實施中跨合龍。

橋梁中跨合龍之前，需根據事先確定的合龍方式，結合現場施工環境，進行工況分析、施工測量、余量切配等，以保證安裝精度。合龍節段起吊進入合龍口后，需進行精確調整、臨時鎖定節段、解除塔梁固結等，所有的工序必須在預先設定的施工時間范圍內完成，以最終確保橋梁順利合龍。

對于七都北汊橋工程，中跨合龍采用降溫自然合龍的方式，由于合龍節段長度較短，無法直接采用兩側橋梁吊機直接抬吊，因此設計了專用的合龍段吊裝系統，實現了合龍節段的順利起吊就位，并在預定的時間內，完成了合龍段的精調、鎖定，順利實現了中跨合龍。

2 工程概況

溫州市七都大橋北汊橋工程主橋為5跨雙塔中央索面鋼混疊合梁斜拉橋，跨徑組合為58 m+102 m+360 m+102 m+58 m。

中跨合龍段采用鋼梁與混凝土橋面板組合梁，二者通過剪力釘相結合。橋面板寬度37.62 m，梁高(鋼箱梁)3.5 m，順橋向長度4 m，理論重量173.4 t。

鋼梁采用橫向單箱三室布置，兩側邊腹板傾斜布置，中間兩道腹板豎直布置，普通梁端中心線處鋼箱梁高3.05 m。鋼梁由底板、中腹板、邊腹板、橫隔板和頂板組成。中間設兩道橫隔板，間距2.0 m，橋面板同鋼梁在工廠內完成疊合。合龍段結構如圖1所示。

3 中跨合龍施工關鍵工藝

3.1 概述

中跨合龍施工采用降溫自然合龍的方式。合龍施工主要工作包括合龍前測量、余量切割、合龍段吊裝、體系轉換、節段調整焊接、接縫施工等。

本工程合龍時間為6月下旬，根據溫州當地氣溫及當地水文條件，主要的工作安排為：

合龍施工前一周左右完成起吊系統的加工及安裝，完成合龍口的測量，確定理論合龍長度；

根據潮汐情況，合龍段定于下午起吊，接近合龍口后，至夜間待日照影響消除后，將節段吊裝進入合龍口，隨后臨時鎖定，精調鋼梁；

鋼梁臨時鎖定后，同步解除塔梁臨時固結，隨后進行鋼梁焊接，完成結構合龍。

3.2 合龍前測量

待最后一段標準節段的斜拉索張拉完成后，將主梁吊機前移至合龍段吊裝位置，對合龍段安裝空間進行連續測量，每1 h～2 h采集數據，分析溫度對合龍口長度的影響，特別是在預計的合龍段就位時間段，加密采集數據，確定合龍段的安裝長度。

測點布置在合龍口兩側，布置如圖2所示。合龍口空間尺寸同時間溫度變化關系曲線如圖3所示。

3.3 合龍段余量切割

合龍段鋼梁在加工時兩端各預留了15 cm左右的加工余量，合龍段提前運輸至橋位，在現場對合龍段安裝空間完成測量后，現場根據數據對鋼梁端口的余量進行切割，切割控制標準為切割完的梁段長度比實測的安裝空間(梁段就位時段的數據)短1 cm左右。

3.4 起吊系統改造

主橋中跨標準節段長度為8 m，橋面吊機前后支錨點位置以及主縱梁長度根據節段長度設置。本工程橋面吊機主體結構尺寸為14 m×3.8 m×12.5 m，其中橋面吊機前支點至吊點軸線縱向水平距離最少為3.85 m，由于合龍段長度較短(4 m)，無法采用兩側橋面吊機直接聯合吊裝，因此在吊裝合龍段之前，設計專用的合龍段吊裝系統。

吊裝系統主要由兩側橋面吊機、荷載分配系統、起吊系統組成。起吊系統總體布置如圖4所示。

3.5 臨時鎖定系統安裝

合龍節段進入合龍口后，為保證合龍口在焊接過程中焊縫處于無應力狀態，采用臨時鎖定裝置將焊縫兩端臨時鎖定，鎖定裝置由錨板、內支撐、對拉桿組成，在底板布置6處，主要布置如圖5所示。

3.6 運梁船定位

根據合龍期間甌江潮汐情況，合龍節段起吊安排在下午高平潮時間起吊，運梁船在平潮時段進入吊裝水域，拋錨完成定位，吊裝期間需對通行航道進行臨時封鎖。

3.7 合龍段吊裝

運梁船定位前，提前下放吊具，待運梁船完成定位后，施工人員安裝吊具，隨后先提升合龍段，穩定一段時間，檢查起吊系統以及合龍節段的受力情況，確認無誤后，正常提升節段(見圖6)。

3.8 合龍節段就位

合龍節段吊裝接近合龍口后，暫停提升，對合龍口進行連續測量，至夜間，待接近理論合龍溫度，且日照對鋼梁影響消失后，將合龍段提升進入合龍口。

3.9 合龍段臨時鎖定

合龍節段進入合龍口后，利用提升系統調整標高，利用小型螺旋千斤頂及手拉葫蘆調整橫向位置及坡度，待初步調整完成后，安裝底板位置的臨時鎖定裝置，同時在頂板位置，利用焊接碼板進行合龍口上部的固定。

3.10 臨時固結解除

合龍段臨時鎖定裝置安裝完成后，開始對安裝在主塔位置的塔梁臨時固結裝置進行解除。臨時固結分為縱向、橫向及豎向，其中豎向臨時固結在主塔豎向支座安裝完成后，先行解除，而縱向及橫向固結裝置必須在第二天凌晨日照對鋼梁產生影響前拆除完畢。

3.11 鋼梁焊接

臨時鎖定安裝完成后，進行鋼梁的精確匹配調整，調整完成后，進行碼板固定。碼板完成后，進行端口處理，開始鋼梁焊接。鋼梁焊接兩端同步開展，在第二天日出前，完成頂板全部焊縫以及底板、腹板焊縫的打底工作。

3.12 濕接縫施工

合龍段焊接完成后，進行焊縫檢測，檢測合格后，進行濕接縫的施工，包括鋼筋、預應力、模板安裝以及混凝土澆筑(見圖7)。

4 實施控制要點

1)合龍前測量是合龍準備工作的重點，在合龍段安裝前進行鋼梁的連日溫度變形觀測，分析合龍期間的氣象資料，找出溫度變化對梁體影響的規律，以作為合龍節段加工長度的參照。

2)鋼梁在加工時，一般依據設計給定的理論溫度進行加工及預拼裝，在合龍段加工時，應考慮預計合龍時的環境溫度對鋼梁的影響，同時要結合現場已經完成安裝鋼梁實際安裝尺寸(通過合龍前測量)，加工時兩側預留出足夠的余量，待運輸至現場后再精確切割。

3)一般鋼梁制作時端口分段線為垂直于底板，由于橋梁存在縱曲線，因此最后的標準節段拼裝完成后，橋梁合龍口會形成上寬下窄，對合龍段就位會產生影響，為解決這一問題，本工程將最后一個標準的端口(對應合龍節段位置)處理成斜面，即上口不變，下口向主塔方向縮短5 cm左右，兩側節段安裝完成后合龍口形成一個上窄下寬的倒梯形結構，同時將合龍段加工成上窄下寬的正梯形結構，以便于合龍段就位。

4)合龍段鋼梁余量切割一般在現場進行，切割時根據合龍前測量數據預估的合龍口尺寸進行切割。余量切割時應保留一定的余量，待進入合龍口時再進行修正，以防止就位時由于實際溫度未達到的預估溫度，導致合龍段焊縫寬度過大影響焊接質量。本工程在余量切割時，在兩側多預留了5 mm的余量，確保鋼梁順利就位。

5)合龍段吊裝一般可采用兩側橋面吊機聯合抬吊的方式，對于合龍段長度較短的，一般采用單側橋面吊機直接吊裝，另一側采用壓配重以及調整索力的方式，確保合龍口兩側標高一致。但采用此種方式對施工控制要求較高，對后期索力調整也會有一定的影響，本工程是采用設置專用合龍段吊裝系統的方式，解決了合龍節段長度較短難以抬吊的問題。

6)合龍段就位后，應立即將節段進行鎖定，隨后解除臨時固結體系。應在第二天日照對結構產生影響前，完成臨時固結的拆除及鋼梁端口焊縫的初步焊接，完成體系的轉換。

7)合龍段鋼梁焊接完成后，進行合龍段濕接縫施工，施工前先完成鋼結構焊縫質量的檢測，在施工濕接縫過程中，應注意橋面預應力管道的安裝以及鋼絞線穿束，濕接縫混凝土澆筑完畢后，應注意養護。

5 結語

七都北汊橋主橋合龍采用自然合龍，通過施工前充分的技術準備，包括測量、節段切割、起吊方式的確定、合龍時間的確定等，在合龍施工過程中，通過設置專用吊裝系統，使得合龍口兩側節段平衡受力，解決了合龍段的起吊問題，最終實現了精確合龍。