上海泖港大橋主橋施工關鍵工藝技術

王 鵬，桂文濤，葉 順

（海波重型工程科技股份有限公司，湖北 武漢430207）

0 引 言

平申線航道（上海段）整治工程（葉新公路泖港大橋）位于上海市松江區泖港鎮，葉新公路與平申線航道（黃浦江上游泖港）交匯處。

主橋采用L=47+63+225+63+47=445 m 平行單索面鋼塔鋼箱梁斜拉橋方案，塔梁固接、塔墩分離結構體系[1]。

主梁采用扁平鋼箱梁+ 挑臂結構，主跨橋面寬38.5 m，邊跨橋面寬34.5 m。鋼箱梁中心高3.5 m（內輪廓尺寸），橋面頂面設2%橫坡，底面水平，主梁標準節段長10.5 m。

主塔采用鋼結構，橫橋向設置一根塔柱。橋面以上塔柱總高60 m。塔柱主要受力結構采用箱形斷面，塔頂底外輪廓尺寸相同，縱橋向尺寸均為4.5 m，橫橋向尺寸均為2.5 m。

主橋鋼結構總重約9 600 t，單個主梁分段最重304 t，單個主塔分段最重186 t。泖港大橋主橋立面布置圖如圖1 所示，橫斷面布置圖如圖所2 示。

圖1 泖港大橋主橋立面布置圖（單位：m）

圖2 泖港大橋主橋橫斷面布置圖（單位：mm）

1 總體制造工藝

根據泖港大橋的結構特點，以制造精度、鋼箱梁線型為控制重點，焊接質量為核心。結合工廠已建和在建大型鋼箱梁制造方面的成功經驗，提出泖港大橋主橋鋼結構制造總體思路。

（1）主梁廠內制造流程：材料復驗→材料預處理→零件下料→零件加工→單元件制作→分段總裝→涂裝→分段存放、運輸。

總拼采用“n+1”匹配總拼工藝（正造法），廠內整體制作成單個大節段鋼箱梁。每個節段脫胎前對錨箱位置精度、外形尺寸、線型進行檢查并修正，合格后逐一下胎，預留最后一個節段參與下一輪總拼。

（2）單個主塔采用側拼進行匹配制造，總拼焊接完成后對每個節段的錨箱位置精度、外形尺寸、線型進行檢查和修正，合格后逐一下胎。

（3）塔梁結合段先與主塔分段一起匹配總拼，再參與主梁總拼，焊接完成后需重新復核線型。

（4）鋼錨箱先整體單獨制造，合格后參與主梁或主塔的總拼，需進一步檢查和修正精度。

1.1 主梁分段總拼工藝

根據鋼結構的吊裝設備的起重性能以及運輸船舶載重等因素，將主梁劃分為43 個節段，其中，西側邊跨分10 段，東側邊跨分10 段，主墩0# 段共2 段，中跨共21 段。

（1）總拼胎架

總拼胎架的設計和制作應根據梁段的重量、結構形式、外形輪廓、梁段制作預變形、設計線型、成橋預拱值及梁轉運等因素進行，胎架結構有足夠的剛度，滿足承載梁段及施工荷載的要求，確保不隨梁段拼裝重量的增加而變形。胎架橫梁設計成高度可調整形式，以便在每輪鋼箱梁制作前，根據每輪胎架的設計高度調整模板高度，滿足每輪梁段縱坡值、預拱值變化的要求。主梁制造胎架如圖3 所示。

圖3 主梁制造胎架示意圖

（2）連續匹配制造工藝

鋼箱梁在總拼場地進行連續匹配制作時，當發現梁段尺寸有誤或預拱度不符時，即可在預拼裝場地進行尺寸修正和匹配件尺寸調整，避免在高空調整，減少高空作業難度，加快吊裝速度，縮短封航時間，確保鋼箱梁順利架設。

在預拼狀態安裝梁段間臨時匹配件，該匹配件將用于梁段工地吊裝定位連接。主梁匹配件構造如圖4 所示。

圖4 主梁匹配件示意圖

（3）焊接順序

鋼箱梁節段具體裝焊順序：底板單元件上胎架→焊接底板縱縫→交替安裝橫隔板與腹板單元件→對稱立向上焊接橫隔板與腹板角接焊縫→從中間向兩端焊接橫隔板與底板之間平角焊縫→自中間向兩端同時對稱焊接腹板與底板平角接焊縫→裝頂板單元件（預留板暫不安裝）→同時同方向對稱焊接頂板對接縱縫→從中間向兩端對稱焊接橫隔板與頂板隔板橫對接焊縫→兩端對稱焊接頂板單元件與橫隔板角接焊縫→自中間向兩端對稱同方向焊接頂板與腹板仰角焊縫→裝預留面板→同方向對稱焊接預留面板縱縫→焊接橫隔板與預留頂板角焊縫。

1.2 主塔分段總拼工藝

根據運輸能力以及起吊能力，單個主塔劃分為4個分段，其中塔梁結合段0# 以及普通分段3 段。

鋼塔現場安裝的關鍵是采取有效措施恢復工廠匹配制造時相連節段的相對幾何位置和相連節段端面的金屬接觸率，是再現工廠制造精度的過程。因此，鋼塔制造精度是保證鋼塔安裝線形的前提和基礎，是線形控制體系核心的部分[2]。

為保證單個分段主塔頂、底、腹板的長度以及端頭與軸線垂直度，可采取以下措施：

（1）單個分段主塔頂、底、腹板放樣時加余量以及焊接收縮量。

（2）為減小節段拼裝的焊接變形，在節段總拼前，將外壁板、隔板單元制作成塊體，并在檢驗平臺校正合格。

（3）節段組拼過程中，通過外壁板縱橫基準線依次進行定位，保證組裝精度。主塔匹配件構造如圖5所示。

（4）鋼塔分段焊接時將環縫位置采用碼板臨時焊接固定。脫胎前裝焊匹配件，精確劃線切除余量。工地安裝通過匹配件保證塔的垂直度。

（5）優化焊接工藝。針對不同板厚、不同坡口的焊縫制定不同的焊接順序、工藝參數。

圖5 主塔匹配件示意圖

1.3 鋼錨箱部件制造工藝

鋼錨箱部件采用立裝法組裝，以承錨板為底板，以隔板為內胎順序組裝，形成整體后采用小規范分散對稱焊接，控制焊接變形。

為了保證鋼錨箱的制造精度，當鋼錨箱主要零件下料后在劃線平臺上刻畫零件中心線、結構裝配定位線等，為部件的制作和節段總成奠定基礎。為了保證劃線精度，所有零件在機加劃線平臺上采用鋼針劃線。

鋼錨箱制造重點及對策見表1。

1.4 塔梁結合段制造工藝

主塔塔壁鋼板焊接于主梁頂板，橋塔塔壁及縱向加勁與主梁內腹板、橫隔板、傳力支撐隔板對齊，形成固結構造。根據結構特點，塔梁結合段如何保證組裝精度制造為全橋制造的重難點。

1.4.1 組裝垂直度的保證

（1）主塔0# 節段制造過程中，通過地樣線精確在塔壁板四周繪制基準線；主塔0# 節段組裝到主梁頂板上，通過水準儀測量基準線的標高，當調整塔壁四周基準線標高水平時，則表示主塔垂直度調整完成。

（2）主塔0# 垂直度定位完成后，在塔壁四周焊接定位工裝碼板，減少焊接過程變形影響垂直度。

（3）主塔0# 節段與主梁頂板焊接過程中，嚴格控制焊接順序以及此處所有焊縫采用對稱焊接：先將四條主焊縫箱內坡口側焊縫打底填充完成，再將主塔四周壁板均與頂板固結后，方可進行大批量焊接工序。

1.4.2 與主梁箱內支撐板尺寸對應

（1）主梁箱內腹板、支撐隔板組裝、焊后校正均參照已經制造完成的0# 節段，保證兩者尺寸偏差在允許范圍內。

（2）主梁中箱室支撐隔板焊接完成后，通過全站儀將腹板、支撐隔板定位線過渡到邊箱室頂板上。

（3）中箱室頂板組裝后，再通過全站儀將尺寸線延長到中箱室頂板。

（4）主塔0# 組裝按頂板上定位線進行，可以確保主塔塔壁與主梁內腹板、支撐隔板對齊。

表1 鋼錨箱制造重點及對策

2 大節段鋼箱梁整體運輸方案.

主橋所有鋼構件采用水路運輸至橋址，其中邊跨主梁以及主塔分段運輸至橋位后靠岸，采用岸邊大型履帶吊卸貨后直接采用履帶吊安裝；主梁兩側栓接挑臂以及主塔分段隨主梁同時配船發運；中跨主梁分段運輸至橋位后拋錨定位,停靠在橋面吊機鉤頭正下方，直接采用橋面吊機起吊安裝。

2.1 主梁鋼箱梁裝船方案

主梁分段運輸長度7～11.5 m，寬度34.5～38.5 m，高度4.2 m，重量125～304 t。

主塔分段運輸長度15～22 m，寬度2.5 m，高度5 m，重量100～186 t。

鋼構件涂裝完工后，用液壓平板車將構件分段運至碼頭下方，再使用500 t 碼頭行車進行裝船；所有鋼梁構件在甲板駁上捆扎牢固后，完成構件裝船工作。鋼箱梁分段運輸裝船如圖6 所示。

圖6 鋼箱梁分段運輸裝船示意圖（單位：mm）

2.2 運輸船定位方案

拋錨時，在橋上游100 m 處拋下左右舷錨，再慢慢移動，將錨拉緊，防止在吊裝過程中出現走錨現象。待錨拉緊后，船舶再根據架梁吊機位置慢慢移動至合適的停靠位置，等待吊裝。運輸船拋錨定位如圖7 所示。

圖7 運輸船拋錨定位示意圖

2.3 鋼箱梁卸船方案

邊跨主梁以及主塔分段運輸至橋位后靠岸，采用岸邊履帶進行卸貨，卸船方式如圖8 所示。

圖8 鋼箱梁分段卸船示意圖（單位：mm）

3 總體安裝工藝

根據本項目結構特點以及現場施工條件，本項目總體安裝方案確定如下。

（1）邊跨主梁分段：采用支架法吊裝，2 臺750 t履帶吊（兩岸邊跨各1 臺）進行依次安裝；

（2）主塔分段：待邊跨主梁安裝完成后采用750 t履帶吊進行安裝；

（3）中跨主梁分段：采用2 臺250 t 橋面吊機（兩岸各1 臺）懸臂拼裝。節段就位后，完成環縫焊接，隨后對稱張拉斜拉索，橋面吊機前移，準備吊裝下一個節段，依次從邊跨往中跨進行安裝。

3.1 主梁邊跨安裝工藝

（1）臨時支架

臨時支架采用混凝土擴大基礎+φ400×6 鋼管柱的形式，擴大基礎底部換填30 cm 厚度碎石并壓實，確保地基承載力大于10 MPa。每組鋼管支架由4根鋼管組成。臨時支架構造如圖9 所示。

圖9 臨時支架構造示意圖（單位：mm）

（2）安裝步驟

邊跨鋼箱梁安裝步驟：復查永久支墩的標高、軸線→臨時支架布置→吊車就位→梁段運輸至指定位置→按順序吊裝鋼箱梁→測量、精調鋼箱梁的軸線與標高→碼板碼焊→焊接→無損檢測合格后裝焊嵌補→油漆修補及最后一道面漆施工。邊跨分段吊裝示意圖如圖10 所示。

（3）裝焊順序

鋼箱梁環縫頂、底板環向對接焊縫的焊接由焊工從中間向兩邊分段、對稱、同時施焊。

中、外腹板對接焊縫，每條焊縫選派一名焊工，進行自下而上立焊，嚴禁施焊過程中反向（自上而下）施焊。

待環縫的主要焊縫焊接完成后，再進行U 肋、I肋、嵌補段焊縫的焊接。依照的焊縫順序是先焊接嵌補對接焊縫，后焊接嵌補角接焊縫；U 肋嵌補對接時，先焊接斜段，后焊接直段；嵌補段的焊接應從梁段中心向兩邊對稱施焊。

3.2 主塔安裝工藝

（1）翻身工藝

單個主塔分三個分段進行吊裝，分段卸船后，箱梁分段需進行翻身。采用1 臺300 t 汽車吊配合750 t履帶吊進行，如圖11 所示。

圖11 主塔分段翻身示意圖

（2）裝焊順序

主塔節段吊裝拼接過程：節段吊裝→安裝姿態調整→節段拼接→測量→精確定位→臨時固定→碼板碼焊→松鉤→焊接。主塔分段吊裝示意圖如圖12所示。

圖12 主塔分段吊裝示意圖（單位：mm）

（3）測量監控

根據鋼塔結構關于中面對稱的特點，測點布置在前后壁板的橋梁軸線及兩個側壁板的中線上，測點距離上、下端口200 mm，每個節段共設8 個測點，通過測量控制塔的安裝精度。

3.3 主梁中跨標準節段安裝工藝

（1）安裝工藝

鋼箱梁拖至起吊位置（運輸船應拋錨定位，將需要起吊的節段梁定位在該梁設計位置的投影線上），調整吊具系統，保證吊梁時梁面傾角正確，連接吊架與節段梁吊點，當吊架點與梁體上吊點不垂直時，可稍移動至正確位置后，再正式起吊桁梁。當節段梁接近待拼裝位置時，吊機應減速提升，節段梁調整到位后，臨時鎖定，然后進行焊接施工。主梁中跨標準節段對安裝如圖13 所示。

圖13 主梁中跨標準節段對安裝示意圖（單位：mm）

（2）測量監控

為了控制節段梁軸線，利用索塔位置的坐標控制點，在主梁分段兩側頂面各設置3 個控制線點，控制點位置設置在橋軸線、主梁寬度四分點位置，距離分段線20 cm。節段梁就位時，根據現場條件選用平面控制點進行測量控制。

在塔柱兩側各埋設一個水準點，用于節段梁高程控制。

3.4 主梁中跨合龍段安裝工藝

在合龍段安裝前進行鋼梁的連日溫度變形觀測，選擇溫差變化相對較小、恒溫時間持續較長的溫度作為合龍溫度。

合龍段鋼結構制造時，先在長度方向進行有余量制造，然后根據現場測量情況計算出合龍段預拼裝長度，再進行二次切割。

合龍段吊裝一般選擇在上午起吊，當合龍段頂板高度距離10# 梁底高度1 m 左右時，停止提升。在氣溫最低時將合龍段吊入合龍口，吊裝就位后即進行合龍段與一側相鄰標準段的焊接。隨著溫度的上升，另一側梁段間的間隙與預拼裝時間隙基本相等時，即可進行合龍口臨時匹配件的鎖定，橫橋向偏位用葫蘆或臨時匹配沖釘進行調整。調整完畢后完成臨時匹配件的鎖定，此時實際上已經合龍。在進行橋面板及U 型肋的焊接的同時解除縱橫向臨時約束，從而完成合龍施工。

4 結 語

泖港大橋老橋建成于1982 年，為200 m 大跨度預應力混凝土斜拉橋，是上海第一座大跨徑斜拉橋，也是當時國內跨徑最大的斜拉橋。

新的泖港大橋設計造型優美，具有很多優點和亮點。但對于施工，該橋技術含量高、精度控制要求嚴，其中鋼錨箱、塔梁結合段的制造工藝更是整個項目的關鍵點。另外，由于場地限制，安裝過程中，新橋與老橋有部分投影面重疊，橋梁鋼結構分段多、焊縫多、安裝精度要求高，施工期間水上交通組織難度大等，均對施工過程控制提出了極高要求。

新的泖港大橋主橋已于2020 年5 月20 日成功合龍[3]，大橋各項檢測數據均滿足設計要求。