跨既有高速公路鋼混疊合梁施工技術的應用

任曉光

（中鐵北京工程局集團（天津）工程有限公司，天津 300350）

隨著國家經濟快速發展，橋梁建設取得突飛猛進的發展，鋼箱梁施工工藝取得一定進展。鋼混疊合梁橋具有自重輕、結構美觀、施工便捷、上跨能力強、對運營高速公路干擾較少等特點，在我國發展較為迅速，已成為我國上跨高速公路和城區道路的常用橋梁。鋼混疊合梁充分利用混凝土能夠受壓力而鋼比較能承受拉力的特點，具有承載力高、剛度大、建筑高度小的優勢，在跨越構筑物中得到了廣泛應用。文章針對現場鋼混疊合梁施工中的交通導改、臨時支架以及跨高速吊裝、焊接成橋等工藝進行闡述，結合經驗及相關理論展開探討，控制施工技術保證鋼混疊合梁總體施工質量。

1 工程概況

成都天府機場高速公路7標段高明樞紐互通式立交，為機場高速公路與成都第二繞城高速公路銜接轉換互通樞紐。

鋼混疊合梁包括主線橋（單跨52.5 m）、G匝道（33 m+54.5 m+33 m）、B匝道（33 m+54.5 m+33 m）。受成都第二繞城高速影響，主線左、右幅、G、B匝道第二跨均上跨成都第二繞城高速，設計道路線與第二繞城高速道路中心線夾角為63°和59°，本標段鋼混疊合梁總計約2 800 t。

采用52.5 m跨度鋼混組合簡支鋼梁，主梁高2.5 m、橋面板混凝土厚0.5 m、承托處混凝土厚0.25 m。橫向布置5個小箱梁，每個箱梁寬3.0 m，每兩個箱梁之間橫聯長1.83 m。邊梁懸臂長1.2 m，鋼梁縱向在箱內設置2道端橫隔板和17道中橫隔板。邊箱在對應橫隔板處設置19道挑臂，中箱之間在對應橫隔板處設置2道端橫聯、3道大橫聯、14道小橫聯，承托處焊接剪力釘，橋面橫向采用PBL剪力鍵。鋼箱梁在加工場分段加工并運輸至現場，采用2臺400 t履帶吊在二繞高速大小里程兩側空地進行現場吊裝，全斷面焊接成型。

2 鋼混疊合梁施工重難點

（1）工程上跨第二繞城高速公路，車流量大、施工交通繁忙、安全防護隱患大、投入成本高、質量難以控制，需要進行多次封道施工，對社會和經濟效益造成一定影響[1-2]。

（2）跨第二繞城高速橋梁吊裝，橋梁最大跨度約24 m，第二繞高速路半幅16 m，作業回轉半徑大。

（3）梁段運至工地后進行縱向加長，單節鋼梁的重量達107 t，約1 070 kN，吊裝重量超過300 kN，需要論證吊裝工程安全性。

（4）本工程鋼梁均屬于超長超寬，難以實現整體運輸，需要在生產基地生產后分段運輸至施工區進行組裝、吊裝和固定，運輸吊裝過程必須選定合理有效的行駛路線。

（5）工程技術要求的特殊性和施工環境的復雜性為施工質量、工期進度、安全生產、文明施工、現場周邊安全以及材料設備進出場等方面提出較高的要求。通過全面管理、有效的措施和科學合理的施工組織滿足上述各項要求。

3 鋼混疊合梁施工技術的應用

3.1 臨時交通導改施工

封閉第二繞城高速公路左幅道路，進行臨時支墩施工，導改至右幅車道通行，確保雙向兩車道通行。

臨時交通導改如圖1所示。

圖1 臨時交通導改

3.2 臨時支架施工

臨時支架在梁段架設過程中臨時放置支點，必須保證其具有足夠的強度、剛度、穩定性以及抗傾覆性。臨時支架縱向設置于成都第二繞城高速超車道上，左右幅各5個，共制作10個臨時支架[3]。

臨時支架采用Ф300×8 mm鋼管柱，橫撐采用18槽鋼和I40工字鋼連接，整體組裝成桁架塔式鋼管柱支墩。

臨時支架橫斷面如圖2所示。

圖2 臨時支架橫斷面圖

3.3 鋼混疊合梁架設順序

高明樞紐互通二繞鋼梁工程共有主線橋（左、右幅）、B、G匝道，主線橋30段，B、G匝道分別16段，共計62段。

3.4 鋼箱梁吊裝施工

（1）地基處理。

根據現場實際地質條件，針對不同土質進行壓實，在汽車吊站位支腿位置鋪設鋼板或路基箱，增加受力面積。

（2）梁段就位固定措施。

梁段吊裝就位后，使用螺栓將梁段和支座固定，梁段另一側放置于臨時支架上，梁段橫、縱向設置梁段擋塊，防止梁段的橫、縱向移動，防滑擋塊使用20 mm厚鋼板制作。為了有效地防止梁段橫、縱向移動，將梁段和橫、縱向防滑擋塊與梁段焊接。

（3）梁段吊裝就位施工。

采用400 t履帶吊超起工況進行吊裝作業，鋼梁塊體起吊前綁扎溜繩，起吊后通過溜繩調節塊體就位角度，塊體就位后利用鋼板臨時焊接固定就位，起吊前必須進行試吊作業。

（4）梁段臨時連接。

梁段吊裝就位后，固定于支座上，利用螺栓將梁段和支座固定。梁段另一側放置在臨時支架上，梁段橫、縱向設置梁段擋塊，防止梁段橫、縱向移動，防滑擋塊使用20 mm厚鋼板制作。防滑擋塊焊接在臨時支撐基礎上。

（5）梁段焊接。

鋼梁里程方向調整完成后焊接鋼梁腹板之間的焊縫，從鋼梁中心向兩邊對稱施焊，焊接底板和頂板之間的環焊縫，最后進行涂裝。

（6）臨時支架拆除。

橋梁成橋焊接后，使用50 t千斤頂（由中間向兩邊）將鋼箱梁頂升2～5 mm調整支柱，將臨時支架頂部與鋼梁連接部分采用火焰切割方法切除，拆除砂箱，卸載千斤頂，使臨時支架的調整支柱與橋梁底板脫離，采用叉車將臨時支架叉離，吊裝至運輸車運離施工現場。

（7）鋼箱梁噴涂。

按圖紙規定涂層配套進行噴涂，鋼梁施工完成后，根據設計要求和涂裝規范對箱體內部和外部進行補涂，工藝按照廠內工藝標準執行，施工環境需要符合規范要求，確保箱體外觀的統一性。采用淡水、清洗劑等對待涂表面進行清潔處理，除掉表面的灰塵和油污等污染物。

4 鋼箱梁施工控制要點

（1）支架搭設必須進行剛度、強度、穩定性以及最不利條件抗傾覆性的驗算，直接影響鋼梁的質量和施工安全[4]。

（2）鋼箱梁施工起吊過程中，不能全部封閉二繞高速公路，需要導改并設置臨時防護棚架，確保高速正常通行。

（3）施工過程中，對鋼材材料、標高、中心軸線偏位及地基承載力等技術進行有效控制，確保鋼箱梁線性順暢。

（4）鋼箱梁橫跨路面與道路斜交，在焊接施工時，利用支架搭設焊接維護平臺，應確保焊接火花不濺落車輛以及行人，在橋面設置安全隔離護欄，防止人員設備及其他雜物掉落，傷及車輛及行人。

（5）焊縫質量驗收檢查合格后進入下道工序，不合格或超出規范部分必須進行返工處理。現場焊接質量檢驗項目主要為外觀檢驗、無損檢測、局部超聲波探傷（UT）。

（6）鋼梁除銹完成后，在24 h內進行涂裝作業，涂裝作業不能在陰雨天進行。使用科學的方法確保施工過程中有效控制鋼混疊合梁符合設計規范和使用要求[5]。

5 工期效益對比分析

5.1 資源節約

該鋼箱梁施工工藝操作簡單、施工速度快、適用性強，不需要對既有高速修筑輔道，僅對高速公路進行臨時導改，能夠有效降低施工成本，對周邊環境基本無影響。

5.2 工期效益

采取鋼箱梁跨既有高速公路施工技術從道路導改、鋼箱梁架設到撤出通行整體施工工期僅為53 d，掛籃懸澆、支架現澆的施工工期為90 d，極大地縮短了工期，減少了既有高速跨路施工的風險時間，提高了施工效率。

5.3 經濟效益

修建導改道路或搭設滿堂支架費用400萬元（2 km×200 萬元/km），施工技術僅用180萬元（2 萬元/d×90 d），可以節約220萬元。

5.4 社會效益

使用中四階段施工封道方案，有效解決了成都二繞高速公路車流通行問題，按期完成了本項目鋼箱梁吊裝施工。本工法設計的臨時支架確保了成都二繞高速公路車輛的安全，無交通事故發生，產生了明顯的社會和經濟效益。

6 結語

跨既有高速公路鋼混疊合梁施工技術在本工程的成功應用，解決了大跨度且斜角度下鋼箱梁的吊裝作業，提升鋼箱梁施工質量。施工吊裝作業過程中設置臨時支架，可以解決上跨既有運營高速公路鋼箱梁吊裝拼接的難點，準確控制鋼箱梁線形、預拱度等問題，確保工程的質量效益。鋼箱梁吊裝跨度大，吊裝時設置臨時支架體系能夠防止傾覆，使用該工法可以保證吊裝快速完成和既有運營高速公路通行過程中的安全性，施工過程中無交通事故發生。鋼箱梁架設吊裝過程中，經過強度、剛度、穩定性的驗算以及對材料、標高、中心軸線偏位及地基承載力等技術控制，實現了對鋼箱梁的施工質量控制，保證鋼箱梁總體架設的質量安全，為以后鋼箱梁架設施工積累經驗，有效推動鋼混疊合梁施工技術研究，促進鋼混疊合梁施工發展。