混合梁剛構橋超長節段鋼箱梁整體吊裝工藝
——以安海灣特大橋為例

陳偉杰，張 永，彭自強

1.中交一公局廈門工程有限公司，福建 廈門 361000

2.江西飛尚科技有限公司，江西 南昌 330052

3.基礎設施安全監測與評估國家地方聯合工程研究中心，江西 南昌 330052

鋼-預應力混凝土混合梁連續剛構橋是一種新型梁式橋，它將連續剛構橋主跨跨中的混凝土箱梁部分替換為超長節段鋼箱梁，混凝土梁和鋼箱梁在結構層次上連接在一起，共同構成了主梁[1-2]。超長節段鋼箱梁整體吊裝的施工難度比原來懸臂混凝土梁段增大很多，經驗尚不成熟[3]。文章結合安海灣特大橋主橋跨中鋼箱梁吊裝施工，探討了相關施工工藝要點。

1 工程概況

安海灣特大橋是一座主橋跨徑為（135+300+135）m的混合梁連續剛構橋，主墩兩側采用混凝土懸澆，中跨合龍段為103m鋼箱梁整體吊裝，鋼箱梁與混凝土節段間設5m長鋼混結合段，箱梁重達1272t。

2 工程關鍵步驟和重難點

該項目施工的關鍵步驟如下：運輸船沿水路將超長節段鋼箱梁運送到主橋主跨下方，船系錨固定位置后，用主橋主跨橋面處的提升吊機，將鋼箱梁從船體甲板上整體垂直提升，直到混凝土橋面處，然后精心調整位置，直到鋼箱梁與混凝土梁準確對接。

安海灣特大橋跨中合龍段超長節段鋼箱梁整體吊裝施工過程有以下施工重難點：（1）整體吊裝過程環節多，綜合難度大，合龍配合精度要求高；（2）吊裝施工對航道安全影響大，影響水域范圍為垂直航向50～60m，順航道方向100～150m；（3）橋址水位較淺，運輸船作業需要利用高潮位時間，鋼箱梁吊裝作業時間苛刻，要盡可能利用好空間和時間。

3 超長節段鋼箱梁整體吊裝施工工藝

3.1 橋面吊機改造

吊裝的關鍵步驟是采用4臺額定500t提升力主千斤頂，從運輸船甲板上提升鋼箱梁到混凝土梁面處，混凝土中跨梁端必須有可靠的提升吊機。原跨中混凝土梁端懸澆的菱形掛籃具有一定的承載能力，但不足以提供此次鋼箱梁吊裝所需條件，為此利用掛籃進行了吊機的改造，加固了全套裝置，增設了成套起吊、提升裝置和姿態調整裝置[4]，安裝完成后如圖1所示。

圖1 大型橋面吊機

具體過程如下：（1）加固梁上原有掛籃。拆解邊跨掛籃并將主桁架轉運至中跨，與中跨的菱形掛籃主桁進行拼裝。要注意對構配件進行修整驗收和檢測探傷。（2）增設聯接桿件部件，以加強整個桁架的穩定性和剛度。加固前支點及后錨節點箱：安裝前、后鋼支墩，內加鋼筋網片并填充C55鋼筋混凝土，在頂面焊接鋼板封閉；各錨點加設墊塊，增大錨點受力面積，避免應力集中導致混凝土破損，甚至引起安全問題。（3）在前支座四周及軌道底部支墊墊梁，支點填充密實，使其受力均勻。（4）在橋面吊機掛籃的主桿件上安裝振弦式表面應變計，對桿件內力進行實時監測，并通過4G傳輸模塊上傳至飛尚云平臺，及時掌握結構實際狀態[5]。（5）安裝提升主千斤頂、液壓系統和計算機控制機柜等，并進行試運行。

3.2 鋼箱梁準備

（1）鋼箱梁用專用運輸船運送到主橋下方指定位置，由于會占用航道較長時間，事先需與海事部門進行計劃申報溝通，采取通航管制措施，確保安全。（2）運輸船體較大，行至橋址區后，采用橫向定位法進行錨泊定位，如圖2所示。系錨后開始收緊錨鏈及纜繩，移動船體。采用專用拖輪輔助定位，以減少作業時間，降低對航道的影響。（3）在超長節段鋼箱梁四個角點安裝測量棱鏡，在吊裝過程中測量坐標，以保持鋼箱梁的姿態，如圖3所示。

圖2 運輸船錨泊定位

圖3 鋼箱梁角點坐標測量

3.3 鋼箱梁提升

在氣象條件達到作業要求時，經海事部門同意，可安排鋼箱梁的提升作業具體時間。具體利用計算機控制系統控制4臺額定500t提升力的主千斤頂來實現提升。（1）全橋確定吊裝過程的安全核查點，包括起吊點、吊具、吊索、橋面吊機、吊機錨固點、主梁梁體，以及表觀和應變、油壓、位移監測數據，還包括氣象數據；定人定崗對各檢查點先進行預檢，查看相關監測數據，以保證鋼箱梁、主橋、機械均處于正常狀態。（2）在運輸船到達前，通過提升主千斤頂下放箱梁吊具至預定吊裝高度，再用卷揚機將吊具向上回拉提升一定高度，直至不影響運輸船錨泊定位的高度，從而縮短準備時間，減少運輸船占用航道的時間。（3）待運輸船舶錨泊定位完成后，利用卷揚機再次下放吊具至鋼箱梁吊點處，直至鋼絞線松弛，將吊具與鋼箱梁吊點進行銷接。（4）各千斤頂油缸逐漸加壓至2.5MPa，然后暫停，對所有檢查點和監測數據進行檢查，保證鋼箱梁、主橋、機械裝備、氣象條件均處于正常狀態。（5）提升系統同步加力，直至各千斤頂達到其理論提升荷載的80%，然后暫停，并再次進行上一步安全檢查。（6）提升系統同步加力，直至鋼箱梁底部離開駁船甲板0.5m，暫停進行安全檢查。（7）提升過程中，每15min通過全站儀觀測鋼箱梁4個角點的坐標，計算4個角點高差；通過高差值復核提升系統的行程數據，驗證鋼箱梁的平衡，保障提升安全。（8）提升系統設置為自動提升模式，自動提升，過程如圖4所示，期間不間斷進行安全檢查，直到鋼箱梁頂部距離鋼混結合段懸臂端底部約0.5m高度處停止，檢查鋼混段配切角度是否滿足繼續提升要求。（9）配切角度滿足要求時，繼續提升鋼箱梁，直到其頂部比兩側鋼混結合段懸臂端頂部高出5～10mm。

圖4 鋼箱梁整體提升過程

3.4 姿態調整和合龍連接

鋼箱梁吊裝基本到位后，需進行姿態的調整，讓鋼箱梁合龍段與混凝土梁段精確對接，并最終完成合龍連接。具體過程如下：（1）調整鋼箱梁姿態，調整的控制指標以各對接板的錯邊量為主控目標，兼顧軸線、高程，按照“先調整縱橫坡，其次調整軸線，再次調整平面位置，最終調整高程”的順序調整。（2）縱向調整利用橋面吊機桁架上的縱向滑移系統，調整鋼箱梁與懸臂端的匹配精度，采用特制吊具進行鋼箱梁縱坡調整。（3）橫向調整，利用鋼混結合段焊接鋼板作為反力架，手動千斤頂調整就位。（4）鋼箱梁姿態調整到位后，焊接碼板固定，進入焊接環縫的工作程序；待焊接接縫連接強度可以承擔鋼箱梁自重時，逐漸釋放鋼絞線千斤頂荷載，并分批卸除其他裝置與機械，主跨的合龍全部完成。

4 結束語

安海灣特大橋超長節段鋼箱梁整體吊裝施工梁段自重大、體量大，施工工藝復雜，工序多，安全隱患大，且占用航道影響經濟活動，作業時間緊。加強菱形掛籃并增設必要部件成為橋面吊機，設置多套提升、縱向、橫向姿態調整裝置，準備成本低、工期短。吊裝前精心預放吊具，施工窗口期拖輪輔助運輸船就位，降低了航道影響；提升狀態下快速進行定位監測，有效地指導了吊裝中空中姿態準確性；完善的安全檢查措施保障了全過程安全。最終吊裝作業圓滿成功，該工程中的吊裝工藝和技術措施可供類似工程參考。