1-112m 鋼桁梁原位拼裝施工技術(shù)

王建紅WANG Jian-hong

（中國鐵路上海局集團有限公司上海鐵路樞紐工程建設(shè)指揮部，上海 200000）

1 工程概況

太倉港疏港鐵路專用線工程太倉港特大橋跨越蕩茜涇航道時采用1-112m 單線下承式鋼桁梁橋式方案，該鋼桁梁全長113.5m，主桁采用無豎桿整體節(jié)點平行弦三角桁架，節(jié)間長度為11.2m，桁高12.6m，主桁中心距7m，全橋重約900t。主桁上弦共9 個節(jié)段，下弦共10 個節(jié)段。橋面由橫梁、縱梁、人行道、軌道板組成。

2 施工方法確定

2.1 常見施工方法

鋼桁梁常見的施工方法有浮運架設(shè)法、縱向拖拉法（頂推施工法）、懸臂施工法、門吊施工法等，遇復(fù)雜環(huán)境可以考慮多種施工方法聯(lián)合使用。

2.2 方案比選

根據(jù)現(xiàn)場實際狀況，并結(jié)合設(shè)計特點、既有施工方法和相關(guān)專家咨詢意見，制定了以下四種方案進行比選：

方案一：浮吊+汽車吊原位拼裝方案。施工工藝介紹：在河道中間和岸上設(shè)置臨時支架，河道上方鋼構(gòu)件使用浮吊吊裝，岸上鋼構(gòu)件使用汽車吊吊裝，先安裝橋面系，再安裝腹桿、上弦桿等構(gòu)件，河道上方部分腹桿和上弦桿在地面拼成，分塊吊裝。為減少臨時支架數(shù)量，下弦桿每2 個節(jié)間組合成一段進行吊裝。

方案二：浮托頂推法施工方案。施工工藝介紹：在河道一側(cè)岸上設(shè)置鋼桁梁拼裝支架及滑移軌道，使用吊機異位拼裝，拼裝完成后頂托鋼桁梁滑移至最大懸挑，利用設(shè)有支撐架的駁船作為臨時支墩繼續(xù)滑移至對岸，再注水下沉使駁船脫離鋼桁梁，鋼桁梁落在橋墩上，使用千斤頂落梁。

方案三：導(dǎo)梁拖拉步履式滑移施工方案。施工工藝介紹：在河道一側(cè)岸上設(shè)置鋼桁梁拼裝支架及滑移軌道，對岸和河中設(shè)置臨時支架，使用吊機異位拼裝導(dǎo)梁及鋼桁梁，拼裝完成后從對岸拖拉鋼桁梁，拖拉到位后，使用吊機拆除導(dǎo)梁，再用千斤頂落梁。

方案四：吊機+鋼棧橋原位拼裝施工方案。施工工藝介紹：在橋的上下游一側(cè)搭設(shè)鋼棧橋，河中和岸上設(shè)置臨時支架，將吊機開至棧橋上吊裝鋼桁梁桿件，架設(shè)完成后拆除鋼棧橋。

2.3 施工方法的確定

方案一所用材料相對較少，成本較低，但在吊裝施工階段須對結(jié)構(gòu)的應(yīng)力進行檢算，確保構(gòu)件受力安全可控。

方案二、方案三施工時河中仍需設(shè)置臨時支架，且拖拉或頂推設(shè)備費用較高。經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查，主墩44#、45#墩兩側(cè)水系發(fā)達、地質(zhì)條件較差，表層土多為淤泥質(zhì)軟土，支架基礎(chǔ)處理成本較高。

方案四施工難度較小，河中需搭設(shè)鋼棧橋和臨時支架，對蕩茜河水位影響較大，且貝雷片、鋼管樁租賃量較大，施工成本較高。

經(jīng)對比分析，綜合考慮施工難易程度、安全風(fēng)險、工程造價，最終采用浮吊+汽車吊原位拼裝法進行施工。

3 鋼桁梁吊裝施工

3.1 總體施工思路

根據(jù)鋼桁梁構(gòu)件重量、蕩茜河兩側(cè)既有道路寬度和河道與長江閘口相連等因素，經(jīng)檢算確定選用QY50K-Ⅱ汽車吊和80t 浮吊進行鋼桁梁吊裝作業(yè)，再根據(jù)兩者的吊裝性能合理劃分吊裝區(qū)域。河道水深約3.3m，已封航且無其余船只通過，滿足浮吊施工需求，將河道兩岸道路封閉，無外來車輛、人員進入施工現(xiàn)場。（圖2）

圖2 吊裝區(qū)域劃分圖

浮吊前纜固定在水中鋼管樁上，后纜樁設(shè)于河道堤岸與道路間護坡上，纜樁為打入土中的φ245*10 圓鋼管，鋼管入土深度1m 左右，牢固可靠。橋面下弦桿由臨時支架臨時固定，腹桿和上弦桿用沖釘及普通螺栓臨時固定，最后置換高強螺栓。

3.2 吊裝單元劃分

圖1 跨蕩茜涇1-112m 鋼桁梁立面示意圖

①橋面橫梁整根吊裝，下弦桿每兩個節(jié)間在地面拼裝后作為一個吊裝單元；②橋面縱梁整根吊裝；③汽車吊吊裝區(qū)域，腹桿和上弦桿單根吊裝；浮吊吊裝區(qū)域，每兩根腹桿和一根上弦桿組成一個吊裝單元；④上平聯(lián)交叉處一根通長吊裝，另一根分兩段吊裝，橋門架整段吊裝。

3.3 吊裝流程

汽車吊安裝支座上分段→汽車吊安裝兩側(cè)端橫梁→汽車吊安裝邊跨下弦桿→汽車吊安裝邊跨縱梁和橫梁，浮吊安裝次邊跨下弦桿→浮吊繼續(xù)向跨中安裝橋面系→浮吊安裝跨中橋面系→浮吊安裝中跨腹桿和上弦桿分塊→浮吊安裝橋門架和橫聯(lián)→浮吊繼續(xù)安裝腹桿和上弦桿分塊→浮吊安裝橫聯(lián)和平縱聯(lián)→浮吊和汽車吊按上述步驟向兩側(cè)繼續(xù)安裝→安裝最后一跨腹桿及上弦桿。

3.4 最不利吊裝工況

①下弦桿吊裝工況：50t 汽車吊吊裝兩節(jié)下弦桿（重量為16t），吊裝半徑7m，汽車吊允許最大吊裝荷載為18.2t＞16t，滿足要求。（圖3）

圖3 兩節(jié)下弦桿吊裝示意圖

②上弦桿及腹桿組合構(gòu)件吊裝工況：50t 汽車吊吊裝上弦桿及腹桿組合構(gòu)件（重量為8t），吊裝半徑10m，汽車吊允許最大吊裝荷載為9t＞8t，滿足要求。（圖4）

圖4 上弦桿及腹桿組合構(gòu)件吊裝示意圖

③浮吊最不利吊裝工況：吊裝FD13a 桿件時不僅半徑最遠，而且受河道和橋梁位置關(guān)系影響，最不利于浮吊站位；此工況下浮吊桅桿與水平面呈50 度夾角，浮吊可吊20t，分段重量為19t，起重量、高度符合要求，且浮吊不影響已安裝結(jié)構(gòu)。（圖5）

圖5 FD13a 桿件吊裝平面示意圖

4 施工控制要點

4.1 臨時支架搭設(shè)

臨時支架的定位精度、剛度及穩(wěn)定性對鋼桁梁的安裝精度及結(jié)構(gòu)安全影響很大，支架的搭設(shè)作為重點進行控制。施工過程中嚴格控制鋼管樁垂直度和接樁質(zhì)量。插打深度不低于計算深度（15m），確保結(jié)構(gòu)受力可靠。

①導(dǎo)向架配合全站儀精確定位。浮吊吊起鋼管樁，將鋼管樁下部安放在導(dǎo)向架槽口內(nèi)，由駕駛?cè)藛T調(diào)整鋼管樁垂直度；粗略調(diào)直后，測量人員使用全站儀對樁位進行粗測，浮吊駕駛員按照測量人員指令將鋼管樁移至指定位置，待浮吊及鋼管樁穩(wěn)定后，在鋼管樁正對全站儀側(cè)懸掛反光貼，使用全站儀測量鋼管樁的角度和距離，對其進行精確定位。鋼管樁精確定位后緩慢放松吊機鋼絲繩，直至鋼管樁落于河床面，并再次檢查樁的位置和垂直度。

②振動下沉。確定樁位與樁的垂直度滿足要求后，啟動振動錘進行振動，每次振動持續(xù)時間不宜超過10～15min，過長則振動錘易遭到破壞，太短則難以下沉。每根樁下沉應(yīng)連續(xù)進行，不可中途停頓或有較長停歇時間，以免樁周土恢復(fù)導(dǎo)致后續(xù)下沉困難。

③接樁。樁打入至距導(dǎo)向架施工平臺0.5～1.0m 高度時，移去振動錘進行接樁。經(jīng)檢查接樁質(zhì)量符合要求后繼續(xù)打樁，直至設(shè)計深度。鋼管樁的入土深度以樁尖標高和貫入度兩個指標作為停錘標準進行控制，以樁尖設(shè)計標高為主，當樁尖達到設(shè)計標高而貫入度仍較大時應(yīng)繼續(xù)錘擊，待貫入度接近控制貫入度時方可停止。接樁時，為保證焊接質(zhì)量，下節(jié)樁的剩余高度除留出接續(xù)高度外，還應(yīng)留出焊工操作空間高度，一般下節(jié)樁的剩余高度以50～80cm為宜。

鋼管樁的插打精度很大程度上取決于作業(yè)人員的細心程度、技術(shù)熟練程度、樁的制作誤差、機械、導(dǎo)向架平臺等，同時也受地基、水中作業(yè)等客觀條件影響，因此在施工過程中應(yīng)全面考慮各種因素，以滿足鋼管樁縱橫向偏差不超出D/5，傾斜度小于全長的1/100 的要求。

4.2 鋼桁梁施工過程中線型控制

鋼桁梁采用原位分節(jié)段拼裝，其線型控制是重點。本橋梁采用施工預(yù)測控制法對梁體結(jié)構(gòu)內(nèi)力狀態(tài)、變形進行控制。利用Midas civil 2019 建立計算模型，根據(jù)具體的施工工況和測量數(shù)據(jù)進行應(yīng)力、變形分析計算，得出預(yù)測值。

臨時支架的變形控制是梁體線形控制的重要因素之一，吊裝前計算每個支架在施工過程中所受的最大承載力，并對臨時支架進行預(yù)壓，消除支架及基礎(chǔ)的非彈性變形值，得到準確的支架彈性變形值。

鋼桁梁使用過程中在荷載的作用下會產(chǎn)生撓度，因此鋼梁在桿件安裝的過程中需要設(shè)置預(yù)拱度，實際拼裝時還要考慮臨時支架的彈性變形值。桿件吊裝前，根據(jù)設(shè)計安裝線形確定支架上每個墊座上碼板頂標高，碼板的高度約為150mm，沿下弦桿件寬度通長布置，根據(jù)碼板頂標高控制鋼桁梁下弦底板的標高。

在臨時支架和主桁上設(shè)置觀測點，鋼桁梁安裝過程中對構(gòu)件的軸線及標高進行全過程跟蹤測量。在下節(jié)段安裝前，對相鄰的前節(jié)段構(gòu)件進行復(fù)核測量，若發(fā)現(xiàn)存在誤差及時進行調(diào)整，調(diào)整完成后再安裝下節(jié)段構(gòu)件，以免造成線型累計偏差，確保線型符合設(shè)計要求。在墊座兩側(cè)放置200T 的千斤頂，調(diào)節(jié)鋼桁梁安裝時的高程偏差。

5 結(jié)語

①太倉港特大橋跨蕩茜涇1-112m 鋼桁梁為大跨度簡支橋梁結(jié)構(gòu)，施工正處于汛期，施工難度較大，采用浮吊+汽車吊原位拼裝施工方案對河道防汛影響較小。

②通過施工預(yù)測控制法有效控制了鋼桁梁拼裝線型精度，保證了線路的平順性和行車平穩(wěn)性。

③采用浮吊+汽車吊原位拼裝方案減少了措施工程量，既節(jié)約了成本又縮短了工期，且施工過程安全有序，符合方案比選的安全、經(jīng)濟最優(yōu)原則，可供類似工程借鑒。