旅游度假區不斷流河道上大跨度鋼結構景觀橋的施工

蔣博洋 張友杰 楊 凱 張學偉 郭志鑫 秦天宇

中國建筑第八工程局有限公司 上海 201204

由于景觀橋跨度大且跨越泄洪河道，施工時河道不能截流，相比常規的可采取圍堰施工、旱地施工的鋼構橋，難度大大增加[1-5]。采取哪些措施解決臨時施工道路問題、配備何種機械設備吊裝鋼結構、怎么吊裝，以及如何保證施工工期、質量、安全，節省成本，是值得我們研究的課題。

1 工程概況

荷蘭花海大跨度鋼結構景觀橋位于江蘇鹽城大豐區斗龍港河道上方，建成后將有效連接公園的2個片區，加強兩側園區的行人溝通。鋼橋采用上承式鋼拱橋體系，橋梁長77 m，寬6.6 m，主橋采用外部固結體系，拱肋為鋼箱結構，拱肋立面為變截面形式，平面為直線和曲線結合，在東側橋面進行變寬，并在外側設置觀景臺階，拱肋立面高1.2～2.8 m。鋼混結合段結合面設置承壓板，鋼混之間結合采用預應力錨桿連接方式。由于此鋼結構橋恢宏的氣勢，獨特的造型，與對岸的只有愛劇場建筑交相輝映，因此大豐區政府將荷蘭花海的預應力鋼結構景觀橋工程確定為與只有愛戲劇幻城配套的特殊景觀工程。本鋼結構橋梁外觀設計新穎，所具有的大跨度、變截面、多曲率等特點（圖1），給現場吊裝以及施工帶來極大難度。

圖1 鋼結構景觀橋完成實景

2 施工重點和難點

本項目鋼構景觀橋因獨特的外觀設計，以及地處景區的特殊位置，造成從現場施工組織、準備、分段吊裝、精確定位安裝等各個環節，需要考慮和涉及的內容很多，工作量翻倍。

1）現場水、陸域情況復雜。由于此景觀橋橫跨一期與二期景區之間斗龍港河道，此河道為當地泄洪河道，無法采用圍堰隔斷。并且一期景區已開放接待游客，施工車輛無法進入。諸多因素造成現場施工交通組織困難，如何高效組織施工和交通，成為主要問題。

2）鋼橋分段尺寸劃分與臨時支架設置綜合考慮影響因素多。因鋼構橋劃分的每段較重，且臨時支撐均設置于河道以內，分段對接時，支架稍有歪斜，會造成鋼箱拱肋中心偏移和產生接縫超寬的影響，以及所在河道流速較快，會影響臨時支架的設置和吊裝設備的選擇。

3）現場施工難度大。由于橋梁橫跨斗龍港河道，無支墩，現場無場地，給現場交通線路的布置和機械設備的選擇帶來了困難。

4）預應力錨桿施工難度大。勁性骨架預埋件以及鋼箱結構施工難度大，場地空間狹小，鋼筋設置較密，施工人員吊裝與定位操作難度較大。

3 關鍵施工技術

3.1 設置貝雷鋼便橋作為臨時施工道路

由于鋼構橋的東側墩臺在一期已經開放的景區內，樁機與墩臺施工機械人員無法進入，所以采取在西側二期施工場地駁岸搭設鋼便橋至東側一期景區的方式解決打樁、墩臺施工交通問題，實現施工的快速、經濟、環保。

3.1.1 貝雷鋼便橋施工概況

鋼便橋長72 m，橋面寬4 m。根據現場通行的使用要求，擬定按通行荷載700 kN等級計算設計橋梁。全橋共6跨，每跨跨徑12 m，采取321型雙排單層結構，排間距0.45 m，用支撐架連接。每節桁架梁鋪裝2根標準橫梁，橋面系采用標準橋面板，橋面板長6 m，寬1 m，節間橋面板用U形螺栓連接固定。下部采取φ529 mm鋼管樁結構，鋼管樁6排，1排3根，鋼管樁頂端安放分配梁（雙拼28#工字鋼），高出水面部分使用槽鋼交叉以剪刀撐的方式相互連接，提升鋼便橋橋樁的穩固性。

3.1.2 鋼便橋施工流程

通過汽車吊振動錘打設鋼管樁→安裝貝雷梁→上部橋面結構施工→以此類推施工下一跨結構

3.1.3 鋼便橋施工操作要點

1）樁基選擇。根據工程所處的地質情況，橋樁基選擇直徑529 mm、壁厚8 mm的鋼管樁。

2）沉樁施工。鋼管沉樁施工從現場西岸開始采用DZJ45型振動錘汽車吊吊打工藝。管樁接長時，必須將鋼管對接頭切割平整，確保外圍滿焊，焊縫寬度不小于10 mm。在鋼管對接處，焊縫周圍加焊6塊鋼板，以確保焊接接頭的剛度和強度。

3）棧橋上部結構施工。上部結構鋪裝標準桁架梁，桁架梁標準節段長3 m，一節一節用貝雷銷連接，桁架梁排與排之間用豎向支撐架連接。用汽車吊直接將桁架梁安裝在鋼管樁上的橫向分配梁上，后對桁架梁定位、錨固。橋面上部結構使用的橫向支撐梁是28#工字鋼，每根之間距離1.5 m，并通過U形螺栓與貝雷梁有效固定。橋面系鋪裝標準橋面板，橋面板寬1 m，6 m節段鋪裝4塊，橋面寬4 m。

3.2 分段劃分和臨時支撐的設置

3.2.1 分段劃分和起重船選擇

項目部綜合考量現場河道寬度、深度以及本地區船吊設備現狀，最大化滿足現場分段吊裝條件。主要考慮以下幾個因素：充分考慮本橋的力學特性及造型特點進行合理的分段；劃分的每段長度應結合當地交通運輸限制的要求以及施工現場條件的制約；每段的質量能確保在船吊設備起吊質量范圍內。

根據以上考慮因素，最終確定施工方案為：鋼混結合段、鋼梁段分7段運輸至現場，鋼梁段在現場焊接為3段進行吊裝。先吊裝鋼混結合段，安裝完成后澆筑混凝土，混凝土強度達到規范要求后張拉螺桿，然后吊邊跨的分段，再吊裝中跨合龍（圖2）。

圖2 鋼橋分段示意

現場橋面標高為7.19 m，水面標高約0.7 m。考慮到每節分段的寬度影響，船機起重主臂長最低須達到41 m，吊裝半徑在12 m內。最終充分考慮分段的質量和現場吊裝位置，擬采用1臺80 t船機進行吊裝作業。

3.2.2 分段廠內制作技術要點

本鋼橋先在當地鋼結構工廠內進行胎架施工，后分段運輸進施工現場內進行吊裝定位安裝。在廠內制作完成后必須進行全面鋼結構相關檢驗探傷，每節的規格必須符合以上考慮的因素，同時做好名稱（如A、B、C段）和吊裝方位的標識，并按圖紙設置合龍對準線，考慮吊裝因素對每段構件進行加強處理。為保證鋼橋吊裝定位合龍后尺寸造型符合設計，安裝必須達到現場每段吊裝定位時的相對標高、拱肋的起拱尺寸、段與段之間的預留間隙與鋼廠總裝胎架上的參數保持一致。

3.2.3 分段臨時支撐設置

在東西兩側承臺施工完畢后立即進行臨時支墩安裝，以利于安裝工作的時間節點的銜接。

本工程根據分段方案共設置4 處臨時支架，由φ529 mm×10 mm鋼管現場加工，臨時支架的形式主要是：采用6根φ529 mm×10 mm鋼管組成，鋼管橫橋向單排2根，管中間距為3.1 m，順橋向單排3根，管中間距為1.2 m，頂部采用雙拼36a#工字鋼與鋼管焊接，并在頂部設置14#工字鋼作為鋼凳，且頂部設置2臺30 t液壓千斤頂，作用是進行鋼箱梁吊裝定位后的微調，臨時支架高度方向箱梁底部以下1 m位置（水面以上）各設1道剪力撐和水平撐，高于水面部分采取20#槽鋼剪刀撐連接鋼管樁形成方形矩陣，提高臨時支墩整體的穩定性。

3.2.4 臨時支撐操作要點

1）橋梁上部鋼結構形式為大跨度拱形，中間標準截斷面寬度為6.6 m。考慮公路運輸的最大寬度為7 m，故將鋼箱梁分割為A、B、C這3段安裝，且每段將箱體和挑臂分開運輸。

2）0#臺鋼混結合段與A段連接部位設置1#墩，A段與B段鋼梁連接部位設置2#墩，B段與C段鋼梁連接部位設置3#墩，C段與1#鋼混結合段連接處位于陸地，根據實際質量計算采用單排鋼管樁臨時支墩即可。

3）預拱度考慮橫恒載＋0.5活荷載，跨中為28 mm向兩側拋物線下降，鋼梁制作考慮增加10%，即跨中為31 mm預拱度。

4）按照各斷面計算荷載的1.2倍預堆載，預壓采用的是預制混凝土塊，在墊塊頂部設置吊環，方便吊裝。加載采用浮吊吊裝，人工配合，直至加到預先設定的荷載值。第1次預加壓梁部恒載和模板等活載的25%，持載12 h；第2次加載至75%，持載12 h；第3次加載至90%，持載12 h；第4次加載至設計荷載的120%，持載24 h，此時須增加檢查臨時支墩的變形監測頻率。當確認支墩不發生變形時，在加載完成24 h后進行卸載。

3.3 預應力施工技術

3.3.1 連接構造

預應力錨桿材質為0CrNiMoA，布置思路按照斷面四周設置，錨桿的上端錨固在距離承壓面以上0.5 m的位置，下端錨固在混凝土承臺內，共有此類型螺桿58根，其中西側20根，東側38根。

3.3.2 預應力施工技術

本鋼構橋為實現大跨度河道中無橋墩的設計，鋼-混凝土之間采用預應力錨桿技術，具體是在鋼筋混凝土承臺內部預埋勁性鋼骨架以及下錨梁。預應力螺桿錨固在下錨梁。澆筑鋼混段混凝土前，預先在預應力螺桿外表面涂抹隔離劑，為確保錨桿能在后期張拉時自由伸縮。待結合段混凝土達到強度之后，張拉預應力錨桿，靜載試驗設計：首先張拉到設計荷載的10%，然后分級加載至設計荷載的50%、75%、100%、150%。滿足以下3個條件即為合格：肉眼觀測試件外形無明顯變形；連接板、連接筒、拉桿等探傷質量符合相關要求；螺母、拉桿可順利旋合。φ75 mm拉桿設計荷載800 kN，至此完成結合段施工。

3.4 鋼箱梁的吊裝和定位安裝技術

3.4.1 分段吊裝

鋼構橋在鋼構廠內進行分段后，通過特種運輸車運輸至施工現場指定起吊位置，分段吊裝必須配有專職起重指揮信號工指揮，按照具體工況，本現場配備2名起重信號工，當需要執行某項操作時，信號傳遞路徑是由構件安裝指揮工傳遞至起重船指揮工。在現場吊裝時應重點檢查起吊鋼絲繩，并逐一檢查鎖具，工具，若發現有缺陷瑕疵，立即更換，確保安全后才被允許吊裝操作。另外起吊船的操作必須做到緩慢穩定，船上操作人員相互配合，避免因船的左右搖擺，操作的急緩不定造成吊裝的失穩晃動。

3.4.2 分段定位

分段定位分為開始初步定位和最終精確定位。初步定位由起重船進行。吊裝構件時在臨時支架上先預埋限位板，然后將構件大致吊裝定位。限位板與構件的間隙應控制在5～10 cm。精確定位采用三維方向上進行調整，即在起重船不放鉤的情形下，利用分段合龍附件對千斤頂的垂向、橫向、縱向進行頂升微調，使分段能夠精確合龍，有效縮短操作時間確保安全。

3.4.3 分段連接

鋼箱梁定位后采用手工電弧焊，焊接的技術要求與正式焊接相一致，然后每節之間的環向對接焊縫，頂部與底部板材對接采用CO2氣體保護焊打底，埋弧焊將最終板面填平，中間的腹板采用CO2氣體保護焊焊接。

4 結語

在不能截流的河流上施工大跨度預應力鋼結構景觀橋，我們采取了施工鋼便橋、對橋梁進行分段施工、設置橋梁施工臨時支墩、采用浮吊吊裝鋼箱梁及鋼箱梁在三維方向上精確定位等技術，這些施工技術的成功組合運用，確保了在河道不斷流條件下，景觀鋼構橋的施工工期、質量和安全。得到了當地政府、業主、監理的好評，同時也受到了當地新聞媒體的關注報道。總結的經驗可為今后類似大跨度景觀鋼構橋梁工程不斷流河道的施工提供參考。