立交橋鋼箱梁吊裝施工控制關鍵技術

于洪奎

（中交第二航務工程局有限公司，廣東 深圳 518000）

0 引言

近幾年，立交橋施工工程快速發展，高架橋的鋼箱梁吊裝施工技術越來越受人們的關注。高架橋是一種重要的市政基礎設施，它的施工品質是衡量國家發展的一個關鍵指標。它在人類的發展、人類的生命中發揮重要作用。鋼箱梁具有整體性能好、抗彎抗扭剛度大等優勢，廣泛用于橋梁工程中，但考慮橋梁跨度增大的趨勢，其吊裝施工逐漸成為技術難點。針對目前普遍存在的高架橋施工機制不健全，造成高架橋的損傷、橋面塌陷、增加橋面維修成本、影響行車安全等問題。為更好地進行高架橋鋼箱梁的吊裝施工，必須對立交橋鋼箱梁吊裝施工控制設備進行規范化處理，優化使用流程，以提高立交橋鋼箱梁使用年限。在這一基礎上，該文探討了立交橋鋼箱梁吊裝施工控制關鍵技術，并對其進行了科學的選取與優選，以達到改善其安全性、防止路基塌陷所造成的危險、降低交通事故的目的。

1 工程實例

該文研究對象為某高架橋，交通通行狀況良好，該匝橋分四跨，步跨為45m+74m+74m+45m，上部為變截面連續鋼箱梁，最大梁高為3.5m，下部為獨柱花瓶墩，墩直徑為2m。立交橋內匝道橋共8組，第一組為3×30m的鋼箱梁橋，該橋型在圓曲線上，在緩和曲線上，縱截面在=1800m的垂直曲線上；將對立交橋鋼箱梁吊裝邊梁分成5個部分，每部分長10余米，重約9t，在立交橋中部設兩個對稱的懸吊節段和小節段鋼梁塊段，全長55.44m，質量大約59.88t，中部閉合大節段的全長54.54m，質量大約54.62t。

2 施工準備

2.1 施工設備準備

基于此需要對立交橋鋼箱梁吊裝施工設備進行優化，針對立交橋鋼箱梁吊裝施工資源的分配管理方面，要以匹配為先決條件，對材料設備進行規范。根據立交橋鋼箱梁吊裝施工建設的進展情況，對立交橋鋼箱梁吊裝施工控制設備進行匯總，具體設置見表1。

基于表1對立交橋鋼箱梁吊裝施工設備進行規范，將立交橋鋼箱梁吊裝鋼結構分段數值進行計算，然后制成分段結構。

表1 立交橋鋼箱梁吊裝施工控制設備匯總

2.2 鋼箱梁材料準備工作

鋼箱梁的制造應當符合《低合金高強度結構鋼》（GB/T1591—2018）技術標準。應用Q345C鋼材、直徑為20mm和15mm的圓柱頭焊釘。焊接操作可設置在坡口角的位置，在U型加勁肋和頂板之間保持縫隙在0.5mm以內，以提升箱梁結構的抗疲勞能力，在焊縫結構端應當充分打磨順滑。采用氣體保護焊接的方式連接鋼箱梁和梁段。

在鋼箱梁制造之后還需要根據施工的需要對鋼箱梁進行分塊處理，以方便運輸及后續施工。在分塊的過程中應該考慮避開支座、梁體等加強年結構進行分割。除此之外，其還需要考慮在施工及運輸過程中起吊設備可承載、運輸的最大質量，避免因鋼箱梁過重而導致起吊裝置失效，對設備和鋼箱梁材料造成損壞。在分塊時應考慮運輸線路和安裝現場可允許梁塊的最大尺寸，在滿足所有條件的前提下，還要以分割焊縫最小為原則。根據上述原則，該文在分塊過程中遵循頂底板拼接焊縫錯開距離不小于200mm、最大吊裝質量為65.6t等原則，將每個鋼箱梁分為8個吊裝塊。該文采取的鋼箱梁分塊部分劃分參數見表2。

表2 鋼箱梁部分分塊部分劃分參數

2.3 鋼箱梁材料后續加工及運輸

完成對鋼箱梁構建的加工后，為檢驗其是否符合要求，應該對其展開測試，即對其進行試拼裝，通過該種方法及時對試件進行檢查，避免其運輸到現場后發現其存在質量缺陷。在試拼裝時，先對其長度進行測量，即應使兩相鄰吊點的縱距偏差大于3mm，其每個鋼箱梁構件的長度偏差允許其大于20mm。然后檢查其是否彎曲，即其梁段中心軸線與橋軸的中心線之間的偏差應該大于1mm，梁頂端接口之間的偏差應該不大于2mm，在梁段匹配接口處安裝配件后，其板面的高低差應該不大于1.5mm。待一切檢查完畢后，即可判斷其符合要求，可將其運輸到施工現場進行應用。在運輸的過程中，應該避免構件之間因激烈碰撞而出現形變的情況發生。因此需要在運輸前對運輸車輛進行布置，即鋪設墊木以防止其與車輛平板之間的摩擦碰撞。除此之外，為避免因車輛劇烈晃動導致構件之間碰撞問題的發生，可在構件和運輸車輛平板之間用鋼絲繩進行固定，司機在運輸的過程中也應平穩行駛，以減少構件損傷。

3 吊裝施工控制關鍵技術

上述立交橋鋼箱梁制造還需要對施工技術進一步優化，以提升施工質量，因此該文分析了立交橋鋼箱梁吊裝施工控制關鍵技術。

吊裝施工對場地的承載能力要求較高，計算履帶吊機自重和配重以及吊重的總和，重約869t。吊機履帶與地面接觸面積約為23.28m，增加受力面積，鋪設4塊路基板，使接地面積增加到72m，此時對地壓強為12.07t/m，根據施工安全標準，以1.5倍要求地基承載能力為18.1t/m。在吊裝場地原地面的連鎖塊處鋪設1層鋼板，然后鋪設路基板。在其他原地面處鋪設2層柵欄板，澆灌混凝土后鋪設1層鋼板，再鋪設路基板。檢測處理后地基承載力達到27.1t/m，可以滿足施工要求。

在對立交橋鋼箱梁吊裝施工控制方法進行優化的過程中，可采用有限元軟件進行獨立建模，展示三維界面。在進行立交橋鋼箱梁吊裝施工控制過程中，需要對匝道橋傾覆軸線進行最優選取，保證傾覆軸線是橋臺外側支座連線，即2號和6號支座連線為傾覆軸線。傾覆軸平面示意圖如圖1所示。

圖1 立交橋傾覆軸平面示意圖

基于立交橋傾覆軸平面示意圖，計算立交橋鋼箱梁吊裝施工過程中的橫向最不利車道位置到傾覆軸線的垂直距離，立交橋的集中荷載采用直線內插值取為240kN。計算立交橋鋼箱梁吊裝各支座到傾覆軸的距離所需要的各數據見表3。

表3 立交橋鋼箱梁吊裝各支座到傾覆軸的距離（m）

當鋼箱梁在移位裝置上到位后，完成單獨的分段的吊裝工作，然后進行鋼箱梁分段的滑動，直至滑出下一根鋼箱梁的位置后，再進行前一次的工作。

4 立交橋鋼箱梁吊裝施工

根據上述要求，對立交橋鋼箱梁吊裝施工控制技術進行實際應用。制作的鋼箱梁為梁高1.6m、頂部9.3～11.2m的三箱室，其底厚16mm、25mm、腹厚16mm、20mm、頂部壁厚16mm和25mm。

由于施工現場限制，起重機工作半徑較大，需要對車輛進行交通疏導。在主塔上的吊裝工作持續4～5小時，單根梁的起重需要4.5小時左右。在一次施工期間，主塔的框架時間太短。利用可移動支架的搭橋方式，將北塔無索區的鋼箱梁進行吊裝。

為了能夠較好地對立交橋進行抗震程度的檢測，該文設置了表4的參數。

表4 立交橋鋼箱梁吊裝施工相關系數參數設置

立交橋鋼箱梁吊裝施工鋼管樁和鋼箱梁的連接都是以鉸鏈形式進行的。鋼管樁和樁頭、過道梁采用剛接的方式。滑移方案使用縱向滑道或橫向滑道，滑軌采用1.5m長度的板件模型。

立交橋鋼箱梁吊裝中的受力進行分析，側跨所承擔的外力主要是起重機自身質量和中跨度較大的部分。立交橋鋼箱梁吊裝的各個受力和變形檢驗的計算結果見表5。

表5 立交橋中跨大節段吊裝引起的邊跨控制截面應力變化

在立交橋鋼箱梁吊裝斷面上，由于邊跨整體的受力程度仍然很小，因此選取中跨斷面作為受力監控斷面，對其進行變形監控和立交橋鋼箱梁吊裝施工控制。經測量發現，跨中斷面的受力變化沒有超出理論值，而立交橋中跨度較大節段的受力控制斷面的偏移也在可接受的范圍之內。

基于上述受力分析，確定鋼箱梁吊裝施工的適用性，按照既有方案進行施工。在常見的施工過程中，大部分都會采用在各環形開口處布置一列井字型支撐的方式促進施工，但這種支撐結構并不穩定。為進一步保障施工的安全性，該文采用滿堂支架的方式進行支撐。此種架構采用半幅搭設、半幅通車的方式進行構建，即在中間預留8m寬的行車道路用于施工材料的運輸，以保證在施工過程中材料的及時供給。在搭建過程中要注意做好現場的考量，選擇合適的方式做好相應構建工作，對安裝基礎不符合要求的位置要先做好承載鋼筋混凝土的基礎，然后根據橋梁中心線、臨時支撐軸線墩的軸線及單元塊的劃分情況確定支架的橫縱坐標及標高。待搭建完畢后，還應做好相應車輛的疏導工作，避免車輛撞擊支撐架構。鋼梁由350t汽車吊配合200t汽車吊配合完成進場，經過千斤頂的微調，在線路上進行定位，并在現場進行焊補。經過表面檢驗和檢測，最終進行表面處理，再進行支架和輔助構件的安裝。將鋼箱梁從胎架上吊起20cm，停置5分鐘，檢查吊耳、吊索、鋼箱梁的平衡狀態，確定正常后提升到指定位置上方0.5m處，控制倒鏈微調。將鋼箱梁放置起到支撐位置時，需要將設備與預設的中線對齊，并利用繩索對鋼箱梁進行固定保證，立交橋鋼箱梁吊裝與橋面中線處基本對齊，同時橫梁與支承的位置對齊，在立交橋鋼箱梁吊裝下落時會產生一定的滑移現象。為解決上述問題，可以在換位機中預先安裝擋板墊塊，并在位移機構前面預先用鋼板焊接起設備。立交橋鋼箱梁吊裝在下降至位移裝置的上部時，要逐步進行卸載，認真進行支架的檢驗，并請專業人員進行支架立柱等關鍵受力部分的焊接，以保障支架的安全性。然后自南向北開始安裝，待第一片鋼梁安裝完成后，汽車吊后退安裝第二片鋼梁，直至8片鋼梁全部安裝完畢后移至對向主干道上，再自北向南重復上述操作，完成另一側安裝。主道的16片鋼梁完成安裝后，轉至其他匝道，各完成2片鋼梁安裝。

立交橋鋼箱梁吊裝施工技術的流程如圖2所示。

圖2 立交橋鋼箱梁吊裝施工流程圖

5 結語

該文針對高架橋鋼箱梁吊裝施工控制技術的研究，探討了影響該技術的關鍵因素，并根據該項目的具體特點和要求，結合同類項目的成功實踐，給出了較為科學的鋼箱梁吊裝施工技術措施，采用科學的技術措施，嚴格監控施工的材料，選用合適的施工工藝，對大橋鋼箱梁的吊裝施工控制技術進行優化和完善，以更好地保障立交橋結構安全，促進交通運輸行業的發展。