山區(qū)狹小場(chǎng)地組合鋼梁整孔纜索吊裝施工技術(shù)

2023-01-01 00:00:00侯永濟(jì)

工程機(jī)械與維修 2023年4期

摘要：以景海高速公路瀾滄江大跨度上承式鋼箱拱橋?yàn)槔?，詳?xì)闡述山區(qū)狹小場(chǎng)地條件下，采用纜索吊整孔吊裝技術(shù)施工引橋的技術(shù)要點(diǎn)，包括鋼梁制作、纜索吊機(jī)、拼裝平臺(tái)、整孔組拼、起吊及定位、焊接涂裝等，相關(guān)施工技術(shù)可為類似的吊裝施工提供參考。

關(guān)鍵詞：山區(qū)；狹小場(chǎng)地；組合鋼梁；纜索吊裝；施工技術(shù)

0 " 引言

在地形坡度較陡、施工場(chǎng)地受限的山區(qū)場(chǎng)地條件下修建跨越大江大河的特大橋，引橋部分施工經(jīng)常面臨施工便道修建難度大、征地拆遷困難費(fèi)用高，以及支架與施工平臺(tái)等臨時(shí)設(shè)施工程量大、成本高等難題。纜索架橋設(shè)備具有跨越能力大、水平和垂直運(yùn)輸機(jī)動(dòng)靈活、適應(yīng)性廣等優(yōu)點(diǎn)，因此目前在修建公路拱橋時(shí)較多采用纜索吊裝施工法[1]。

本文以景海高速公路瀾滄江大跨度上承式鋼箱拱橋?yàn)槔敿?xì)闡述山區(qū)狹小場(chǎng)地條件下，采用纜索吊整孔吊裝技術(shù)施工引橋的技術(shù)要點(diǎn)。

1 " 工程概況

景海高速瀾滄江特大橋跨越瀾滄江，主橋?yàn)?00m跨徑上承式鋼箱拱橋，小里程方向?yàn)榫昂榘?，大里程方向?yàn)檑潞０?。景洪岸引橋左右幅布?×40m結(jié)構(gòu)連續(xù)鋼板組合梁橋，橋梁寬度12.5m，勐海岸引橋左右幅為2×40m結(jié)構(gòu)連續(xù)鋼板組合梁橋，橋梁全長(zhǎng)523m（含兩岸橋臺(tái)），單幅橋梁寬度12.5m。

引橋鋼板組合梁的鋼梁結(jié)構(gòu)常規(guī)施工方法，為支架法汽車起重機(jī)吊裝或頂推法。橋位位于山間河谷凹地內(nèi)，地形起伏較大，兩岸山地斜坡自然坡度為15°～40°，局部較陡，受場(chǎng)地條件限制，施工便道、鋼梁支架、頂推平臺(tái)等臨時(shí)結(jié)構(gòu)修建難度大、成本高、工期長(zhǎng)。

針對(duì)以上特點(diǎn)，結(jié)合主橋鋼箱拱，采用斜拉扣掛法纜索吊機(jī)架設(shè)的施工方法，經(jīng)過(guò)對(duì)比分析，將纜索吊機(jī)吊裝覆蓋范圍擴(kuò)大至全橋，將纜索吊機(jī)纜塔基礎(chǔ)設(shè)置在兩岸重力式橋臺(tái)之上，將引橋0#臺(tái)至1#墩跨鋼梁作為引橋其余梁跨鋼梁的拼裝平臺(tái)，投入較小的費(fèi)用即可解決引橋組合梁鋼梁結(jié)構(gòu)吊裝問題。

2 " 工藝原理

將纜索吊機(jī)纜塔基礎(chǔ)設(shè)置在兩岸重力式橋臺(tái)之上，將纜索吊機(jī)吊裝覆蓋范圍擴(kuò)大至全橋。引橋0#臺(tái)至1#墩跨鋼梁采用支架法，利用汽車起重機(jī)散拼安裝，將其作為引橋其余梁跨鋼梁的拼裝平臺(tái)。橫跨0#臺(tái)至1#墩跨拼裝平臺(tái)，安裝龍門起重機(jī)作為輔助拼裝的起重設(shè)備，以一個(gè)單幅跨為起吊單元組拼其余引橋鋼梁，利用纜索吊整孔起吊安裝。纜索吊機(jī)立面布置如圖1所示。

3 " 施工工藝流程

施工工藝流程見圖2。

4 " 施工工藝與操作要點(diǎn)

4.1 " 施工準(zhǔn)備

4.1.1 " 鋼梁制造

鋼梁在鋼結(jié)構(gòu)制造廠內(nèi)加工制造，為滿足運(yùn)輸要求，鋼梁進(jìn)行橫向分塊、縱向分段制造。鋼梁制造完成后，經(jīng)自檢場(chǎng)驗(yàn)合格并報(bào)駐場(chǎng)監(jiān)理工程師驗(yàn)收合格，最后方可進(jìn)行后續(xù)工序。需要注意：應(yīng)在梁上涂刷桿件發(fā)送號(hào)、尺寸、質(zhì)量、件號(hào)和收發(fā)貨地點(diǎn)。

4.1.2 " 纜索吊機(jī)準(zhǔn)備

纜索吊機(jī)系統(tǒng)作為上部結(jié)構(gòu)施工的起重設(shè)備[2]，其吊裝范圍覆蓋整個(gè)特大橋，起吊對(duì)象主要包括兩側(cè)鋼箱拱節(jié)段、拱肋風(fēng)撐、拱上立柱、主橋及引橋鋼梁、預(yù)制混凝土橋面板等。

纜索吊機(jī)主要由錨碇系統(tǒng)、扣纜塔系統(tǒng)、纜索系統(tǒng)、風(fēng)纜系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)等組成。主跨為518.0m，景洪岸邊跨為100.0m，勐海岸邊跨為149.2m。纜索吊機(jī)的額定吊裝質(zhì)量為2×130t，額定吊裝質(zhì)量位于跨中時(shí)主索最大矢跨比為1/13.5，最大矢高為38.37m。

景洪岸A纜塔位于0#橋臺(tái)上面，上下游塔柱中心間距為18.5m，塔高為80.16m。勐海岸B纜塔位于6#橋臺(tái)上面，上下游塔柱中心間距為18.5m，塔高為75.32m。單個(gè)塔柱截面尺寸為4.0m（順橋向）×3.0m（橫橋向）。

4.1.3 " 施工測(cè)量準(zhǔn)備工作

在每個(gè)鋼梁節(jié)段上設(shè)置永久測(cè)量點(diǎn)，用于在鋼梁節(jié)段架設(shè)安裝過(guò)程中的測(cè)量定位。

4.2 " 0至1#跨鋼梁架設(shè)及拼裝平臺(tái)施工

4.2.1 " 0至1#跨拼裝平臺(tái)布置

拼裝平臺(tái)采用“引橋鋼縱梁+貝雷梁+鋼管樁”支架結(jié)構(gòu)，貝雷梁設(shè)置在鋼縱梁中間（橋梁中心線上）。貝雷梁兩端通過(guò)分配梁立于0#橋臺(tái)和1#橋墩蓋梁上，中間設(shè)置兩排鋼管樁，順橋向間距為12m，橫橋向間距為2.5m。

鋼縱梁分左右兩幅立于0#橋臺(tái)和1#橋墩上，橫橋向設(shè)置6排鋼管樁，順橋向?yàn)閮膳牛摴茼敳烤O(shè)置分配梁，鋼管支架通過(guò)連接系連成整體。鋼縱梁與貝雷梁頂部安放工20b型鋼+10mm鋼板。鋼管樁均焊接在混凝土擴(kuò)大基礎(chǔ)預(yù)埋件上面。拼裝平臺(tái)臨時(shí)支墩利用汽車起重機(jī)安裝。

4.2.2 " 安裝支座

組合梁支座采用圓形水平力分散型橡膠支座，在澆筑支座墊石時(shí)預(yù)埋下鋼板。在鋼梁底板下方支座的設(shè)計(jì)位置預(yù)先安裝鋼梁靴，支座與鋼梁靴和下預(yù)埋鋼板之間采用連續(xù)角焊縫固定，焊縫高度為10mm。鋼梁節(jié)段吊裝前，對(duì)墊石上下預(yù)埋鋼板進(jìn)行復(fù)測(cè)檢查，符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求后，進(jìn)行支座安裝。

4.2.3 " 用汽車起重機(jī)散拼架設(shè)0至1#跨鋼梁

采用130t汽車起重機(jī)完成0至1#跨鋼梁節(jié)段的吊裝。

4.2.4 " 用龍門起重機(jī)組拼安裝

在橫跨0#臺(tái)至1#墩跨拼裝平臺(tái)，安裝32t龍門起重機(jī)，將其作為輔助拼裝的起重設(shè)備。

4.3 " 整孔組拼、起吊引橋鋼梁

利用0至1#跨鋼梁作為拼裝平臺(tái)，以一個(gè)單幅跨為起吊單元組拼其余引橋鋼梁，利用纜索吊整孔起吊安裝。

4.3.1 " 搭設(shè)拼裝胎架

在0至1#跨拼裝平臺(tái)上搭設(shè)拼裝胎架，采用2HN500型鋼作為總拼胎架。在胎架上設(shè)置縱、橫基線和基準(zhǔn)點(diǎn)，以控制鋼梁兩端的位置和高度，確保各部位尺寸和立面線形[3]。做出胎架的地樣中線，根據(jù)每輪次總拼需要做出每節(jié)段鋼梁定位邊線，同時(shí)設(shè)置沉降觀測(cè)點(diǎn)。對(duì)胎架整體受力進(jìn)行校核，并在拼裝過(guò)程中對(duì)胎架控制點(diǎn)進(jìn)行隨時(shí)觀測(cè)，避免鋼梁節(jié)段將胎架壓變形，造成拼裝線形發(fā)生偏差。每處鋼梁均需設(shè)置長(zhǎng)度、標(biāo)高、軸線測(cè)量控制點(diǎn)。

4.3.2 " 鋼梁組拼

先設(shè)置胎架縱向中心線（即x軸）為縱向基準(zhǔn)線，選取坐標(biāo)原點(diǎn)及y軸，做好地樣標(biāo)記，然后采用32t龍門起重機(jī)，將鋼梁對(duì)好地樣坐標(biāo)放置于總拼胎架上。根據(jù)總拼控制點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行精確定位后，在縱向及橫向設(shè)置限位擋塊，側(cè)面支撐錨固，保證在安裝橫梁時(shí)不發(fā)生側(cè)移及轉(zhuǎn)向。鋼梁總拼出胎后，對(duì)胎架進(jìn)行調(diào)整和檢測(cè)，做好檢測(cè)記錄，確認(rèn)合格后方可進(jìn)行下一輪次的組拼。

4.3.3 " 鋼梁吊裝架設(shè)

已組拼完成的鋼梁吊裝節(jié)段在0至1#拼裝平臺(tái)上起吊，提升距地面一定高度后（原則為運(yùn)行過(guò)程中超過(guò)其他構(gòu)造物一定高度），停止提升，啟動(dòng)纜索吊牽引系統(tǒng)，讓鋼梁節(jié)段往安裝位置運(yùn)行。

運(yùn)行過(guò)程中，注意四吊點(diǎn)的同步性。當(dāng)鋼梁節(jié)段到達(dá)安裝位置正上方時(shí)停止運(yùn)行，然后四吊點(diǎn)同時(shí)緩慢下落。當(dāng)鋼梁節(jié)段后端與已安裝節(jié)段的接口在同一水平高度時(shí)停止下落，調(diào)整角度。啟動(dòng)鋼梁節(jié)段前端纜索吊吊鉤，使鋼梁前端緩慢下降，后端兩吊點(diǎn)根據(jù)情況進(jìn)行位置調(diào)整。

當(dāng)待安裝鋼梁節(jié)段后端和已架設(shè)鋼梁前端基本對(duì)齊時(shí)，吊鉤及天車停止運(yùn)行，用倒鏈調(diào)整鋼梁節(jié)段的位置和角度，將鋼梁節(jié)段與已架設(shè)節(jié)段匹配件緊密貼合，利用沖釘?shù)裙ぞ?，將連接螺栓穿入，使鋼梁節(jié)段固定到設(shè)計(jì)位置。

4.4 " 鋼梁橋位焊接、涂裝

4.4.1 " 鋼梁橋位焊接

鋼梁吊裝至設(shè)計(jì)標(biāo)高，與前一梁段臨時(shí)連接后，在合適的溫度區(qū)間，調(diào)整梁段高程、斜率及與前一梁段間縫寬至設(shè)計(jì)值，精確定位，進(jìn)行全截面連接[4]。

鋼梁節(jié)段吊裝到位后，按照腹板→頂板→底板的順序連結(jié)匹配。定位接口時(shí)，宜先固定剛性較大的拐角部位（腹板與底板角部、腹板與頂板角部），然后固定其他位置。

焊接方法采用CO2氣體保護(hù)焊，并按照焊接工藝評(píng)定進(jìn)行焊縫檢查。焊后焊縫余高進(jìn)行全部鏟除或磨平。焊縫外觀要求將焊接飛濺、熔渣清除干凈。焊縫返修次數(shù)不得超過(guò)2次[5]。

4.4.2 " 焊縫涂裝

清理表面，并進(jìn)行除銹。對(duì)有銹蝕處采用手工除銹，使清潔度達(dá)到St3.0級(jí)，粗糙度為40～70μm。周邊涂層打磨出坡度，使其顯示不同漆層的層面[6]，除銹后用除塵器清除全部灰塵。然后對(duì)周邊涂層實(shí)施保護(hù)，按外表面涂層體系進(jìn)行補(bǔ)涂裝。

4.4.3 " 拆除0至1#跨臨時(shí)支墩

鋼梁焊接涂裝完成之后即可拆除0至1#跨臨時(shí)支墩，支架拆除順序?yàn)橛煽缰兄Ъ芟騼啥酥Ъ懿鸪２捎没鹧媲懈顣r(shí)，不得傷害鋼梁油漆[7]。拆除過(guò)程中，用倒鏈葫蘆拉近，以防立柱傾倒引發(fā)安全隱患。桿件拆除時(shí)不得碰撞鋼梁[8]。

5 " 結(jié)束語(yǔ)

該施工技術(shù)在景海高速公路瀾滄江特大橋引橋鋼板組合梁的鋼梁吊裝中應(yīng)用，自2021年2月開始吊裝施工，2021年4月吊裝完成，吊裝施工進(jìn)展順利，鋼梁安裝各項(xiàng)控制指標(biāo)均符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，得到了業(yè)主和上級(jí)主管部門的好評(píng)。

新建鐵路麗江至香格里拉線站前工程LXZQ-3標(biāo)金沙江特大橋，橋梁中心里程為DK51+740，橋梁全長(zhǎng)882.5m。將景海高速公路瀾滄江特大橋采用的纜索吊整孔吊裝施工技術(shù)，應(yīng)用在LXZQ-3標(biāo)金沙江特大橋工程中，確保了大橋順利施工，大大提高了施工工期，有效節(jié)約了成本，可為類似工程提供了參考與借鑒。

參考文獻(xiàn)

[1] 余永亮，莊宏飛，馬增權(quán)，等.大跨度拱橋纜索吊裝系統(tǒng)施工

技術(shù)分析[J].工程與建設(shè)，2022，36（1）：149-152.

[2] 謝瑋.恩黔高速龍橋特大橋施工關(guān)鍵技術(shù)[J].交通科技，2016

（3）：70-72.

[3] 劉建生.淺談鋼箱拱橋施工成型精度控制[J].城市建設(shè)理論研

究（電子版），2015（10）：3330-3331.

[4] 王凌波，劉鵬，李源，等.寬幅鋼箱梁斜拉橋懸拼匹配技術(shù)研

究[J].中國(guó)公路學(xué)報(bào)，2016，29（12）：102-108+141

[5] 陳吉娜，張志國(guó)，楊娟.波紋鋼腹板梁剪切受力特性分析[J].

鋼結(jié)構(gòu)，2009，24（3）：50-51+57.

[6] 李勝.跨G55高速公路分離式立交橋鋼混組合箱梁施工技術(shù)