城市高架橋鋼箱梁吊裝施工技術(shù)應(yīng)用探析

摘要：高架橋作為城市交通網(wǎng)絡(luò)重要組成部分，可以充分利用土地，有效減輕交通壓力，提升通行效率。鋼箱梁具有外觀平整、主梁跨度大、力學(xué)性能優(yōu)異、利于縮短工期等特點(diǎn)，在城市高架橋建設(shè)中得到了廣泛應(yīng)用。結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目展開研究，進(jìn)一步分析城市高架橋鋼箱梁吊裝施工技術(shù)的具體要點(diǎn)，可為后續(xù)城市高架橋建設(shè)提供參考借鑒。

關(guān)鍵詞：城市高架橋；鋼箱梁；吊裝施工；應(yīng)用探析

0" "引言

高架橋作為現(xiàn)代城市立體交通體系的核心部分，其建設(shè)質(zhì)量直接影響著城市交通水平的高低。鋼箱梁吊裝施工技術(shù)具有技術(shù)先進(jìn)、應(yīng)用效果好、采用范圍廣等諸多優(yōu)勢(shì)，合理應(yīng)用該技術(shù)，有助于提高高架橋項(xiàng)目的施工質(zhì)量和施工效率。本文結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目展開研究，進(jìn)一步分析城市高架橋鋼箱梁吊裝施工技術(shù)的具體要點(diǎn)，為后續(xù)城市高架橋建設(shè)提供參考借鑒。

1" "項(xiàng)目概述

本文研究的施工對(duì)象是B市某高架橋項(xiàng)目。該項(xiàng)目主梁選擇采用簡(jiǎn)支鋼箱梁結(jié)構(gòu)，橫跨既有道路。為了更好的支撐梁體，在其兩側(cè)各建造6個(gè)支座，尺寸約為58cm×17cm。整個(gè)項(xiàng)目的總長(zhǎng)約為2.6km，鋼箱梁部分中心線長(zhǎng)為58.9m，寬度為12.7m，以三箱單室截面，高度約為3.3 m。

2" "施工準(zhǔn)備工作

2.1" " 物資準(zhǔn)備

鋼箱梁吊裝過程中，會(huì)使用到種類繁多的物資，科學(xué)高效的準(zhǔn)備物資，是項(xiàng)目正常推進(jìn)的基礎(chǔ)。因此在施工開始前務(wù)必科學(xué)、高效的完成物資準(zhǔn)備工作。其內(nèi)容主要包括以下兩個(gè)方面：

一是機(jī)械設(shè)備的準(zhǔn)備。鋼箱梁吊裝會(huì)頻繁用到大型吊裝設(shè)備，主要是起重機(jī)。首先要根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況、項(xiàng)目的具體需求等因素，選擇最符合本項(xiàng)目施工要求型號(hào)的起重機(jī)。本項(xiàng)目根據(jù)前期規(guī)劃研究，選擇使用1臺(tái)履帶起重機(jī)。接下來認(rèn)真檢查準(zhǔn)備入場(chǎng)的起重機(jī)，主要排查其是否存在故障或者故障隱患，確保其能連續(xù)正常運(yùn)行且功能保持完整方能入場(chǎng)。最后，使用大型運(yùn)輸車輛將起重機(jī)運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)制定區(qū)域，對(duì)其進(jìn)行固定，并檢查固定效果，避免發(fā)生松動(dòng)情況，為后續(xù)鋼箱梁吊裝作業(yè)做好準(zhǔn)備。

二是施工材料準(zhǔn)備。在鋼箱梁吊裝作業(yè)過程中，需要質(zhì)量?jī)?yōu)異的混凝土、鋼筋等材料。鋼箱梁本身的制作同樣需要性能優(yōu)異的鋼絲繩，鋼絲繩的質(zhì)量決定了再吊裝過程中安全性。在鋼絲繩的選擇方面，主要是根據(jù)1個(gè)鋼箱梁段的最大重量來選擇。在本項(xiàng)目中1個(gè)鋼箱梁的最大質(zhì)量約為160t，設(shè)置4個(gè)吊裝點(diǎn)，每個(gè)吊裝點(diǎn)受力約為40t。為此鋼絲繩的抗拉強(qiáng)度需超過1700MPa，長(zhǎng)度為28～32m，共需要6根，其中4根安裝在吊裝設(shè)備上，2根作為備用，兩根相連的鋼索夾角約為60°。

2.2" " 人員準(zhǔn)備

人員作為工程建設(shè)項(xiàng)目實(shí)際的參與者，其技術(shù)水平直接影響著整個(gè)項(xiàng)目的施工水準(zhǔn)。因此在鋼箱梁吊裝作業(yè)開始以前，需要從以下幾點(diǎn)做好人員的準(zhǔn)備工作：

一是在技術(shù)人員和施工隊(duì)伍選擇上必須精益求精，結(jié)合項(xiàng)目的實(shí)際情況和施工要求，針對(duì)性的選擇人員和隊(duì)伍，確保可以勝任此項(xiàng)施工任務(wù)。

二是開展針對(duì)本工程的技術(shù)培訓(xùn)，介紹本工程的施工方案和技術(shù)方案。針對(duì)難度較高或比較新的技術(shù)需要進(jìn)行專題培訓(xùn)，以確保施工參與人員理解透徹。

三是開展全面系統(tǒng)的施工安全培訓(xùn)，通過培訓(xùn)使施工人員掌握施工現(xiàn)場(chǎng)安全相關(guān)知識(shí)，提高人員的安全責(zé)任意識(shí)，確保所有現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員都能遵守相關(guān)的現(xiàn)場(chǎng)安全規(guī)章制度，接受安全責(zé)任管理，不發(fā)生安全事故，保障工程項(xiàng)目的有序開展[1]。

2.3" " 場(chǎng)地準(zhǔn)備

為確保項(xiàng)目的順利進(jìn)行，在開工前應(yīng)做好施工的場(chǎng)地準(zhǔn)備工作。根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)劃要求，明確符合施工需求的場(chǎng)地范圍，并在施工場(chǎng)地外側(cè)設(shè)置符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求的隔板，把施工場(chǎng)地和外部進(jìn)行隔離，避免內(nèi)外互相干擾。在施工場(chǎng)地的出入口，設(shè)置門衛(wèi)室，安排人員提前進(jìn)駐，所有項(xiàng)目參與人員進(jìn)出現(xiàn)場(chǎng)都需要嚴(yán)格檢查。要求進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)人員必須佩戴安全帽，施工人員著安全服，無關(guān)人員不得入內(nèi)，避免出現(xiàn)安全事故。離開施工場(chǎng)地的人員和車輛也要進(jìn)行排查，防止現(xiàn)場(chǎng)施工物資丟失。

2.4" " 地基處理

在項(xiàng)目地基處理過程中，需要注意以下內(nèi)容：在既有道路區(qū)域內(nèi)，需要澆筑一定量的C20混凝土，用來澆筑條形基礎(chǔ)，其寬度與路面相同；在新建道路區(qū)域內(nèi)，先要翻松施工范圍內(nèi)的土壤，深度控制在0.4m左右，接著在土壤里注入5%的水泥。通過碾壓操作使土壤強(qiáng)度達(dá)到200kPa后，建造厚度12cm、寬度3m的混凝土條形基礎(chǔ)。

根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，考慮到構(gòu)建物的受力情況，可以把條形基礎(chǔ)設(shè)定為8m×1.2m×0.4m、1.5m×1.2m×0.5m、9m×1m×0.3m等3種類型。所有條形基礎(chǔ)都使用C20混凝土，并輔以12mm規(guī)格的鋼筋網(wǎng)。另外，本項(xiàng)目在施工過程中有可能發(fā)生碰撞，所以在基礎(chǔ)實(shí)際建設(shè)時(shí)，高度應(yīng)比最初設(shè)計(jì)值加高0.2m，以有效提升基礎(chǔ)的防撞性[2]。

3" "鋼箱梁吊裝施工流程

3.1" " 施工方案

本項(xiàng)目施工地點(diǎn)位于B市中心區(qū)域的主干道上，日常車流量很大，且跨越地段為高速的橋梁部分，這很大程度上增加了施工難度。為了減少項(xiàng)目施工對(duì)附近交通的影響以及對(duì)周圍橋梁結(jié)構(gòu)的破壞，規(guī)劃設(shè)計(jì)單位設(shè)計(jì)了3套方案，分別是分片吊裝方案、分段吊裝方案及頂推方案，專家組經(jīng)過對(duì)比研究，從施工難易度、工期、成本等角度充分考慮后，決定采用分片吊裝方案。

在項(xiàng)目施工中，為保證施工區(qū)域既有道路可以正常運(yùn)行，并更好的保護(hù)既有橋梁結(jié)構(gòu)不受到損傷，傳統(tǒng)做法是在既有橋梁上面搭建支撐結(jié)構(gòu)。而采用鋼箱梁吊裝施工法就不需要如此麻煩，只需在既有橋梁的側(cè)面固定起重機(jī)，分3次吊裝3片鋼箱梁，然后將鋼箱梁和橫隔梁焊接成一個(gè)整體。

為確保吊裝作業(yè)的順利進(jìn)行，每片鋼箱梁進(jìn)行吊裝時(shí)，附近區(qū)域都需要封閉交通1h左右，且在施工現(xiàn)場(chǎng)也要盡量將附近車輛和人員清場(chǎng)。在焊接過程中，可將周圍交通恢復(fù)正常通行狀態(tài)。但仍需要做好作業(yè)防護(hù)措施，避免發(fā)生安全事故。

3.2" " 鋼箱梁分段

在開工前，建設(shè)單位需要聯(lián)系工廠按照施工要求建造預(yù)制鋼梁，然后將其運(yùn)送到施工現(xiàn)場(chǎng)。為保護(hù)施工現(xiàn)場(chǎng)周圍自然環(huán)境，盡量避免在現(xiàn)場(chǎng)制作鋼梁[3]。為了便于車輛運(yùn)輸，需要在鋼梁橫向分箱室制作，在箱梁縱向分成3段，每段長(zhǎng)度約為20m。分批將各段的梁體運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)后再組裝成一個(gè)整體，構(gòu)建成對(duì)應(yīng)的單箱室。本項(xiàng)目各片鋼箱梁參數(shù)見表1。

需要注意的是，車輛將各片鋼箱運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)后，各片鋼箱需要在吊裝平臺(tái)上組裝成一個(gè)整體。各片接頭的對(duì)接是關(guān)鍵之處，如果對(duì)接過程不當(dāng)，就有可能引發(fā)鋼箱梁形變，從而影響梁體的應(yīng)用效果。

為了確保各片鋼梁能夠順利對(duì)接，需要使用專業(yè)的接頭對(duì)接設(shè)備。采用該設(shè)備操作簡(jiǎn)單，對(duì)接效果好，可以避免出現(xiàn)對(duì)接事故。

3.3" " 鋼箱梁制作

鋼箱梁的制作主要采用倒裝法，采用無余量精度加以控制。倒裝法的基本流程為：通過測(cè)量放樣測(cè)出梁體的長(zhǎng)寬高；按照各片鋼梁的規(guī)格，通過剪切和沖切把鋼板切割成制定的形狀；剛接上面的鋼板，將縱肋進(jìn)行固定；放置側(cè)腹板和側(cè)腹板，將下部鋼板、橫隔板及冀緣進(jìn)行固定；使用BIM軟件模擬拼裝效果，根據(jù)效果情況及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，以期達(dá)到最佳效果；為加強(qiáng)梁體的抗腐蝕性，在鋼箱梁表面涂抹特定涂料[4]。

鋼箱梁分段作業(yè)中，無余量設(shè)置令梁體內(nèi)有一定的補(bǔ)償量，如果在組合各段梁體過程中，拼接角度位置等不夠準(zhǔn)確，會(huì)對(duì)鋼箱梁整體質(zhì)量造成影響，給后續(xù)使用埋下隱患。因此在施工過程中，需要運(yùn)用無余量精度控制法，確保鋼箱梁拼接的準(zhǔn)確性。結(jié)合變形量、焊縫收縮量等數(shù)據(jù)，根據(jù)鋼箱梁實(shí)際情況，計(jì)算出合理的收縮變形量，避免拼接時(shí)發(fā)生不能合攏情況。

3.4" " 設(shè)置支頂架

鋼箱梁主跨較大，在吊裝過程中，需要在鋼箱梁的兩側(cè)設(shè)置大小適宜的支頂架，對(duì)鋼箱梁進(jìn)行支撐，避免其發(fā)生滑動(dòng)、掉落等情況。在全部支頂架上部需固定500kN以上承載力的升降機(jī)械設(shè)備3臺(tái)，以起到對(duì)鋼箱梁微調(diào)的作用，確保其時(shí)刻位于最準(zhǔn)確位置。支頂架還有另一個(gè)用途，即當(dāng)做鋼箱梁對(duì)接和焊接的作業(yè)平臺(tái)。

3.5" " 鋼箱梁吊點(diǎn)選擇

在本項(xiàng)目施工過程中，結(jié)合鋼箱梁的規(guī)格和質(zhì)量，確保其吊裝到指定位置，并在鋼箱梁表面安裝4個(gè)吊點(diǎn)。鋼箱梁的內(nèi)部構(gòu)造非常復(fù)雜，一個(gè)箱梁內(nèi)密度分布不均勻，重心通常情況下并不在中心點(diǎn)，因此使用分片的吊裝方式，并對(duì)應(yīng)計(jì)算出每段的重心位置，以此為基礎(chǔ)設(shè)置吊點(diǎn)。

梁體整體結(jié)構(gòu)比較大，在吊裝過程中應(yīng)當(dāng)采取措施避免其發(fā)生形變。在縱向加筋和橫隔交匯處設(shè)置吊點(diǎn)，只有設(shè)置在這里才最為穩(wěn)定，否則必須額外進(jìn)行加固，才能確保吊裝過程中不發(fā)生形變[5]。鋼箱梁布置如圖1所示。

3.6" " 鋼箱梁吊裝

在吊裝作業(yè)開始前，應(yīng)當(dāng)事先進(jìn)行模擬吊裝演練，以避免吊裝過程中發(fā)生事故，確保實(shí)際吊裝作業(yè)萬無一失。吊裝演練在通常情況下先于正式吊裝，但如果正式吊裝失敗，也可能在后續(xù)重新進(jìn)行吊裝演練。在吊裝演練完成后，應(yīng)當(dāng)檢查鋼索和起重機(jī)，確認(rèn)其沒有問題后吊起鋼箱梁。

吊裝過程中提升速度應(yīng)當(dāng)?shù)陀?.25m/min。把鋼梁吊起到距離橋墩制作面約1m位置處，將機(jī)械臂進(jìn)行延伸為24m。然后根據(jù)此距離，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，調(diào)節(jié)吊起結(jié)構(gòu)。通過轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械臂，將鋼箱梁吊運(yùn)至制定位置，緩緩放下。當(dāng)鋼箱梁與梁體距離約20cm時(shí)靜止，左右微調(diào)梁體位置，確保梁體在最準(zhǔn)確的位置，再讓鋼箱梁繼續(xù)下落。當(dāng)梁體碰到橋面后，摘掉吊鉤，檢測(cè)梁體的受力情況，根據(jù)受力結(jié)果調(diào)節(jié)升降設(shè)備，確保梁體狀態(tài)最佳[6]。

3.7" " 焊接作業(yè)

完成鋼箱梁的吊裝等一系列作業(yè)后，需要把鋼箱梁和橫梁通過焊接的方式固定在一起。在焊接過程中，為避免影響周圍的正常交通運(yùn)行，可以通過移動(dòng)門架把橫梁轉(zhuǎn)移到適合作業(yè)的區(qū)域。接著在兩個(gè)橫梁之間鋪設(shè)調(diào)板，在它上面鋪模板，同時(shí)準(zhǔn)備防火盆、滅火器等防火滅火設(shè)備。采取必要措施防止高空墜物，避免出現(xiàn)安全事故。為了確保各個(gè)部分的焊接效果，應(yīng)當(dāng)針對(duì)性的使用不同的焊接方式，具體見表2。

4" "結(jié)語

鋼箱梁施工技術(shù)在城市高架橋建設(shè)項(xiàng)目中應(yīng)用較為頻繁，通過應(yīng)用該項(xiàng)施工技術(shù)，提高了施工了質(zhì)量、縮短了施工時(shí)間，同時(shí)對(duì)周圍交通的干擾降到了最低，為我國(guó)城市化建設(shè)起到了推波助瀾的作用。然而，鋼箱梁施工技術(shù)仍然存在很多可以提升改進(jìn)的方面，希望通過本文對(duì)該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用的探析，為日后相關(guān)項(xiàng)目提供參考借鑒。

參考文獻(xiàn)

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[3] 宮潤(rùn)喜.城市高架鋼箱梁制作與安裝施工技術(shù)[J].珠江水運(yùn)，2020（9）：22-23.

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[6] 汪勁豐，張良，向華偉.城市鋼箱梁橋橫向分塊施工分析[J].橋梁建設(shè)，2017，47（1）：109-113.