大橋主梁大節(jié)段整體吊架施工控制技術(shù)運(yùn)用

劉 磊

（中電建路橋集團(tuán)有限公司,北京 100160）

0 引言

在橋梁主梁大節(jié)段施工中，整體吊架施工技術(shù)的運(yùn)用不僅可以保證橋梁整體性，而且施工方法簡單易操作，大幅度提升了施工質(zhì)量，平面以及豎面線型均可以實(shí)現(xiàn)有效控制，同時(shí)對機(jī)具、起重設(shè)備要求相對較低[1]。隨著吊架的積極使用以及各個(gè)構(gòu)件逐漸向著裝配式、標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展，整體吊架施工越來越規(guī)范，不僅可以應(yīng)用到橋墩較低中、小跨徑連續(xù)梁施工各個(gè)階段，還在大節(jié)段主梁施工中得到了廣泛的應(yīng)用。該文重點(diǎn)針對大橋主梁大節(jié)段整體吊架施工控制技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)分析，以具體施工案例為切入點(diǎn)，進(jìn)一步明確大橋主梁大節(jié)段整體吊架施工時(shí)的技術(shù)要點(diǎn)，旨在為此類型的橋梁施工提供有價(jià)值的建議。

1 案例工程概況

該次選取的案例是中山至開平高速公路岐江河大橋主橋，主橋?yàn)榭缍?50 m 的雙層橋面簡支鋼桁鋼拱橋，全長153 m。主梁采用全焊接雙層桁架，主桁變高，桁高均為10.394～11.079 2 m，主桁間距37.3 m。拱肋采用二次拋物線設(shè)置，矢高為37.5 m（距離下層跨中系統(tǒng)中心線）。上下層橋面均設(shè)雙向2%橫坡。主桁使用的是三角表桁架，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)間長10.6 m，主桁變高，高度為10.394～11.079 2 m。主桁中心距為37.3 m，上層橋面行車道寬35 m，下層橋面行車道寬度為33 m。橋面系采用大橫梁+小橫肋+縱梁的正交異性橋面板，并且在節(jié)點(diǎn)位置設(shè)置了大橫梁，標(biāo)準(zhǔn)橫梁間距為10.6 m，兩橫梁之間設(shè)小橫肋，橫肋間距為2.65 m，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段兩橫梁之間設(shè)3道小橫肋。具體架梁立面圖如圖1 所示。

圖1 鋼桁架梁立面圖

2 主梁總體施工方案及整體吊架體系布置

2.1 主梁總體施工方案

一是50 t 履帶吊釣魚法施工棧橋，樁基施工、河道支架安裝；二是拼裝支架在主桁下方沿橋長方向通長設(shè)置，中間預(yù)留通航孔；三是龍門吊支架沿橋兩側(cè)通長布置，在通航孔位置采用特制軌道梁，龍門吊軌道布置超出橋頭各25 m，保證構(gòu)件能順利卸車；四是為了保證通航要求，跨中20 m 范圍內(nèi)無拼裝支架，且龍門吊軌道與底板齊平，陸地上軌道相應(yīng)抬高；五是河道與橋斜交，要保證通航孔寬度，支架錯(cuò)位布置；六是為了滿足工期要求，設(shè)置兩臺60 t 龍門吊，兩岸同時(shí)向跨中安裝；七是跨中通航孔主桁下弦桿三拼后抬吊合龍；八是橋面板安裝與主桁同步進(jìn)行；九是兩臺100 t 履帶吊上橋面吊裝拱肋及風(fēng)撐。

2.2 整體吊架體系布置

主桁拼裝支架2×2 m 截面，立柱采用Φ800×9，連接系使用的是I14 工字鋼，柱頂位置安裝雙拼HN900×300型鋼。龍門吊支架橫向間距4 m，縱向間距9 m，梁端和中間位置設(shè)置制動(dòng)墩，間距3 m。立柱Φ630×9，連接系采用I14 工字鋼，柱頂布置雙拼HM440×300 型鋼，型鋼上部通長布置3+4+3 組合型貝雷架，中間4 個(gè)貝雷架用于龍門吊軌道，貝雷架上部節(jié)點(diǎn)位置布置雙拼I25b 工字鋼墊梁，用于龍門吊軌道及履帶吊行走，布置間距均為750 mm，通航孔軌道梁采用三拼HN1000×300 型鋼，頂端通長布置43 kg 軌道。下層采用4 根Φ630×9 mm 鋼管樁一通到頂，上層布置在橋面，采用Φ377×7 mm 鋼管立柱，4 管立體支架，柱頂設(shè)置HM440×300 型鋼分配梁。拱肋支架布置在拱肋環(huán)口分段處，采用Φ377×7 mm 鋼管立柱，I14 連接系，2×2.65 m 截面，4 管立體支架，柱底布置與上弦桿隔內(nèi)側(cè)隔板對應(yīng)，柱頂設(shè)置HM440×300 型鋼分配梁。

3 主梁大節(jié)段施工難點(diǎn)及重點(diǎn)

整垮鋼梁結(jié)構(gòu)跨河，安裝條件受限，現(xiàn)場施工難度大。鋼桁架梁主要為栓焊結(jié)合連接形式，板厚較厚，焊接量大，容易導(dǎo)致焊接變形，因此，如何控制其焊接變形和焊接殘余應(yīng)力，保證鋼桁架梁幾何尺寸及現(xiàn)場栓接精度是鋼桁架梁制造的難點(diǎn)。城區(qū)施工，交通、噪音、場地等影響因素是現(xiàn)場鋼桁架梁安裝需要考慮的重點(diǎn)。龍門吊吊裝及拱肋吊裝，預(yù)防臺風(fēng)對高空結(jié)構(gòu)及設(shè)備的影響是需要考慮的重點(diǎn)。

4 主梁大節(jié)段線形控制技術(shù)

4.1 主梁預(yù)拱度設(shè)置

（1）鋼梁拼裝支架的預(yù)壓監(jiān)測[2]。對荷載作用下的支架彈性、非彈性變形情況進(jìn)行準(zhǔn)確的測量，結(jié)合橋梁線形以及預(yù)拱度完成參數(shù)的設(shè)計(jì)，確定每一階段主梁的拼裝標(biāo)高，從而確保在鋼梁拼裝完成后達(dá)到預(yù)定線形。

（2）鋼梁節(jié)段制作尺寸調(diào)整。根據(jù)施工監(jiān)控計(jì)算結(jié)果，主梁在溫度效應(yīng)下會發(fā)生變化以及考慮主梁預(yù)拱度，結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙，給出實(shí)際鋼梁制作尺寸以及線形調(diào)整數(shù)據(jù)。

4.2 主梁基礎(chǔ)施工

4.2.1 棧橋龍門吊基礎(chǔ)

龍門吊棧橋基礎(chǔ)分為以下兩種情況：

（1）陸地上擴(kuò)大基礎(chǔ)處理方式：在陸地上龍門吊棧橋支架立柱下設(shè)置擴(kuò)大基礎(chǔ)，基礎(chǔ)面積為1.2 m×5.5 m，厚度不小于60 cm，采用C30 混凝土，內(nèi)設(shè)Φ14 mm 間距10 cm×10 cm 鋼筋網(wǎng)片，基礎(chǔ)頂面設(shè)置預(yù)埋件。地基基礎(chǔ)處理示意圖如圖2 所示。

圖2 地基基礎(chǔ)處理示意圖

（2）河道內(nèi)采用鋼管樁基礎(chǔ)，采用Φ630×9 mm 鋼管樁，通過計(jì)算入土深度不小于16 m，鋼管樁一通到頂，與水面上支架形成整體[3]。

4.2.2 主桁拼裝支架基礎(chǔ)

主桁拼裝支架基礎(chǔ)分為以下兩種情況：

（1）主桁拼裝全部在岐江河內(nèi)，均需要采用鋼管樁基礎(chǔ)，鋼管樁每處6 根，采用Φ800×9 mm 鋼管樁，通過計(jì)算入土深度不小于19.6 m，考慮當(dāng)前平均水深3 m，設(shè)置鋼管出水面2 m。鋼管樁頂部設(shè)置墊梁。墊梁上布置支架立柱，每處4 根。

（2）利用主墩承臺，全橋共4 根，采用化學(xué)錨栓將底座鋼板與承臺頂面固定，鋼管立柱與底座板焊接固定。

4.2.3 下層橫梁支架基礎(chǔ)

下層箱型橫梁分三段安裝，需要設(shè)置臨時(shí)支架，支架布置均在河道內(nèi)，采用鋼管樁基礎(chǔ)，Φ630×9 mm鋼管樁，通過計(jì)算入土深度不小于12 m，樁基一通到頂。

4.3 吊裝施工

4.3.1 鋼棧橋施工流程

棧橋按所處位置分為灘地區(qū)施工和跨水面段施工兩部分。灘地施工直接利用50 t 履帶吊配合DZ-90 振動(dòng)錘在臨時(shí)便道上施打。鋼管樁插打到設(shè)計(jì)位置后，焊接樁間連接系，履帶吊安裝樁頂分配梁、貝雷梁、橫向分配梁及橋面板[4]。為加快施工進(jìn)度，貝雷梁在后場拼裝場拼裝成型，現(xiàn)場成組吊裝。

4.3.2 主桁拼裝支架樁基施工流程

主桁拼裝支架樁基施工需要依托棧橋平臺進(jìn)行施工，利用50 t 履帶吊配合DZ-90 振動(dòng)錘在棧橋上施打。鋼管樁插打到設(shè)計(jì)位置后，焊接樁頂墊梁，然后安裝立體拼裝支架。

4.3.3 鋼管樁施工方案及步驟

（1）測量定位灘地樁：清理場地后直接測放鋼管樁中心點(diǎn)并插入木樁，木樁上用小釘子準(zhǔn)確定位樁中心，鋼管樁沉樁前將樁位點(diǎn)引至四周。

（2）進(jìn)場的鋼管樁加強(qiáng)方法：樁尖焊接加強(qiáng)鋼板，鋼板厚8 mm，高30 cm。

（3）樁位導(dǎo)向：灘地樁放出樁中心點(diǎn)后，由樁中心引出并插打護(hù)樁，以便在開挖后確定樁位。引出護(hù)樁后，以樁中心點(diǎn)為圓心挖直徑630 mm 的圓形基坑，坑深部小于1 m。挖完基坑后檢查孔底及孔口中心位置，確保獲取更加準(zhǔn)確的插樁部位。將導(dǎo)向架安裝于水中墩上，明確樁位。結(jié)合具體的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)將兩組貝雷梁拼出來，同時(shí)導(dǎo)向架安裝于懸拼出的貝雷梁上。導(dǎo)向架上下層固定時(shí)采用U 形螺栓。安裝完導(dǎo)向架以后，測量人員精準(zhǔn)的測量樁位，并且安放好縱橫向軸線，插樁以后結(jié)合此放樣位置對鋼管樁進(jìn)行微調(diào)，保證鋼管始終處于規(guī)定的位置。需要注意的是上下導(dǎo)向架必須對齊，縱橫錯(cuò)位在10 mm之內(nèi)。同時(shí)還要將導(dǎo)向架安裝于主桁支架樁基棧橋的側(cè)面，保證樁基定位的準(zhǔn)確性。

（4）鋼管安裝結(jié)束以后，管樁起吊與運(yùn)輸之前應(yīng)該檢查樁身，符合要求以后，用平板車將鋼管樁運(yùn)輸至施工地點(diǎn)。鋼管樁起吊采用履帶吊大小鉤分別吊住鋼管樁上部、下部吊點(diǎn)，將鋼管樁水平起吊一定高度（0.5 L+0.3～0.5 m），然后大鉤向上移動(dòng)，降低樁尖，將樁身進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，和地面保持垂直。在此基礎(chǔ)之上鋼管樁要吊放到樁孔中，在自重作用下，鋼管會逐漸沉至土中，振動(dòng)錘和液壓夾鉗吊裝時(shí)使用履帶，將其放于鋼管樁頂部，保證鋼管樁頂口夾緊，如果經(jīng)過檢查確定樁垂直度與要求相符以后，開始沉樁。對樁位是否出現(xiàn)偏差、是否出現(xiàn)嚴(yán)重的傾斜進(jìn)行檢查，保證樁位偏差在20 mm 之內(nèi)，同時(shí)傾斜度應(yīng)該在1%以內(nèi)，有偏位或者傾斜及時(shí)糾正，必要時(shí)可拔出重插。

（5）沉樁時(shí)，插樁剛剛埋入土中時(shí)要輕輕地振動(dòng)，慢慢地敲打，對垂直度進(jìn)行及時(shí)的檢查，如果樁剛打入至2～3 m 的時(shí)候出現(xiàn)了較大幅度的傾斜，此時(shí)可取下樁帽進(jìn)行糾正，或?qū)⑵浒纬鰜碇匦麓驑丁Ｈ绻麡段粰z查以后符合要求便可以進(jìn)行沉樁操作。沉樁的時(shí)候使用的是50 t 履帶吊機(jī)，并且搭配振動(dòng)錘插打。沉樁操作時(shí)如果出現(xiàn)較大的偏位或者傾斜，需要第一時(shí)間糾正[5]。沉樁時(shí)，吊機(jī)需要與沉樁速度配合完成，同時(shí)及時(shí)松鉤，嚴(yán)禁吊機(jī)出現(xiàn)較大的受力，避免導(dǎo)致吊機(jī)傾覆。振動(dòng)錘敲打時(shí)每一次振動(dòng)頻率保持在10～15 min 之內(nèi)，如果時(shí)間太長極易造成振動(dòng)錘受損，如果時(shí)間太短則很難達(dá)到下沉的效果。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際土層，進(jìn)行棧橋底標(biāo)高控制，原則上入土深度不低于16 m；若樁基施打（采用90 錘）難以達(dá)到，以最后10 擊每擊的貫入深度控制在5 mm 之內(nèi)。當(dāng)貫入度最后10 下每擊貫入度深度在5 mm 時(shí)，而樁底標(biāo)高未達(dá)到設(shè)計(jì)值要求時(shí)，應(yīng)及時(shí)上報(bào)、研究處理。

（6）鋼管樁接長：棧橋鋼管樁較長，要結(jié)合具體需求完成接長操作。如果底節(jié)鋼管樁沉到導(dǎo)向架施工平臺0.5～1.0 m 高度的時(shí)候，將振動(dòng)錘移去，緊接著便是完成接樁施工。對接鋼管樁之前，應(yīng)對鋼管樁端部平整度進(jìn)行檢查，平整度不滿足要求或端部鋼板發(fā)生卷邊，要割除樁端變形部分，保證底節(jié)樁頂平整度與要求相符。對接好鋼管樁以后首先需要采用點(diǎn)焊的方法固定四周，焊接結(jié)束以后，按圖紙要求在對接處焊接8 塊補(bǔ)強(qiáng)板，補(bǔ)強(qiáng)板處對接焊縫要打磨光滑。

5 結(jié)束語

橋梁施工涉及的環(huán)節(jié)較多，加之受到地理環(huán)境、自然條件的影響，施工難度較大，特別是針對主橋梁大節(jié)段吊架施工過程中，每一個(gè)細(xì)節(jié)都要把握好，才能保證施工進(jìn)度以及施工質(zhì)量。該文通過對中山至開平高速公路岐江河大橋主橋橋梁大節(jié)段整體吊架施工詳細(xì)情況進(jìn)行分析，進(jìn)一步明確了各個(gè)施工環(huán)節(jié)的要點(diǎn)，一方面促進(jìn)橋梁施工進(jìn)度的加快，縮短工期；另一方面減少施工過程體系的轉(zhuǎn)換，提高整體性能。