跨市区高速公路大节段钢箱梁安装技术研究

跨市区高速公路大节段钢箱梁安装技术研究

魏鑫源①郭 浩②

 中铁宝桥集团有限公司  陕西宝鸡  721000

摘要：深汕西高速改扩建钢箱梁为深海高速G15中的“路改桥”，位于深圳市坪山区，是本合同段内的关键节点工程。前期从运输、制造加工、桥位场地等多方面规划组织，并结合桥位市区运输及存梁特点，采取大节段钢箱梁散拼后分解成块体运输至桥位，又针对不同联施工工况，采用200t履带吊+400t龙门吊相互配合吊装大节段钢箱梁的方式，同时采取科学的仿真辅助手段，配合现场合理的工序安排，高效保质保量的完成大节段钢箱梁的安装施工任务。

关键词：大节段钢箱梁  预拼分块   吊装工艺  安装定位

一．工程概述

深汕西高速改扩建钢箱梁为深海高速G15中的“路改桥”，位于深圳市坪山区，是本合同段内的关键节点工程。坪山高架桥全长1954.2m，共14联，总重4.7万吨，材质Q355C。采用等高整体钢箱梁，梁高1.9m，单箱八室，标准梁顶面宽41.5m，加宽段钢箱梁左侧最大加宽4.646m；路线中心线两侧顶、底面设2%的人字形横坡；钢箱梁悬臂长4.25m，标准段钢箱梁腹板间距5.5m，加宽段腹板间距随加宽幅度相应调整。

图1  坪山高架桥效果图            图2  坪山高架现场安装图

二．钢箱梁分块原则

2.1 墩顶段箱梁存在较大的内力值，应减少横向分块，分块位置应远离支座，设置在弯矩、剪力较小的位置。

2.2 梁段分块要综合考虑运输、吊重、吊装工艺等综合考虑，经实地勘察梁段分块宽度小于6.0m，长度小于30m。

2.3 首段梁采用“凸”形双腹板整体式，其余段为单侧腹板箱式，采用“Z”字形搭接，便于桥位现场安装及连接质量。

2.4 横隔板划分为整体式隔板，现场无需对接，利于箱梁拼装质量，同时减小焊接量。

2.5 横向分块：腹板间距均为5.5m，考虑在每个腹板位置断开，横向共划分成6个块段+2个挑臂梁，每块箱体宽度均小于6m。待梁段运至现场后，在胎架上组拼成一个整体截面再使用龙门吊进行吊装，纵向分块长度不超过15m。

三．施工部署

3.1 便道设置

首先，在原高速路面上进行高架桥桩基施工，新环沙路机动车道的软基处理后，进而进行墩柱安装及钢箱梁架设。同时在田脚水河涌跨径42m，需搭设钢栈桥通行，栈桥标准跨径为12m，宽度6米，基础采用82cm钢管桩，承重梁采用三组两拼贝雷，上部采用25cm厚C30钢筋混凝土面板。最后，在市区跨秀沙路段设置临时跨线混凝土预制桥，保证交通顺畅。

3.2 预拼装及存放场地

考虑在高架桥12~15#墩和39~43#墩桥位下分别设置2处面积为160×40m=6400m2的硬化场地，用于箱梁拼装、存放，硬化场地内的墩柱及钢箱梁留至最后吊装。硬化采用C30m3混凝土，厚度为20cm。混凝土浇筑前需通知钢箱梁厂家对拼装胎架的预埋件进行埋设。

桥位存梁场地结合现场实际，在硬化拼装场地、现有新建高架桥下方作为存梁场地，平根据吊装顺序规划场地，先用外放的原则，保证安装顺利。

3.3 临时支架设计及搭设

本项目钢箱梁宽度分为两种形式，第1~10联钢箱梁宽度为41.5m，第11~14联钢箱梁宽度41.5~46.5m，临时支架由扩大基础、钢管、承重梁、横联组成，每个扩大基础设置2根Ø63cm的钢管，设计分成A、B两种支架类型，其中支架A由2个基础组成，基础间距3m，支架B由单个基础组成，通过调整每组之间的距离来适用于箱梁宽度变化。

四．钢箱梁吊装

4.1 施工流程

每孔钢箱梁安装划分为五个阶段：施工准备阶段、钢箱梁吊装及找正阶段、钢箱梁焊接及检验阶段、临时支架卸载和拆除阶段、补涂及最后一道面漆涂装阶段。

①施工准备阶段：桥墩支座标高及定位点复测工作，完成吊装场地地基处理和临时支架的安装，对支架标高、砂箱定位安装，完成永久支座的安装，提前一天并完成机具的准备工作，吊机提前进场完成吊装前准备工作。

②钢箱梁吊装及定位阶段：钢箱梁节段吊装就位，复测箱梁位置及标高并采用千斤顶精确调整，钢箱梁楔形块和支座安装。

③钢箱梁焊接及检验阶段：单孔钢箱梁定位调整后进行钢箱梁间焊接，球形支座调整、灌浆。每孔箱梁焊接并验收后进行焊缝检测。

④临时支架卸载和拆除阶段：整联箱梁安装完成后，支架整体卸载并拆除临时支架，周转至下一联桥位进行支架安装。

⑤油漆涂装阶段：主要是焊缝区域的油漆的补涂，及钢箱梁外部整体的清理涂装最后一道面漆。

4.2 吊装施工顺序

钢箱梁吊装根据工期要求设置2个吊装工作面，第1工作面负责1~28孔箱梁安装，从第1孔开始往大里程方向吊装，最后吊装预拼装场地18~22#墩的钢箱梁。第2工作面负责29~49孔钢箱梁安装，从第49孔开始往小里程方向吊装最后吊装预拼装场地39~43#墩的钢箱梁。每联钢箱梁按照纵向顺序推进的原则进行，第1、47-49孔箱梁按照先横向再纵向顺序进行，横向从左侧往右幅分块吊装，待横向整孔吊装完毕并定位、匹配、焊接固定后，才能进行相邻下一孔箱梁的安装，每孔钢箱梁吊装、定位完成后，将工作面交接给钢箱梁制作厂，待每联箱梁吊装、焊接完成后整联进行卸载。整联主箱室架设完毕后才能安装挑臂节段箱梁吊装（37-49#孔）。临时支架配置按照一联拆除、一联吊装，每个作业面配置两联支架。

4.3 吊装工艺

（1）龙门吊吊装

龙门吊吊装钢箱梁梁长最长为15m，宽度为41.5~42.8m，最大吊装重量335吨，采用单台400吨龙门吊吊装，钢箱梁出厂前由钢箱梁支座单位在钢箱梁顶上焊接8个吊耳，起吊采用8根Ø52cm的无接头钢丝绳。每片箱梁底部两端各设置4个临时砂箱，支撑箱梁横隔板上。

（2）履带吊吊装

1#跨，47-49#跨由于辅道间空间不够，350t龙门吊无法行进至该区域，该部分钢箱梁墩顶段分为3个块段，跨中段分为6或7个块段+2个挑臂，采用一台260t履带吊进行安装，其中挑臂部分采用100t汽车吊在桥面进行安装。

图3  400t龙门吊吊装                    图4   挑臂安装完成

（3）钢箱梁吊装注意事项

①吊装前每一节段的横向和纵向节段处的定位轴线要在临时支架和箱梁面上做好标识，吊装时节段应严格按标识就位。并调整好相邻节段纵向焊缝及横向焊缝的临时卡具。

②进行找正、定位，用测量仪器校核标高、轴线，如有偏差，两端分别用两台三维千斤顶在临时支架上将箱梁节段顶起、加垫板，直至达到标高要求，再进行固定，点焊。

③钢箱梁吊装时应确保节段每个吊点的均匀受力，以方便就位时接口顺直，另外就位后采取专门措施将接口定位好，以减少松钩后的处理。

④在钢箱梁节段吊装就位，轴线和标高等调整到位后，临时固定节段间相对位置，进行接口匹配连接。在钢箱梁节段吊装就位并临时连接后，经检测线形、桥梁中心线、长度及接口匹配情况等实测项目合格后，报监理批准后即可开始钢箱梁接口焊接。）

五 钢箱梁安装定位

5.1 箱梁定位措施

提前将砂箱安装在横梁上，每片箱梁两端各设置2个砂箱，为防止砂箱支撑处损坏箱梁面漆，砂箱面上垫2cm 厚橡胶块。为保证箱梁安装平面位置准确，在H型钢横梁上放样出每块箱梁的定位边线，焊接槽钢作为箱梁安装时的定位导向措施，同时预拼装时在每片相邻箱梁顶板及底板上标记出横向轴线并设置定位钢板，便于吊装时对中就位。

在箱梁两端的横梁上分别设置2个100吨三维千斤顶，整孔箱梁安装就位后，测量箱梁顶面的平面位置、高程和横纵向坡度，如存在偏差采用100吨三维千斤顶逐片进行调整，由于箱梁为双向横坡，调整顺序宜从中间往两边方向进行。

图5钢箱梁定位调节措施            图6  现场三维千斤顶调节

5.2 钢箱梁初步定位

履带吊起吊钢箱梁，缓慢移动大臂，将箱梁移动至距离临时支座高度以上约0.5m处，进行箱梁横纵向位置调整，将箱梁贴住导向装置，根据横、纵向轴线调整箱梁位置，在多次横向、纵向和高度方向调整的操作下，将钢箱梁下放到临时支座上，下落钢箱梁时保证钢箱梁和理论位置偏差控制在：纵桥向5cm，横桥向5cm以内。钢箱梁下落时为了避免梁段碰撞，可以在前榀梁端加垫五分板以缓冲撞击。

5.3 钢箱梁精确定位

单孔钢箱梁安装完成后进行每片箱梁的精确定位，精确定位从中间位置往两侧方向逐片进行调整。在箱梁顶面对其标高、纵/横向位置进行测量，根据测量结果在横梁上采用100吨三维千斤顶对钢箱梁逐片进行调整。首先采用竖向千斤顶顶升，使箱梁荷载从临时砂箱转换到千斤顶上，顶升至目标高度后，测量组再次复测，标高调整完成后，锁定竖向千斤顶，然后进行水平方向精确调位：先进行横桥向调位，再进行纵桥向调位，也可根据现场情况改变水平调位顺序，水平位置调整过程是反复渐进过程，根据梁面上设置的纵横向定位轴线做参考，与相邻已吊装进行对中调整，箱梁精确调整到位后，调整临时砂箱高度（可垫薄钢板），使其贴紧箱梁底部，千斤顶下降将受力转换至临时砂箱上，即完成该片箱梁精确定位，如此反复逐一将箱梁精确调整到位。

5.4 针对钢箱梁特点设置的测控点及测量方法

表1  钢箱梁特点设置的测控点及测量方法

5 总述

通过对坪山高架桥从前期项目整体规划组织，到过程预拼装分块制造并考虑桥位吊装环境，对在市区大节段钢箱梁的预拼装分块技术，组织运输及存梁，桥位吊装技术均得到了很好的验证，表明项目前期的组织策划是高效的有成果的。同时借助仿真受力分析软件对现场工况模拟，很好的解决了吊装过程的块体组装及工艺选择，算起到了前瞻性的指导意义，高速公路大节段钢箱梁项目不同阶段不同工况环境可以采取不同的吊装安装工艺方案是可行的，对后续的高速公路大节段钢箱梁在市区的生产组装及桥位安装具有积极的、科学的指导借鉴作用。

参考文献：

[1]桥梁钢结构.施工技术·质量控制·实例手册[S].中铁九桥工程有限公司主编，人民交通出版社，2014年5月，第一版.

[2]徐君兰 孙淑红.钢桥[M].人民交通出版社.2010年8月 第二版.

[3] 张玥,胡小龙,武春风.城市连续钢箱梁施工预拱度研究[J].施工技术,2015。

[4] 罗剑波.大跨径钢箱梁吊装施工预拱度监控分析[J].公路与汽运，2015。