內(nèi)河大跨徑鋼箱梁整體浮運(yùn)杠桿提升安裝技術(shù)

劉榮君

摘 要：為了解決鋼結(jié)構(gòu)橋面系在特殊工況下，無法采用支架法或滑移法等安裝技術(shù)時，結(jié)合河道運(yùn)輸條件及現(xiàn)場環(huán)境，進(jìn)行橋面整體吊裝、運(yùn)輸方式、吊裝設(shè)備等相關(guān)研究，采用了內(nèi)河浮船整體運(yùn)輸至橋位，轉(zhuǎn)體就位后杠桿穿心千斤頂同步提升的方法，保證道路及河道交通的同時，圓滿完成橋面安裝施工。

關(guān)鍵詞：內(nèi)河浮運(yùn) 杠桿提升 鋼結(jié)構(gòu)橋面

一、工程概況

隨著城市交通量的激增，交通基礎(chǔ)設(shè)施的改擴(kuò)建設(shè)也在快速跟進(jìn)，以南京市鐵心橋改擴(kuò)建項(xiàng)目為例，該項(xiàng)目橋梁跨越V級航道，橋體采用三跨變截面連續(xù)鋼箱梁，分四幅建造，跨徑布置為（39+75+39）m，全長153m，最外側(cè)兩幅橋?qū)挒?.0m，內(nèi)側(cè)兩幅橋?qū)挒?3.0m。改擴(kuò)建期間交管部門要求，交通不能中斷封閉且必須保持雙向4車道通行，實(shí)行“三建兩拆”的建設(shè)方案，即先新建老橋外側(cè)的兩幅橋，再拆除原混凝土老橋中的一座并新建鋼箱梁橋，最后拆除另一座并新建鋼箱梁橋。

二、總體方案

根據(jù)地質(zhì)勘察調(diào)查，新建橋梁河床為火山地質(zhì)，情況復(fù)雜，同時受航道管制要求，水中不宜密集搭設(shè)臨時鋼管樁，中跨橋面無法采用支架法或滑移法施工，為此該橋梁上部橋面系總體安裝方案為：

中跨段鋼箱梁在工廠內(nèi)完成整段焊接，用浮船由廠區(qū)運(yùn)至橋位后，船體橫向90度轉(zhuǎn)位并錨定在梁下位置，作為提升平臺?，F(xiàn)場拼裝吊架，吊架的縱桿采用箱型梁，前支點(diǎn)為兩層鋼梁疊合焊接，后錨點(diǎn)由轉(zhuǎn)換臂與邊箱梁上預(yù)埋加強(qiáng)耳板連接，提升吊點(diǎn)安裝2套200噸穿芯液壓千斤頂，多股鋼絞線穿過油缸與被提升梁段錨頭連接，利用控制系統(tǒng)進(jìn)行同步提升就位，固定成橋。

三、工程實(shí)施情況

（一）施工順序

1.施工準(zhǔn)備：河道清淤，浮船到達(dá)預(yù)定提升位置;

2.杠桿吊架搭設(shè)：運(yùn)輸及安裝上部支架及設(shè)備，穿鋼絞線，錨接吊點(diǎn);

3.鋼箱梁脫架：船身90度轉(zhuǎn)體錨定，同步提升鋼箱梁，從運(yùn)輸船上脫架，靜置1小時以上再準(zhǔn)備正式提升;

4.正式提升：均勻提升鋼箱梁，到達(dá)預(yù)定高度后，油缸調(diào)位與斷口對齊;

5.鋼箱梁就位：兩側(cè)均到位后，油缸機(jī)械鎖定，焊接

斷口;

6.施工完成：完成焊接后，油缸卸載，拆除設(shè)備、支架。

（二）操作要點(diǎn)

1.河道清淤

施工現(xiàn)場需滿足船體轉(zhuǎn)向至提升位置的河道寬度和吃水深度要求，為此，現(xiàn)場河道橋梁位置需進(jìn)行清淤作業(yè)。清淤采用清淤吊船作業(yè)，淤泥需按照環(huán)保要求進(jìn)行外運(yùn)處理，清淤后的水深為3.5m，長度為80m，寬度為中跨橋墩與橋墩之間。

2.運(yùn)輸船型

根據(jù)現(xiàn)場安裝工況條件及梁段重量，采用載重適宜的船運(yùn)輸，運(yùn)輸船到達(dá)橋位現(xiàn)場后先停泊靠岸，進(jìn)行橋體質(zhì)量驗(yàn)收，同時待航道管制后再進(jìn)行90度轉(zhuǎn)體。

3.杠桿吊架搭設(shè)

經(jīng)設(shè)計，200T橋面吊機(jī)分為吊架縱梁、支點(diǎn)、錨點(diǎn)及吊點(diǎn)等組成。其中吊機(jī)縱梁為最重構(gòu)件，長度為14.5m，每米重1.4噸，單根吊架縱梁重14.5*1.4=20.3噸?？v梁尺寸及布局，參見圖1橋面吊架縱梁布置圖。

4.提升系統(tǒng)組成及工藝原理

液壓同步提升控制系統(tǒng)主要由穿芯式提升油缸（千斤頂）、液壓泵站和計算機(jī)控制系統(tǒng)3部分組成。

提升油缸為專用穿芯式液體油缸，油缸活塞上裝有上錨具，底座上裝有下錨具，提升鋼絞線索從錨具中間穿過。錨具狀態(tài)傳感器通過現(xiàn)場總線路將錨具狀態(tài)信號傳遞給主控計算機(jī);然后有壓力傳感器測量提升油缸的工作負(fù)載壓力，反映油缸的提升或下降;油缸行程傳感器用于實(shí)時測量提升結(jié)構(gòu)的空間位置。

現(xiàn)場橋位吊架提升系統(tǒng)主控計算機(jī)通過傳感器、智能模塊采集現(xiàn)場信息，與設(shè)定的數(shù)據(jù)比較，利用電磁閥和比例閥，控制液壓油缸形成閉合控制回路，并實(shí)時將數(shù)據(jù)傳輸給指揮臺進(jìn)行遠(yuǎn)程指揮操作。

橋面提升工藝主要是依靠計算機(jī)控制杠桿吊架端部的兩組四臺千斤頂?shù)囊簤毫托谐?，進(jìn)行同步分配和控制。在千斤頂液壓力的作用下，錨具對鋼絞線進(jìn)行反復(fù)的收提和固定，實(shí)現(xiàn)梁段平穩(wěn)的整體提升，過程穩(wěn)定可控。

5.鋼箱梁段脫架及提升吊裝

橋面吊架安裝調(diào)試完成后，進(jìn)行鋼箱梁提升安裝。安裝順序?yàn)椋焊〈D(zhuǎn)體拋錨定位→吊點(diǎn)連接箱梁起吊→鋼箱梁臨時匹配→鋼箱梁精確定位→梁段間焊接連接→提升完成拆除吊架。

A、吊裝時間段安排

大節(jié)段鋼箱梁提升需要臨時封閉航道，具體時間待橋面吊架具備提升條件、鋼箱梁到達(dá)橋位前，與航道管理部門協(xié)商確定封閉航道具體時間。封閉通航航道時間，從運(yùn)輸浮船進(jìn)入安裝區(qū)域開始、轉(zhuǎn)體錨定，至橋面吊提升鋼箱梁結(jié)束，全段封航施工。

B、浮船轉(zhuǎn)體錨定

四幅橋面中跨段鋼箱梁通過水上浮船運(yùn)輸至現(xiàn)場，待航道封閉后，將兩道提升纜繩穿過千斤頂與船頭船尾錨樁連接，先收縮船尾纜繩使船尾初步轉(zhuǎn)向后，同步收縮船頭兩道纜繩，最終船體轉(zhuǎn)向與新建橋梁成一線，然后再橫向移動至橋面梁起吊位置正下方，拋錨初步固定。

C、鋼箱梁提升安裝

運(yùn)梁浮船初步定位后，橋面吊架下放吊具至運(yùn)梁船上方、距鋼箱梁頂面約50cm 處，運(yùn)梁船經(jīng)過二次精確定位后，將吊具與梁段吊耳銷接。起吊安裝前，檢查測量控制點(diǎn)的位置是否符合要求，必要時加密控制點(diǎn)，可在測量點(diǎn)上貼上反光測量片，便于儀器的觀察測量。

該橋面吊架提升安裝的鋼箱梁最重重量為347t，采用4臺LSD-200千斤頂，2臺YTB泵站，2臺LSDKC-8主控臺為主要提升機(jī)械設(shè)備進(jìn)行提升安裝，吊架提升吊索為多根多股鋼絞線組合而成（強(qiáng)度為1860MPa的￠15.2鋼絞線）。根據(jù)已評審安裝方案，鋼箱梁節(jié)段在吊裝過程中，需待初步調(diào)起10cm后靜置60分鐘，檢查吊裝工況，無危險后再慢速平穩(wěn)提升至橋面高度。

鋼箱梁提升至橋面處，測量安裝位置坐標(biāo)是否符合要求（也可以用經(jīng)緯儀進(jìn)行軸線控制），調(diào)節(jié)箱梁面標(biāo)高及縱橫向軸線，符合要求后，鎖定吊機(jī)提升裝置和縱橫向移動裝置。為避免梁段間相互碰撞，吊裝梁段與已安梁段之間采用機(jī)械式千斤頂進(jìn)行間距微調(diào)。微調(diào)完成后安裝臨時固定件，待溫差較小的時段進(jìn)行梁段精匹配，并用鋼碼板對鋼箱梁進(jìn)行焊接固定，然后再進(jìn)行鋼箱梁對接環(huán)縫的焊接施工。

焊接結(jié)束，經(jīng)探傷檢測焊縫合格后，松開橋面吊架的鎖定裝置，將吊架拆除。

6.鋼箱梁橋面整體就位合龍

該工程四幅橋梁，分別為兩側(cè)8m寬和中間13m寬兩種鋼箱梁，因鋼箱梁安裝方式不同，8m寬、13m寬鋼箱梁采用中跨大節(jié)段橋面吊提升合龍，橋面鋼箱梁合龍受溫差變化影響不大，合龍簡易。

合龍段吊裝前，根據(jù)確定的合攏時間，對需要合龍的空間距離用全站儀反復(fù)多次測量，并記錄下每次測量的數(shù)據(jù)，進(jìn)行比較，確定溫差產(chǎn)生的變化系數(shù)，決定最終的修裁切割余量。

然后，將測量數(shù)據(jù)放至于鋼箱梁合龍段上，進(jìn)行修裁切割余量，同時進(jìn)行連接定位板的焊接。鋼箱梁的熱線性膨脹系數(shù)為1.2*10∧-5/0C，合龍一般選擇在溫度偏低的早晨或下午（具體時間段需結(jié)合安裝時間）。合龍段余量的切割，全部在提升起吊前完成，對接就位后，用鋼碼板連接固定，較正裝配，并進(jìn)行環(huán)縫的焊接施工。

另外，吊裝前必須做好混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)的連結(jié)部位的軸線、高程、位置的交接工作，必要時可進(jìn)行各施工前后工序的聯(lián)合復(fù)測，明確各部位的誤差和修正調(diào)整措施，減少吊裝后的誤差修正工作。鋼箱梁調(diào)整到位后及時報驗(yàn)，會同總包、第三方監(jiān)測共同復(fù)核，根據(jù)監(jiān)控指令完成復(fù)核后再進(jìn)行鋼箱梁的臨時固定。

四、施工中應(yīng)采用的措施

（一）測量控制

根據(jù)給定的坐標(biāo)點(diǎn)、高程控制點(diǎn)和鋼箱梁分段尺寸，對每一分段定位軸線及標(biāo)高，編制詳細(xì)的《測量任務(wù)書》，主要測量內(nèi)容如下：

1.橋位安裝的測量：根據(jù)設(shè)計制作預(yù)留在鋼結(jié)構(gòu)節(jié)段上的測控點(diǎn)，測換成現(xiàn)場控制坐標(biāo)體系，以確定鋼箱梁節(jié)段安裝的平面位置。根據(jù)設(shè)計預(yù)拱度及施工過程監(jiān)測提供的預(yù)拱度，確定各個測控點(diǎn)位置的高程。

2.焊接時的測量：在焊接過程中，對于大節(jié)段位置（主要是焊接收縮）進(jìn)行監(jiān)控，以便于及時調(diào)整焊接工藝。

3.吊架拆除過程中的測量：橋面吊架每個支點(diǎn)拆除后，橋面高度變化及各個控制點(diǎn)的標(biāo)高變化。

（二）安裝線性質(zhì)量控制

1.鋼箱梁大節(jié)段吊裝過程中的線型調(diào)整，可通過在架設(shè)機(jī)械千斤頂和7字型馬板進(jìn)行微調(diào)。

2.整個橋梁焊接施工完畢，按照監(jiān)測單位提供數(shù)據(jù)調(diào)整結(jié)束后，重新進(jìn)行拱軸線、標(biāo)高和橋面系軸線和標(biāo)高的測量。測量數(shù)據(jù)反饋給設(shè)計，以便設(shè)計進(jìn)行橋面鋪裝線型的二次調(diào)整。

（三）焊接質(zhì)量控制

1.施焊時，應(yīng)按相關(guān)工藝文件規(guī)定焊接產(chǎn)品試板，產(chǎn)品試板的厚度、軋向、坡口尺寸應(yīng)與所代表的接頭一致，并采用與之相同的工藝方法及參數(shù)同時施焊。產(chǎn)品試板應(yīng)做好標(biāo)記，在經(jīng)監(jiān)理驗(yàn)收合格后，再取樣送檢。

2.梁段間環(huán)縫為橫橋向?qū)雍缚p，是主要傳力焊縫，要求100%熔透和100%無損檢測。由于橋上施工條件較差，焊縫拘束度又很大，因此應(yīng)從考試合格的焊工中挑選經(jīng)驗(yàn)豐富、焊接水平較高的焊工施焊。

3.焊前需全面檢查接口的錯邊、間隙及坡口尺寸。用砂輪清除表面的鐵銹，清除范圍為焊縫兩側(cè)各50mm，除銹后24h內(nèi)必須焊接，以防接頭再次生銹或被污染，否則應(yīng)在重新除銹后再施焊。

4.定位焊可采用手工焊或CO2氣體保護(hù)焊，當(dāng)定位焊出現(xiàn)裂紋或其他嚴(yán)重缺陷時，應(yīng)先查明原因再清除缺陷并補(bǔ)充定位焊。

5.在鋼箱內(nèi)采用CO2氣體保護(hù)焊時，焊工要佩戴防護(hù)面罩，必須配備通風(fēng)防護(hù)安全設(shè)施，以免焊接時產(chǎn)生的CO影響焊工安全。

6.焊接環(huán)境：橋上焊接施工的環(huán)境溫度宜在5℃以上，相對濕度不大于80%，風(fēng)力不大于5級。當(dāng)焊件溫度為0～20℃時，應(yīng)在始焊處100mm范圍內(nèi)預(yù)熱到15℃以上。

7.焊接變形質(zhì)量控制：

對于對稱截面的構(gòu)件，宜采用對稱于構(gòu)件中和軸的順序焊接。對雙面非對稱坡口焊接，宜采用先焊深坡口側(cè)部分焊縫、后焊淺坡口側(cè)、最后焊完深坡口側(cè)焊縫的順序。對于長焊縫宜采用分段退焊法或與多人對稱焊接法同時運(yùn)用。宜采用跳焊法，避免工件局部加熱集中。對于拼接板焊縫宜采用預(yù)置反變形，對于一般構(gòu)件可用定位焊固定，加強(qiáng)其鋼性拘束。產(chǎn)品組裝前要將分部件矯正變形后再進(jìn)行總裝焊接。

8.焊縫檢測

焊接結(jié)束的焊縫，在焊接結(jié)束24小時后，由打磨工按照無損探傷檢驗(yàn)要求進(jìn)行打磨。先由鋼梁施工隊(duì)人員對焊縫做100%UT檢驗(yàn)，探傷合格后由監(jiān)理通知第三方驗(yàn)證機(jī)構(gòu)進(jìn)行探傷檢驗(yàn)，合格后由出具第三方檢驗(yàn)報告

五、結(jié)語

在調(diào)度適宜時，工廠內(nèi)焊接成大節(jié)段，船運(yùn)至橋位橫向轉(zhuǎn)位至提升位置，利用2套200噸橋面杠桿吊架直接提升安裝?？s短現(xiàn)場橋位施工時間，大大節(jié)約了起重機(jī)械費(fèi)用，同時減少場地占用，減輕對周邊環(huán)境影響，社會效益顯著。

采用杠桿原理，提升機(jī)構(gòu)和鋼箱梁受力結(jié)構(gòu)明確，施工安全性能高，勞動強(qiáng)度低，成本投入低，同時提升機(jī)構(gòu)具有快拆快裝、調(diào)配維護(hù)快、可重復(fù)利用的施工特點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1]趙加亮，宋華偉.預(yù)制鋼箱梁節(jié)段接口匹配工藝及接口環(huán)縫焊接變形的規(guī)律[J].鋼結(jié)構(gòu)，2010，25（9）：62—64.