橫移工法在貴港-河池高速公路鋼箱梁施工中的應(yīng)用探討

顧元期

摘要：跨河橋梁除常規(guī)使用滿堂支架法現(xiàn)澆外，還可采用預(yù)制吊裝、懸臂澆筑、頂進(jìn)橫移等多種工法。文章以貴港—河池高速公路河中主橋為例，介紹了該鋼箱梁橋采用梁體橫移工法的重點施工工序及具體施工方法，并結(jié)合工后監(jiān)測數(shù)據(jù)證明了該施工方法滿足設(shè)計要求。

關(guān)鍵詞：鋼箱梁;橫移工法;施工技術(shù)

中國分類號：U445.4文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0 引言

近年來，隨著經(jīng)濟飛速發(fā)展，我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的速度和體量也逐步加快。公路項目多穿山越嶺、跨河渡海、過山打隧、遇水架橋，因而在這輪公路大建設(shè)中，形式各異、施工難度越來越大的橋梁陸續(xù)出現(xiàn)在祖國大地的各處。由于部分河流存在防汛及通航要求，無法采用常用的滿堂支架進(jìn)行施工，因而懸臂法、頂推橫移等各類工法在此種情況下應(yīng)運而生。

1 工程概況及現(xiàn)場規(guī)劃布置

貴港—河池高速公路河中主橋設(shè)計為六線車道，總寬度為30.2 m。為考慮防汛水流，設(shè)計為主跨度90 m，次跨度37.7 m，總長127.7 m的兩跨連續(xù)鋼箱型梁橋。主要上部結(jié)構(gòu)由7條鋼箱梁（GA～GG梁寬均為2.94 m，每條箱梁重約為500 t）與6條橋面板所組成，每條鋼箱梁及橋面板又分為12節(jié)，共計84節(jié)鋼箱梁及72片橋面板。箱梁設(shè)計深度定為1.6～3.6 m，且上下翼板皆為二次拋物線形的變深度鋼箱型梁，現(xiàn)場拼合則設(shè)計為上翼板焊接，腹板及下翼板螺栓的方式。

現(xiàn)場施工順序規(guī)劃如下：（1）以傳統(tǒng)45 t吊車先吊裝L側(cè)I型鋼梁并完成鋼筋混凝土橋面，作為河中段箱型梁推進(jìn)的起動構(gòu)臺;（2）河中段箱型梁部分以推進(jìn)方式施工，7條鋼箱梁推進(jìn)并橫移下降定位完成后，于各箱梁間先裝設(shè)管線后再全面鋪設(shè)橋面板，最后進(jìn)行橋面電焊;（3）待L側(cè)部分通車后，再行吊裝陸上段R側(cè)I型板梁。河中段箱梁推進(jìn)作業(yè)為不影響水流，原則上在深漕行水區(qū)不額外配置臨時措施?，F(xiàn)場共規(guī)劃A3橫移支撐架及軌道、SA3推進(jìn)支撐架、P31推進(jìn)支撐架及橫移軌道、S31推進(jìn)支撐架、S32推進(jìn)支撐架、P32推進(jìn)支撐架、陸上段推進(jìn)軌道及箱梁地面組裝起動構(gòu)臺等相關(guān)臨時措施，并于陸上段起動構(gòu)臺處配置一部110 t履帶式吊車以提供鋼箱梁地面組裝作業(yè)所需。推進(jìn)作業(yè)共規(guī)劃二條推進(jìn)線，以充分利用現(xiàn)場有限空間來掌握工期。

2 施工流程及設(shè)備

2.1 推進(jìn)工序

推進(jìn)作業(yè)過程中，考慮工區(qū)腹地空間有限，無法將鋼箱梁全部在地面組裝完成后再一次推進(jìn)，故推進(jìn)作業(yè)采用地面組裝一節(jié)鋼箱梁后立即推進(jìn)一節(jié)的作業(yè)方式，逐步將各條箱梁推進(jìn)完成[1]。在推進(jìn)作業(yè)規(guī)劃中，由于鋼箱梁下翼板面為二次拋物線形，事前計算各支撐點高程及臨時支承反力時，需根據(jù)每一推進(jìn)階段的箱梁下翼板型狀高程，將推進(jìn)中的鋼箱梁作剛體旋轉(zhuǎn)計算并考慮溫度變化，以符合各臨時支撐點的高程邊界條件，并據(jù)此求得推進(jìn)至對岸的拼合高程、各推進(jìn)階段的臨時支承反力及鋼箱梁的推進(jìn)受力狀態(tài)。

2.2 廠內(nèi)預(yù)安裝

鋼構(gòu)現(xiàn)場組裝為廠內(nèi)預(yù)安裝的重現(xiàn)。根據(jù)此鋼構(gòu)制造及預(yù)安裝的基本原則，為配合現(xiàn)場，先推進(jìn)箱梁完成后，在自重已發(fā)生狀態(tài)下再組立橋面板的作業(yè)方式，鋼構(gòu)于工廠制造時共進(jìn)行二次預(yù)安裝。第一次預(yù)安裝為根據(jù)設(shè)計全拱度預(yù)安裝7條鋼箱梁，第二次預(yù)安裝則將7條鋼箱梁先于接頭處臨時固定以維持接頭的連續(xù)性同于現(xiàn)場狀態(tài)，再將鋼箱梁下降至自重已發(fā)生狀態(tài)的拱度，進(jìn)行橋面板的預(yù)安裝。

2.3 現(xiàn)場拼合

鋼箱梁現(xiàn)場接頭系采用腹板及下翼板為螺栓、上翼板為電焊的現(xiàn)場拼合型式。對于三面螺栓一面電焊的現(xiàn)場接頭，施工時應(yīng)注意電焊的溫度收縮可能對螺栓及鋼材產(chǎn)生殘留應(yīng)力[2]。為防止現(xiàn)場電焊溫度收縮產(chǎn)生過大殘留應(yīng)力，本工程現(xiàn)場組立鋼箱梁時，先將下翼板及腹板的下部螺栓鎖斷，并于上翼板間隙預(yù)留額外2 mm的電焊收縮預(yù)拱量，電焊前先將鋼板進(jìn)行預(yù)熱處理，待電焊完成并冷卻收縮后，以千斤頂頂回額外預(yù)留的電焊收縮預(yù)拱量間隙，以消除電焊收縮殘留應(yīng)力，最后再將腹板的上部螺栓鎖斷，以完成鋼箱梁的現(xiàn)場接頭作業(yè)程序。

2.4 推進(jìn)設(shè)備

根據(jù)前節(jié)規(guī)劃的推進(jìn)作業(yè)程序及現(xiàn)場條件，除臨時支撐架外還需要的設(shè)備有：

（1）推進(jìn)臺車、推進(jìn)千斤頂及推進(jìn)軌道;

（2）推進(jìn)時中間臨時支承的滑動千斤頂及滑動固定座含側(cè)制擋板;

（3）推進(jìn)臺車滑動墊片及滑動千斤頂墊片。

其中推進(jìn)臺車可提供箱梁地面組裝及箱梁推進(jìn)時的尾端支撐點功能。推進(jìn)千斤頂 2組提供推進(jìn)動力。推進(jìn)軌道則提供推進(jìn)過程定位功能及推進(jìn)千斤頂反力座功能。中間臨時支承的滑動千斤頂及滑動固定座系提供箱梁推進(jìn)時前方支撐點的作用，滑動千斤頂及滑動固定座兩個一組，借著由千斤頂?shù)捻斏跋陆蹬c滑動固定座配合，可供鋼箱梁于推進(jìn)過程中過連接板的作用[3]。推進(jìn)臺車滑動墊片采用較硬的 UPE墊片，置放于推進(jìn)臺車與推進(jìn)軌道間，作為推進(jìn)臺車與軌道間的滑動界面?；瑒忧Ы镯攭|片為考慮鋼箱梁下翼板曲線型式，故采用軟性的特氟龍并加橡膠層以增加承壓接觸面積的均勻性。

2.5 鋼梁橫移及下降

各鋼箱梁于地面組裝推進(jìn)線推進(jìn)完成后，先橫移至各定位，再分別進(jìn)行下降至設(shè)計高程作業(yè)。全長鋼箱梁橫移部分規(guī)劃于P31及A3兩座橋墩配置橫移排架，鋼箱梁在P31及A3兩處位置先置于橫移臺車上，橫移臺車下方則墊鐵氟龍滑動墊片，再個別以橫移千斤頂同步拖動全長鋼箱梁進(jìn)行橫移至定位。當(dāng)鋼箱梁橫移至定位并加臨時固定后，即分別完成鋼箱梁的下降作業(yè)。各鋼箱梁下降作業(yè)，配合推進(jìn)程序規(guī)劃分兩梯次配置不同設(shè)備執(zhí)行。第一梯次（GE、GF兩線）規(guī)劃于 P31及A3兩處橋臺位置鋼箱梁上方加裝下降門架，下降門架上再加裝千斤頂及預(yù)應(yīng)力鋼索將全長鋼箱梁吊起，待拆除鋼箱梁下方的橫移排架后再將鋼箱梁下降至定位。兩處下降門架各配置兩部350 t含上、下夾具的中空千斤頂，下降中空千斤頂系特殊設(shè)計制造，借著上層與下層夾具的交錯夾放動作，將全長鋼箱梁下降至定位。千斤頂設(shè)計最大荷重為350 t，總揚程為60 cm，下降最大速率為45 cm/min。電動泵則設(shè)計為同軸單馬達(dá)同步推動兩部千斤頂，以確保下降作業(yè)時的同步效應(yīng)。現(xiàn)場作業(yè)每部千斤頂各配以31條15.2 mm E270 級預(yù)應(yīng)力鋼絞線，鋼箱梁頂則配合千斤頂位置加焊特殊350 t級吊耳，鋼箱梁腹板另加勁補強。當(dāng)中空千斤頂將鋼箱梁吊起并拆除鋼箱梁下方橫移排架后，即以P31及A3兩處懸吊中空千斤頂進(jìn)行同步下降作業(yè)。第二梯次（GA、GB、GC、GD 四線）為考慮設(shè)備使用效率，鋼箱梁于A3橋臺處的支撐吊點改以700 t級吊車取代下降門架及千斤頂，P31 橋墩處則仍維持原下降門架上方加裝千斤頂及預(yù)應(yīng)力鋼索方式進(jìn)行全長鋼箱梁下降作業(yè)。下降過程中，吊車端下降速率配合千斤頂端下降速率，同樣采用兩側(cè)同步下降方式，不同設(shè)備的同步下降方式執(zhí)行成果尚稱良好。

3 施工監(jiān)測

鋼箱梁在施工過程中，除對箱梁拱度線型及臨時支撐反力進(jìn)行監(jiān)測外，還需要監(jiān)測鋼箱梁相關(guān)資料如下：（1）鋼箱梁撓曲勁度監(jiān)測;（2）鋼箱梁溫度梯度變化監(jiān)測;（3）鋼箱梁的電焊收縮量等橋梁重要結(jié)構(gòu)參數(shù)?，F(xiàn)分別簡述鋼箱梁現(xiàn)場施工的主要監(jiān)測結(jié)果。

3.1 鋼箱梁撓曲勁度監(jiān)測

由現(xiàn)場實際監(jiān)測結(jié)果，在P32端加載14.1 t的配重混凝土?xí)r，P32側(cè)的下垂量依配重加載位置不同為32～58 mm，而河中跨度中央的上升量則對應(yīng)為17～21 mm。

3.2 鋼箱梁溫度梯度監(jiān)測

由實際監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，鋼箱梁沿腹板溫度梯度變化在30 ℃以上，溫度梯度明顯產(chǎn)生，上翼板鋼板本身溫度較氣溫高約10 ℃。

3.3 鋼箱梁電焊收縮監(jiān)測

鋼箱梁的工地拼合，上翼板為電焊拼合。所有上翼板厚度均為30 mm，開60° V槽，現(xiàn)場合格電焊工以二氧化碳焊接，每節(jié)箱梁焊接均記錄現(xiàn)場箱梁接頭焊接前后左、中、右的相關(guān)尺寸，以監(jiān)測在不同氣候下的電焊收縮行為。由現(xiàn)場實際記錄的鋼箱梁電焊收縮量，最小為1 mm，最大則達(dá)4 mm。

4 結(jié)語

（1）貴港—河池高速公路河中主橋，原設(shè)計考慮其穿越下方的凈高及兼顧防汛洪水位的限制，箱梁設(shè)計深度定為1.6～3.6 m，箱梁的上下翼板皆為二次拋物線形的變深度箱型梁。現(xiàn)場吊裝組裝施工考慮不影響水流斷面，不宜采用傳統(tǒng)全場支撐吊車吊裝方式進(jìn)行，故規(guī)劃7條鋼箱梁采用逐條推進(jìn)、橫移、下降的現(xiàn)場施工方式，并于箱梁組裝完成后再以吊車吊放橋面板的方式加以組裝。

（2）為確保鋼構(gòu)施工質(zhì)量與精度，除規(guī)范所定標(biāo)準(zhǔn)品管檢驗程序外，鋼箱梁的工廠制造預(yù)安裝為模擬現(xiàn)場組裝施工過程而進(jìn)行的國內(nèi)鋼構(gòu)廠罕見的二次預(yù)安裝程序。鋼箱梁現(xiàn)場地面組裝過程，采取先鎖斷下翼板及腹板的下部螺栓，電焊，再鎖斷腹板上部螺栓的三階段施工程序，以防止上翼板電焊產(chǎn)生殘留應(yīng)力。

（3）由現(xiàn)場7條鋼箱梁全部推進(jìn)、橫移、下降定位完成后的各項監(jiān)測數(shù)據(jù)，可知本工程的施工控制極具成效。本工程施工所運用的工程思想及工程技術(shù)均處于國內(nèi)先進(jìn)水準(zhǔn)，值得總結(jié)及推廣，以供國內(nèi)橋梁工程界參考使用。

參考文獻(xiàn)：

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