跨鐵路橋涵變高大截面鋼箱梁制造安裝關(guān)鍵技術(shù)研究

顏攀　王海濤

摘要：鋼箱梁兼具穩(wěn)定性好、跨越能力強(qiáng)、自重較輕、施工便捷等多重優(yōu)勢(shì)，鋼箱梁是橋梁建設(shè)中的重要結(jié)構(gòu)形式，在現(xiàn)階段的跨鐵路橋涵施工中取得廣泛的應(yīng)用。鋼箱梁安裝僅需搭設(shè)臨時(shí)支墩，其對(duì)現(xiàn)場(chǎng)空間的占用量較小，能夠減小對(duì)周邊交通的干擾。本文以秦安特大橋工程為依托，從現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境出發(fā)，圍繞變高大截面鋼箱梁施工技術(shù)展開(kāi)探討，以期起到拋磚引玉的作用。

：跨鐵路橋涵? 鋼箱梁? 施工方案? 制造? 安裝

Abstract： Steel box girder has many advantages， such as good stability， strong crossing capacity， light weight and convenient construction. Steel box girder is an important structural form in bridge construction and has been widely used in the construction of cross railway bridges and culverts at this stage. The installation of steel box girder only needs to set up temporary buttresses， which takes up less space on the site and can reduce the interference to the surrounding traffic. Based on the Qin'an super large bridge project and starting from the on-site environment， this paper discusses the construction technology of variable high section steel box girder， in order to play the role of throwing bricks and attracting jade.

Key Words： Cross railway bridge and culvert; Steel box girder; Construction scheme; Manufacture;Install

秦安特大橋上跨天巉公路及寶蘭客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)，主橋鋼箱梁全長(zhǎng)234m，上部結(jié)構(gòu)為（57+120+57）m變截面鋼箱梁，跨中高度3.2m，逐步變化至橋墩處的6.5m。單幅橋梁寬15.6m，單箱單室，內(nèi)、外側(cè)懸臂寬度分別為3.0m、4.5m，支點(diǎn)、跨中兩處梁高分別為6.5m、3.2m。

鋼箱梁尺寸較大，為此劃分為多個(gè)節(jié)段，在指定加工廠(chǎng)制作板單元，運(yùn)至拼裝場(chǎng)地后，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙拼裝成型，再通過(guò)運(yùn)梁平板車(chē)轉(zhuǎn)至現(xiàn)指定施工點(diǎn)位，用于架設(shè)。主墩梁段采用橋位散拼的方法，邊跨采用支架法履帶吊吊裝到位，中跨用橋面吊機(jī)架設(shè)。經(jīng)過(guò)精細(xì)化調(diào)整后，在確認(rèn)線(xiàn)形無(wú)誤的前提下組織焊接，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的完整性與穩(wěn)定性，對(duì)焊縫做表觀質(zhì)量檢查和探傷檢查，若無(wú)誤則涂裝焊縫。在前述基礎(chǔ)上，解除臨時(shí)支座固結(jié)，進(jìn)行體系轉(zhuǎn)換。

按照如圖1所示的內(nèi)容施工，完成右幅第1、2節(jié)段臨時(shí)支架的搭設(shè)作業(yè)，進(jìn)而將1、2節(jié)段的主梁和挑臂梁（數(shù)量均為4片）安裝到位，并拼裝節(jié)段5。

（2）組織右幅3、4、6節(jié)段臨時(shí)支架的搭設(shè)作業(yè)，該裝置成型后，將各自對(duì)應(yīng)的主梁和挑臂梁安裝到位。

以焊接的方法處理左、右幅邊跨鋼箱梁，保證裝置的穩(wěn)定性;做詳細(xì)的檢查，確認(rèn)位置、表觀形態(tài)等方面均無(wú)異常后，澆筑壓重混凝土;隨后，依次安排卸載、支架拆除作業(yè)。

此處以節(jié)段5為例，對(duì)其散拼的作業(yè)流程及具體要點(diǎn)展開(kāi)探討。

（1）組裝前做全面的檢查，若待焊區(qū)域50mm范圍內(nèi)存在油污或是其他形式的雜物，及時(shí)清理干凈，直至表面呈金屬光澤狀態(tài)為止。

（2）組織總裝胎架的搭設(shè)作業(yè)，將底板固定點(diǎn)焊在胎架上。盡可能提高底板定位精度，以寬度中心線(xiàn)為參照基準(zhǔn)，使各梁段的底板精準(zhǔn)就位，并修出底板對(duì)接焊縫的間隙。此外，結(jié)合要求確定定位安裝線(xiàn)，將其在底板上清晰標(biāo)出。結(jié)合圖紙要求對(duì)底板肋做全面的檢查，確認(rèn)其相對(duì)位置、垂直度均無(wú)異常后，予以點(diǎn)焊處理，間距控制在400mm，距焊縫端部30mm以上，要求點(diǎn)焊必須有足夠的穩(wěn)定性。

（3）為給安裝提供參照基準(zhǔn)，在底板處畫(huà)出腹板、隔板的安裝定位線(xiàn)，將橫隔板定位焊在底板上，同時(shí)檢驗(yàn)隔板，判斷其位置是否準(zhǔn)確以及豎直度偏差是否控制在許可范圍內(nèi)。點(diǎn)焊間距約400mm，定位焊與焊縫端部距離控制在30mm以上，必須保證點(diǎn)焊的穩(wěn)定性。

（4）于腹板處測(cè)放安裝定位線(xiàn)，將其作為隔板、一字肋的安裝基準(zhǔn)。腹板以點(diǎn)焊的方式固定在隔板上，取合適尺寸的一字肋，首先將該構(gòu)件穿過(guò)腹板，而后再與腹板做點(diǎn)焊處理。

（5）腹板成型后，檢查各截面的尺寸，確認(rèn)無(wú)誤后，方可對(duì)隔板和腹板底板單元做焊接處理，而后安排探傷檢測(cè)和外觀檢查，確保焊縫無(wú)質(zhì)量問(wèn)題。進(jìn)而安裝頂板單元，有效調(diào)整其位置，做焊接處理。按前述提及的思路重復(fù)作業(yè)，完成后續(xù)各節(jié)段的拼裝作業(yè)，再對(duì)整體結(jié)構(gòu)做全方位的檢測(cè)，確保在結(jié)構(gòu)組成形式、所處位置、穩(wěn)定性等方面均無(wú)誤。

（6）待5#節(jié)段組裝成型且實(shí)測(cè)結(jié)果滿(mǎn)足質(zhì)量要求后，組織縱橫向水平限位焊接作業(yè)，目的在于提升焊接的穩(wěn)定性，避免結(jié)構(gòu)失穩(wěn)。

按照如下流程有序推進(jìn)施工進(jìn)程，將中跨鋼箱梁懸臂吊裝到位。

1. 運(yùn)梁車(chē)將J7-H2/H3挑臂梁運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，吊裝到位，確認(rèn)無(wú)誤后組織焊接作業(yè)。隨后，將J8-H1主梁運(yùn)至橋面吊機(jī)正下方，依然將其吊裝至指定位置，檢測(cè)并調(diào)整偏差，實(shí)測(cè)結(jié)果滿(mǎn)足要求后采取焊接處理措施。進(jìn)一步將J8-H2/H3挑臂梁運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，有序吊裝到位，檢查、糾偏、焊接。

（4）考慮到合龍段的吊裝作業(yè)要求，配套穩(wěn)定可靠的吊架。吊裝前先配切，確定合適的施工時(shí)間。待合龍口焊接工作落實(shí)到位并且確認(rèn)無(wú)質(zhì)量問(wèn)題后，拆除合龍吊架，焊接支座與鋼梁底板，以形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)體系，隨后解除縱向橫向水平限位。

（1）合龍段安裝對(duì)現(xiàn)場(chǎng)氣溫較為敏感，為保證安裝質(zhì)量，宜在夜間低溫時(shí)段安裝。

（2）合龍段主梁的吊裝：重量22.4t，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)空間，選用的是260t履帶吊，主臂、塔臂長(zhǎng)度一致（42m），主臂吊幅達(dá)到85°時(shí)其吊裝半徑34m，此作業(yè)姿態(tài)下具備的起重量為32.5t。吊裝載荷計(jì)算結(jié)果為32.5t，通過(guò)與“（22.4+2）×1.2≈29.3t（其中，安全系數(shù)取1.2，配套的吊鉤、吊具重2t）”的對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，前者超過(guò)后者，表明施工配套的吊裝設(shè)備可以滿(mǎn)足要求。

（3）合攏段挑臂梁的吊裝：最大節(jié)段重6.2t，配套的設(shè)備與前述一致，即260t履帶吊，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工條件，組織模擬分析，主臂和塔臂長(zhǎng)度均為42m，主臂吊幅85°，吊裝半徑為34m時(shí)，設(shè)備具備的起重量達(dá)到32.5t，通過(guò)與“（6.2+2）×1.2≈10t（其中，安全系數(shù)取1.2，配套的吊鉤、吊具重2t）”的對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，前者超過(guò)后者，表明施工配套的吊裝設(shè)備可以滿(mǎn)足要求。

（4）高程調(diào)整：在正式架設(shè)合龍段前，對(duì)其尺寸做詳細(xì)的檢查，切除余量;吊裝期間安排粗調(diào)，使合龍段初步到達(dá)指定位置;而后，進(jìn)一步操控千斤頂，借助此裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)梁段順橋向間隙的有效調(diào)整，將該值穩(wěn)定在4～6mm。而為了保證高程精調(diào)的可靠性，需要聯(lián)合應(yīng)用千斤頂和調(diào)節(jié)碼板。經(jīng)過(guò)精細(xì)化的調(diào)整后，用碼板定位。

（5）剛性連接：以焊接的方法將兩根剛性連接梁穩(wěn)定設(shè)在鋼箱梁頂板處，焊縫長(zhǎng)度50mm，連接梁由雙拼45#工字鋼組成。

（6）線(xiàn)形控制：著重考慮的內(nèi)容包含2個(gè)方面，即平面線(xiàn)形、立面線(xiàn)形，對(duì)其的調(diào)整采用到千斤頂和螺桿緊漲器，由專(zhuān)員操作，期間加強(qiáng)對(duì)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的檢查，判斷其實(shí)際的標(biāo)高和設(shè)計(jì)坐標(biāo)值，而后將實(shí)測(cè)結(jié)果與設(shè)計(jì)值做對(duì)比分析，若偏差超出許可范圍則予以調(diào)整，直至達(dá)標(biāo)為止。以平面線(xiàn)形的調(diào)整為例，采取的是先粗調(diào)、后精調(diào)的模式，經(jīng)過(guò)粗調(diào)后，用千斤頂調(diào)整橫橋向、順橋向間隙，將其控制在4～6mm，在此基礎(chǔ)上，用碼板定位。

為切實(shí)提高鋼梁對(duì)位焊接質(zhì)量，一方面根據(jù)試拼裝節(jié)段結(jié)果安排匹配復(fù)原，另一方面則加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量控制。但需注意的是，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的復(fù)雜度較高，有突出的專(zhuān)業(yè)性特性，為此需成立鋼箱梁測(cè)量小組，由其負(fù)責(zé)具體的測(cè)量工作。配套儀器方面，采用到萊卡TS09?plus電子全站測(cè)距儀、ZAL-632自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀。

測(cè)量遵循“一放二復(fù)”原則，保證鋼箱梁安裝的準(zhǔn)確性。正式安裝前，將坐標(biāo)控制點(diǎn)、水準(zhǔn)點(diǎn)引設(shè)至周邊蓋梁頂面，以便后續(xù)可高效測(cè)量，由監(jiān)理復(fù)核坐標(biāo)控制點(diǎn)和水準(zhǔn)點(diǎn)，確保無(wú)誤，在精度達(dá)到要求的前提下，方可正式投入使用。

鋼箱梁安裝前，還需完成支承面及支座的復(fù)測(cè)工作，掌握各自的標(biāo)高和平面位置坐標(biāo)，平面縱橫2個(gè)方向需水平，偏差不大于2mm。此外，調(diào)整好支座的位置，目的在于使該結(jié)構(gòu)的中線(xiàn)對(duì)準(zhǔn)主梁中心，要求實(shí)測(cè)水平位置偏移不超過(guò)2mm，否則需繼續(xù)調(diào)整。經(jīng)過(guò)復(fù)測(cè)后，由監(jiān)理復(fù)核，確認(rèn)無(wú)誤即可將鋼梁安裝到位。

以外弧側(cè)底板邊緣線(xiàn)為參照基準(zhǔn)，精確完成鋼箱梁吊裝橫橋向的定位操作。在支架上準(zhǔn)確劃出吊裝節(jié)段下底板的安裝線(xiàn)，保證準(zhǔn)確性;在支撐橫梁的上面以焊接的方法穩(wěn)定設(shè)置限位板，以此為參照基準(zhǔn)，吊裝定位梁，據(jù)此有序完成后續(xù)各節(jié)段的吊裝作業(yè)。

定位的具體內(nèi)容包含以下幾點(diǎn)。

綜上所述，鋼箱梁是橋梁建設(shè)中的重要結(jié)構(gòu)形式，且其在跨越既有鐵路線(xiàn)的橋梁建設(shè)中具有更突出的優(yōu)勢(shì)，如自重輕、跨度大、穩(wěn)定可靠。鋼箱梁的施工按照先制作、再吊裝的主體流程進(jìn)行，作為施工單位，需要統(tǒng)籌規(guī)劃，制定科學(xué)的施工方案，并在施工期間加強(qiáng)檢測(cè)控制，最終將鋼箱梁精準(zhǔn)安裝到位。

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