斜腹板鋼箱梁橋體分段吊裝施工技術(shù)

□□ 邢 君

(太原城市職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 太原 030027)

引言

跨線橋既能節(jié)約占地，又可使線路交叉上下層的車輛或行人安全暢行，有效地解決日益嚴(yán)重的交通流沖突難題。因此，跨線橋項目也越來越多地應(yīng)用于工程領(lǐng)域。本文所研究的斜腹板鋼箱梁橋體施工技術(shù)，以較經(jīng)濟(jì)的鋼材用量、合理的受力性能以及“胎架制作橋梁，分段吊裝合體”之工法，體現(xiàn)出安全、快捷的特點和工程質(zhì)量易把控的技術(shù)優(yōu)勢。

1 施工流程

鋼箱橋梁的施工原理為：工廠分段制作構(gòu)件，現(xiàn)場組裝焊接，兩端橋身吊裝就位，中間橋身吊裝轉(zhuǎn)體對接完成鋼橋的合攏。對圖紙進(jìn)行二次優(yōu)化設(shè)計，首先將橋身劃分為若干段，拼接縫合理錯開接頭；其次把圖紙的橫、縱坡以及起拱度數(shù)值，精確轉(zhuǎn)化為胎架坐標(biāo)和控制點數(shù)值，布設(shè)鋼支撐，鋼板拼裝焊接完成胎架；再在胎架上進(jìn)行頂板、底板的接長接寬，腹板、U型肋的拼裝，實現(xiàn)箱梁呈立體階梯式的組裝與焊接；最后將箱梁分段運(yùn)輸至施工現(xiàn)場，組對焊接形成箱梁吊裝單元體，選用適合的起重吊裝設(shè)備逐段吊裝焊接完成鋼橋的合體。

2 施工操作要點

2.1 構(gòu)件制作

2.1.1 圖紙優(yōu)化及施工段劃分

砂河北山森林公園登山步道工程項目位于山西省某縣，該項目跨越雙向六車道王城高速公路。設(shè)計橋面尺寸為48 m×9 m，面積為432 m2，橋梁橫斷面的兩側(cè)各0.5 m(防落物網(wǎng)、花壇、欄桿)、人行道及車行道為8 m，共9 m。橋梁凈空為5.5 m，橋面雙向橫坡為2%。采用簡支鋼箱梁橋，鋼箱梁為單箱單室截面，斜腹板。梁高為2.3～2.39 m。箱梁底板寬度為4.7 m，懸臂長度為1.52 m?？紤]到構(gòu)件運(yùn)輸條件的限制，將鋼橋梁錯位劃分為8段(拼接縫錯開500 mm)，每段尺寸為12 m×4.5 m，最大質(zhì)量為30 t，如圖1、圖2所示。

圖1 施工段劃分平面圖

圖2 箱梁截面解體加工示意圖

2.1.2 制作拼裝胎架

考慮到橋長為48 m，胎架總長度為50 m，寬度為12 m。根據(jù)圖紙的設(shè)計說明(橋平面位于直線上，橋面橫坡為雙向2%，縱斷面位于R=2 500 m的豎曲線上)，查詢JTG D64—2015《公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計規(guī)范》中對預(yù)起拱值的要求，結(jié)合類似工程的施工經(jīng)驗，預(yù)設(shè)起拱值為80 mm，確定了胎架的具體坐標(biāo)和控制點尺寸。采用型鋼為縱橫向支撐，支撐密度≮1.2 m×1.2 m，且保證在隔板位置至少有一排支撐，如圖3所示。

圖3 制作拼裝胎架

2.2 分段加工運(yùn)輸

2.2.1 防腐、下料、矯正

板材下料前進(jìn)行噴砂除銹、防腐處理。頂板、底板采用定寬板。材質(zhì)為Q345qD。下料采用數(shù)控切割機(jī)進(jìn)行精準(zhǔn)下料。為了便于板材矯正，通過多塊板材的對接形成尺寸較大的拼裝板。

2.2.2 組裝

在制作完成的胎架上進(jìn)行箱梁的拼裝，拼裝時按照(P1、P2)、(P3、P4)、(P5、P6)、(P7、P8)平面圖依次拼裝，形成一個整體箱梁，每段之間通過段焊連接，待整體拼裝焊接完成后，將段焊部位肢解，形成8個箱梁段。

箱梁為垂直反向組裝，順序為：頂板→內(nèi)隔板→腹板→橋梁連接結(jié)構(gòu)(U型肋、底板平肋、側(cè)板肋等)→底板→懸臂單元件板。組裝時，以胎架為外胎、以內(nèi)隔板為內(nèi)胎控制鋼箱梁的線形和尺寸。

在組裝過程中，鋼橋的整體外形尺寸控制是重點，上頂板縱橫平面的控制,下端用楔形鐵塊固定。箱梁兩端設(shè)置臨時支撐，中間隔板用90°角尺量取隔板的垂直度，測定箱口上下垂直度和上下板接口的尺寸線。

2.2.3 焊接

全橋整體放樣，分段焊接，拼裝時胎架上長度方向不留余量。焊接方式為埋弧自動焊。每段鋼橋梁組裝完成后，首先安排點焊加以固定；待全部組裝完成后，開始焊接施工。焊接施工按照先內(nèi)后外、先上后下空間順序推進(jìn)，按照由中心向兩邊平面對稱方向展開。操作過程中及時監(jiān)測、復(fù)測，防止內(nèi)應(yīng)力變形，做到即時校正。焊接完成后，委托第三方檢測機(jī)構(gòu)對焊縫進(jìn)行抽檢。

2.2.4 下胎

焊接完成后，采用角磨機(jī)將鋼箱梁分解為P1、P2、P3、P4、P5、P6、P7、P8八段，逐段垂直旋轉(zhuǎn)180°翻轉(zhuǎn)，從胎架吊至運(yùn)輸車輛上。超寬構(gòu)件的運(yùn)送應(yīng)報請交通運(yùn)輸部門核定。

2.3 橋段拼裝焊接

八段箱梁構(gòu)件運(yùn)輸至現(xiàn)場后，采用H型鋼焊接形成井字簡易胎架，用260 t、200 t汽車吊輔助，拼裝完成P1-P2、P3-P4-P5-P6、P7-P8三段吊裝單元體。采用CO2氣體保護(hù)焊進(jìn)行焊接。

2.4 焊接檢驗

檢驗須在作業(yè)完畢(24 h)組織進(jìn)行。先查驗外觀，外觀合格后，再使用超聲波探傷儀器檢測。焊縫外觀要求表面焊波平整、均勻，無裂紋、無未熔合處和深度咬邊現(xiàn)象，不能出現(xiàn)氣孔、弧坑、夾渣和焊瘤。焊縫外觀查驗合格后，依照GB/T 11345—2013《焊縫無損檢測超聲檢測技術(shù)、檢測等級和評定》的規(guī)定進(jìn)行超聲波無損探傷檢測。對不標(biāo)準(zhǔn)的焊縫，按要求進(jìn)行返修。

2.5 臨時支撐安裝

作為兩端吊裝單元體吊裝就位時的臨時支撐，主撐采用Φ219×8的鋼管，次管采用Φ140×5的鋼管，柱頂橫梁采用H294×200×8×2的型鋼。

對橋臺基坑、護(hù)墻進(jìn)行防護(hù)處理，并對護(hù)墻的穩(wěn)定性進(jìn)行驗算(水平風(fēng)力、抗傾覆穩(wěn)定性及抗滑穩(wěn)定性等計算)，對基底做豎向承載力計算，均滿足要求的情況下方可進(jìn)行鋼橋的吊裝就位。

2.6 鋼橋吊裝

鋼橋體成型后，計算出每段橋體的質(zhì)量，結(jié)合考慮吊裝的作業(yè)半徑、提升高度、移位轉(zhuǎn)體等工序，確定鋼橋的吊裝采用500 t、260 t、200 t三臺汽車吊，其中260 t、200 t汽車吊進(jìn)行輔助吊裝作業(yè)。根據(jù)JGJ 276—2012《建筑施工起重吊裝工程安全技術(shù)規(guī)范》對起重機(jī)械進(jìn)行性能參數(shù)驗算，安全系統(tǒng)為1.2，滿足要求?，F(xiàn)場為跨高速公路，提前上報高速公路大隊及路政大隊，報導(dǎo)改措施及線路，在高速交警大隊及路政大隊確認(rèn)后，在導(dǎo)改措施完成后在應(yīng)急車道與行車道處雙向各設(shè)置一處臨時支撐，箱梁拼裝完成后先吊裝箱梁一段、箱梁二段，再進(jìn)行中間箱梁的拼裝及吊裝，如圖4所示。

圖4 平面示意圖

吊裝前根據(jù)JGJ 276—2012《建筑施工起重吊裝工程安全技術(shù)規(guī)范》中對吊索及其附件的要求，進(jìn)行鋼絲繩、吊耳的驗算，驗算合格后方可進(jìn)行吊裝。

2.6.1 箱梁一、二段吊裝

現(xiàn)場場地四通一平，準(zhǔn)備工作就位，吊裝指令發(fā)出后先進(jìn)行箱梁一段及箱梁二段的挪移，將箱梁放到指定吊裝地點，吊車一號及吊車二號到位后進(jìn)行箱梁的吊裝。

箱梁吊裝單元體一吊裝時，吊車司機(jī)聽從信號指示，緩緩起吊完成空中轉(zhuǎn)體就位，一端坐落于橋臺處，另一端坐落于臨時支撐處。箱梁吊裝單元體二通過兩次吊裝完成就位，先挪移至臨時支撐附近，吊車重新站位，吊車司機(jī)聽從信號指示，緩緩起吊完成空中轉(zhuǎn)體就位，一端坐落于橋臺處，另一端坐落于臨時支撐處。

2.6.2 箱梁單元體三的吊裝

箱梁單元體三先移至與箱梁單元體一垂直相鄰，放至地面，吊車重新站位，吊離地面500 mm進(jìn)行轉(zhuǎn)體，轉(zhuǎn)體30°后，吊車司機(jī)聽從信號指示，緩緩起勾吊至箱梁上表面上方500 mm完成空中轉(zhuǎn)體，進(jìn)行箱梁單元體三的就位。

2.6.3 箱體焊接

將鋼橋梁拼裝定位，實施箱體焊接作業(yè)。作業(yè)前，對不達(dá)要求的縫口進(jìn)行打磨、整修、清縫，實測實量所有縫口數(shù)值，確認(rèn)無誤后，按焊接工藝評定的焊接參數(shù)進(jìn)行多層多道焊接,如圖5所示。

圖5 箱梁吊裝單元體吊裝

3 結(jié)語

以往在同類工程項目中，都采用“搭設(shè)腳手架”的施工方法，而在該項目中采用“胎架制作橋梁，分段吊裝合體”工法，實現(xiàn)了設(shè)計預(yù)期目標(biāo)，見表1。

二者相比，采用“胎架制作橋梁，分段吊裝合體”新工法，較傳統(tǒng)工法工期縮短了52 d，費(fèi)用節(jié)約了26.4萬元。由此可見，新工法橋體分段制作合理高效，合體分段吊裝安全快速，工程質(zhì)量可控施工技術(shù)有創(chuàng)新；用材經(jīng)濟(jì)費(fèi)用低，工期縮短進(jìn)度快、經(jīng)濟(jì)效益明顯；施工封閉道路占用時間少，節(jié)約了社會成本，產(chǎn)生有無形的社會效益。斜腹板鋼箱梁橋體“胎架制作橋梁，分段吊裝合體”施工技術(shù)于2018年經(jīng)山西省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳專家鑒定，達(dá)到國內(nèi)先進(jìn)水平。