旅游度假區(qū)不斷流河道上大跨度鋼結(jié)構(gòu)景觀橋的施工

蔣博洋 張友杰 楊 凱 張學(xué)偉 郭志鑫 秦天宇

中國建筑第八工程局有限公司 上海 201204

由于景觀橋跨度大且跨越泄洪河道，施工時(shí)河道不能截流，相比常規(guī)的可采取圍堰施工、旱地施工的鋼構(gòu)橋，難度大大增加[1-5]。采取哪些措施解決臨時(shí)施工道路問題、配備何種機(jī)械設(shè)備吊裝鋼結(jié)構(gòu)、怎么吊裝，以及如何保證施工工期、質(zhì)量、安全，節(jié)省成本，是值得我們研究的課題。

1 工程概況

荷蘭花海大跨度鋼結(jié)構(gòu)景觀橋位于江蘇鹽城大豐區(qū)斗龍港河道上方，建成后將有效連接公園的2個(gè)片區(qū)，加強(qiáng)兩側(cè)園區(qū)的行人溝通。鋼橋采用上承式鋼拱橋體系，橋梁長77 m，寬6.6 m，主橋采用外部固結(jié)體系，拱肋為鋼箱結(jié)構(gòu)，拱肋立面為變截面形式，平面為直線和曲線結(jié)合，在東側(cè)橋面進(jìn)行變寬，并在外側(cè)設(shè)置觀景臺(tái)階，拱肋立面高1.2～2.8 m。鋼混結(jié)合段結(jié)合面設(shè)置承壓板，鋼混之間結(jié)合采用預(yù)應(yīng)力錨桿連接方式。由于此鋼結(jié)構(gòu)橋恢宏的氣勢，獨(dú)特的造型，與對岸的只有愛劇場建筑交相輝映，因此大豐區(qū)政府將荷蘭花海的預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)景觀橋工程確定為與只有愛戲劇幻城配套的特殊景觀工程。本鋼結(jié)構(gòu)橋梁外觀設(shè)計(jì)新穎，所具有的大跨度、變截面、多曲率等特點(diǎn)（圖1），給現(xiàn)場吊裝以及施工帶來極大難度。

圖1 鋼結(jié)構(gòu)景觀橋完成實(shí)景

2 施工重點(diǎn)和難點(diǎn)

本項(xiàng)目鋼構(gòu)景觀橋因獨(dú)特的外觀設(shè)計(jì)，以及地處景區(qū)的特殊位置，造成從現(xiàn)場施工組織、準(zhǔn)備、分段吊裝、精確定位安裝等各個(gè)環(huán)節(jié)，需要考慮和涉及的內(nèi)容很多，工作量翻倍。

1）現(xiàn)場水、陸域情況復(fù)雜。由于此景觀橋橫跨一期與二期景區(qū)之間斗龍港河道，此河道為當(dāng)?shù)匦购楹拥?，無法采用圍堰隔斷。并且一期景區(qū)已開放接待游客，施工車輛無法進(jìn)入。諸多因素造成現(xiàn)場施工交通組織困難，如何高效組織施工和交通，成為主要問題。

2）鋼橋分段尺寸劃分與臨時(shí)支架設(shè)置綜合考慮影響因素多。因鋼構(gòu)橋劃分的每段較重，且臨時(shí)支撐均設(shè)置于河道以內(nèi)，分段對接時(shí)，支架稍有歪斜，會(huì)造成鋼箱拱肋中心偏移和產(chǎn)生接縫超寬的影響，以及所在河道流速較快，會(huì)影響臨時(shí)支架的設(shè)置和吊裝設(shè)備的選擇。

3）現(xiàn)場施工難度大。由于橋梁橫跨斗龍港河道，無支墩，現(xiàn)場無場地，給現(xiàn)場交通線路的布置和機(jī)械設(shè)備的選擇帶來了困難。

4）預(yù)應(yīng)力錨桿施工難度大。勁性骨架預(yù)埋件以及鋼箱結(jié)構(gòu)施工難度大，場地空間狹小，鋼筋設(shè)置較密，施工人員吊裝與定位操作難度較大。

3 關(guān)鍵施工技術(shù)

3.1 設(shè)置貝雷鋼便橋作為臨時(shí)施工道路

由于鋼構(gòu)橋的東側(cè)墩臺(tái)在一期已經(jīng)開放的景區(qū)內(nèi)，樁機(jī)與墩臺(tái)施工機(jī)械人員無法進(jìn)入，所以采取在西側(cè)二期施工場地駁岸搭設(shè)鋼便橋至東側(cè)一期景區(qū)的方式解決打樁、墩臺(tái)施工交通問題，實(shí)現(xiàn)施工的快速、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保。

3.1.1 貝雷鋼便橋施工概況

鋼便橋長72 m，橋面寬4 m。根據(jù)現(xiàn)場通行的使用要求，擬定按通行荷載700 kN等級計(jì)算設(shè)計(jì)橋梁。全橋共6跨，每跨跨徑12 m，采取321型雙排單層結(jié)構(gòu)，排間距0.45 m，用支撐架連接。每節(jié)桁架梁鋪裝2根標(biāo)準(zhǔn)橫梁，橋面系采用標(biāo)準(zhǔn)橋面板，橋面板長6 m，寬1 m，節(jié)間橋面板用U形螺栓連接固定。下部采取φ529 mm鋼管樁結(jié)構(gòu)，鋼管樁6排，1排3根，鋼管樁頂端安放分配梁（雙拼28#工字鋼），高出水面部分使用槽鋼交叉以剪刀撐的方式相互連接，提升鋼便橋橋樁的穩(wěn)固性。

3.1.2 鋼便橋施工流程

通過汽車吊振動(dòng)錘打設(shè)鋼管樁→安裝貝雷梁→上部橋面結(jié)構(gòu)施工→以此類推施工下一跨結(jié)構(gòu)

3.1.3 鋼便橋施工操作要點(diǎn)

1）樁基選擇。根據(jù)工程所處的地質(zhì)情況，橋樁基選擇直徑529 mm、壁厚8 mm的鋼管樁。

2）沉樁施工。鋼管沉樁施工從現(xiàn)場西岸開始采用DZJ45型振動(dòng)錘汽車吊吊打工藝。管樁接長時(shí)，必須將鋼管對接頭切割平整，確保外圍滿焊，焊縫寬度不小于10 mm。在鋼管對接處，焊縫周圍加焊6塊鋼板，以確保焊接接頭的剛度和強(qiáng)度。

3）棧橋上部結(jié)構(gòu)施工。上部結(jié)構(gòu)鋪裝標(biāo)準(zhǔn)桁架梁，桁架梁標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段長3 m，一節(jié)一節(jié)用貝雷銷連接，桁架梁排與排之間用豎向支撐架連接。用汽車吊直接將桁架梁安裝在鋼管樁上的橫向分配梁上，后對桁架梁定位、錨固。橋面上部結(jié)構(gòu)使用的橫向支撐梁是28#工字鋼，每根之間距離1.5 m，并通過U形螺栓與貝雷梁有效固定。橋面系鋪裝標(biāo)準(zhǔn)橋面板，橋面板寬1 m，6 m節(jié)段鋪裝4塊，橋面寬4 m。

3.2 分段劃分和臨時(shí)支撐的設(shè)置

3.2.1 分段劃分和起重船選擇

項(xiàng)目部綜合考量現(xiàn)場河道寬度、深度以及本地區(qū)船吊設(shè)備現(xiàn)狀，最大化滿足現(xiàn)場分段吊裝條件。主要考慮以下幾個(gè)因素：充分考慮本橋的力學(xué)特性及造型特點(diǎn)進(jìn)行合理的分段；劃分的每段長度應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)亟煌ㄟ\(yùn)輸限制的要求以及施工現(xiàn)場條件的制約；每段的質(zhì)量能確保在船吊設(shè)備起吊質(zhì)量范圍內(nèi)。

根據(jù)以上考慮因素，最終確定施工方案為：鋼混結(jié)合段、鋼梁段分7段運(yùn)輸至現(xiàn)場，鋼梁段在現(xiàn)場焊接為3段進(jìn)行吊裝。先吊裝鋼混結(jié)合段，安裝完成后澆筑混凝土，混凝土強(qiáng)度達(dá)到規(guī)范要求后張拉螺桿，然后吊邊跨的分段，再吊裝中跨合龍（圖2）。

圖2 鋼橋分段示意

現(xiàn)場橋面標(biāo)高為7.19 m，水面標(biāo)高約0.7 m?？紤]到每節(jié)分段的寬度影響，船機(jī)起重主臂長最低須達(dá)到41 m，吊裝半徑在12 m內(nèi)。最終充分考慮分段的質(zhì)量和現(xiàn)場吊裝位置，擬采用1臺(tái)80 t船機(jī)進(jìn)行吊裝作業(yè)。

3.2.2 分段廠內(nèi)制作技術(shù)要點(diǎn)

本鋼橋先在當(dāng)?shù)劁摻Y(jié)構(gòu)工廠內(nèi)進(jìn)行胎架施工，后分段運(yùn)輸進(jìn)施工現(xiàn)場內(nèi)進(jìn)行吊裝定位安裝。在廠內(nèi)制作完成后必須進(jìn)行全面鋼結(jié)構(gòu)相關(guān)檢驗(yàn)探傷，每節(jié)的規(guī)格必須符合以上考慮的因素，同時(shí)做好名稱（如A、B、C段）和吊裝方位的標(biāo)識，并按圖紙?jiān)O(shè)置合龍對準(zhǔn)線，考慮吊裝因素對每段構(gòu)件進(jìn)行加強(qiáng)處理。為保證鋼橋吊裝定位合龍后尺寸造型符合設(shè)計(jì)，安裝必須達(dá)到現(xiàn)場每段吊裝定位時(shí)的相對標(biāo)高、拱肋的起拱尺寸、段與段之間的預(yù)留間隙與鋼廠總裝胎架上的參數(shù)保持一致。

3.2.3 分段臨時(shí)支撐設(shè)置

在東西兩側(cè)承臺(tái)施工完畢后立即進(jìn)行臨時(shí)支墩安裝，以利于安裝工作的時(shí)間節(jié)點(diǎn)的銜接。

本工程根據(jù)分段方案共設(shè)置4 處臨時(shí)支架，由φ529 mm×10 mm鋼管現(xiàn)場加工，臨時(shí)支架的形式主要是：采用6根φ529 mm×10 mm鋼管組成，鋼管橫橋向單排2根，管中間距為3.1 m，順橋向單排3根，管中間距為1.2 m，頂部采用雙拼36a#工字鋼與鋼管焊接，并在頂部設(shè)置14#工字鋼作為鋼凳，且頂部設(shè)置2臺(tái)30 t液壓千斤頂，作用是進(jìn)行鋼箱梁吊裝定位后的微調(diào)，臨時(shí)支架高度方向箱梁底部以下1 m位置（水面以上）各設(shè)1道剪力撐和水平撐，高于水面部分采取20#槽鋼剪刀撐連接鋼管樁形成方形矩陣，提高臨時(shí)支墩整體的穩(wěn)定性。

3.2.4 臨時(shí)支撐操作要點(diǎn)

1）橋梁上部鋼結(jié)構(gòu)形式為大跨度拱形，中間標(biāo)準(zhǔn)截?cái)嗝鎸挾葹?.6 m?？紤]公路運(yùn)輸?shù)淖畲髮挾葹? m，故將鋼箱梁分割為A、B、C這3段安裝，且每段將箱體和挑臂分開運(yùn)輸。

2）0#臺(tái)鋼混結(jié)合段與A段連接部位設(shè)置1#墩，A段與B段鋼梁連接部位設(shè)置2#墩，B段與C段鋼梁連接部位設(shè)置3#墩，C段與1#鋼混結(jié)合段連接處位于陸地，根據(jù)實(shí)際質(zhì)量計(jì)算采用單排鋼管樁臨時(shí)支墩即可。

3）預(yù)拱度考慮橫恒載＋0.5活荷載，跨中為28 mm向兩側(cè)拋物線下降，鋼梁制作考慮增加10%，即跨中為31 mm預(yù)拱度。

4）按照各斷面計(jì)算荷載的1.2倍預(yù)堆載，預(yù)壓采用的是預(yù)制混凝土塊，在墊塊頂部設(shè)置吊環(huán)，方便吊裝。加載采用浮吊吊裝，人工配合，直至加到預(yù)先設(shè)定的荷載值。第1次預(yù)加壓梁部恒載和模板等活載的25%，持載12 h；第2次加載至75%，持載12 h；第3次加載至90%，持載12 h；第4次加載至設(shè)計(jì)荷載的120%，持載24 h，此時(shí)須增加檢查臨時(shí)支墩的變形監(jiān)測頻率。當(dāng)確認(rèn)支墩不發(fā)生變形時(shí)，在加載完成24 h后進(jìn)行卸載。

3.3 預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)

3.3.1 連接構(gòu)造

預(yù)應(yīng)力錨桿材質(zhì)為0CrNiMoA，布置思路按照斷面四周設(shè)置，錨桿的上端錨固在距離承壓面以上0.5 m的位置，下端錨固在混凝土承臺(tái)內(nèi)，共有此類型螺桿58根，其中西側(cè)20根，東側(cè)38根。

3.3.2 預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)

本鋼構(gòu)橋?yàn)閷?shí)現(xiàn)大跨度河道中無橋墩的設(shè)計(jì)，鋼-混凝土之間采用預(yù)應(yīng)力錨桿技術(shù)，具體是在鋼筋混凝土承臺(tái)內(nèi)部預(yù)埋勁性鋼骨架以及下錨梁。預(yù)應(yīng)力螺桿錨固在下錨梁。澆筑鋼混段混凝土前，預(yù)先在預(yù)應(yīng)力螺桿外表面涂抹隔離劑，為確保錨桿能在后期張拉時(shí)自由伸縮。待結(jié)合段混凝土達(dá)到強(qiáng)度之后，張拉預(yù)應(yīng)力錨桿，靜載試驗(yàn)設(shè)計(jì)：首先張拉到設(shè)計(jì)荷載的10%，然后分級加載至設(shè)計(jì)荷載的50%、75%、100%、150%。滿足以下3個(gè)條件即為合格：肉眼觀測試件外形無明顯變形；連接板、連接筒、拉桿等探傷質(zhì)量符合相關(guān)要求；螺母、拉桿可順利旋合。φ75 mm拉桿設(shè)計(jì)荷載800 kN，至此完成結(jié)合段施工。

3.4 鋼箱梁的吊裝和定位安裝技術(shù)

3.4.1 分段吊裝

鋼構(gòu)橋在鋼構(gòu)廠內(nèi)進(jìn)行分段后，通過特種運(yùn)輸車運(yùn)輸至施工現(xiàn)場指定起吊位置，分段吊裝必須配有專職起重指揮信號工指揮，按照具體工況，本現(xiàn)場配備2名起重信號工，當(dāng)需要執(zhí)行某項(xiàng)操作時(shí)，信號傳遞路徑是由構(gòu)件安裝指揮工傳遞至起重船指揮工。在現(xiàn)場吊裝時(shí)應(yīng)重點(diǎn)檢查起吊鋼絲繩，并逐一檢查鎖具，工具，若發(fā)現(xiàn)有缺陷瑕疵，立即更換，確保安全后才被允許吊裝操作。另外起吊船的操作必須做到緩慢穩(wěn)定，船上操作人員相互配合，避免因船的左右搖擺，操作的急緩不定造成吊裝的失穩(wěn)晃動(dòng)。

3.4.2 分段定位

分段定位分為開始初步定位和最終精確定位。初步定位由起重船進(jìn)行。吊裝構(gòu)件時(shí)在臨時(shí)支架上先預(yù)埋限位板，然后將構(gòu)件大致吊裝定位。限位板與構(gòu)件的間隙應(yīng)控制在5～10 cm。精確定位采用三維方向上進(jìn)行調(diào)整，即在起重船不放鉤的情形下，利用分段合龍附件對千斤頂?shù)拇瓜?、橫向、縱向進(jìn)行頂升微調(diào)，使分段能夠精確合龍，有效縮短操作時(shí)間確保安全。

3.4.3 分段連接

鋼箱梁定位后采用手工電弧焊，焊接的技術(shù)要求與正式焊接相一致，然后每節(jié)之間的環(huán)向?qū)雍缚p，頂部與底部板材對接采用CO2氣體保護(hù)焊打底，埋弧焊將最終板面填平，中間的腹板采用CO2氣體保護(hù)焊焊接。

4 結(jié)語

在不能截流的河流上施工大跨度預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)景觀橋，我們采取了施工鋼便橋、對橋梁進(jìn)行分段施工、設(shè)置橋梁施工臨時(shí)支墩、采用浮吊吊裝鋼箱梁及鋼箱梁在三維方向上精確定位等技術(shù)，這些施工技術(shù)的成功組合運(yùn)用，確保了在河道不斷流條件下，景觀鋼構(gòu)橋的施工工期、質(zhì)量和安全。得到了當(dāng)?shù)卣?、業(yè)主、監(jiān)理的好評，同時(shí)也受到了當(dāng)?shù)匦侣劽襟w的關(guān)注報(bào)道?？偨Y(jié)的經(jīng)驗(yàn)可為今后類似大跨度景觀鋼構(gòu)橋梁工程不斷流河道的施工提供參考。