跨線橋鋼箱梁安裝工程施工技術(shù)探討

顧江淮

（合肥市公路管理服務(wù)中心長(zhǎng)豐分中心,安徽 合肥 231100 ）

0 引言

跨線橋鋼箱梁作為一種較為成熟的技術(shù)，在橋梁建設(shè)中的應(yīng)用非常廣泛。然而，當(dāng)前對(duì)于跨線橋鋼箱梁安裝工程施工技術(shù)的詳細(xì)研究較少，并且現(xiàn)有研究也鮮有結(jié)合具體工程實(shí)例開展的，這就對(duì)跨線橋鋼箱梁安裝的工程實(shí)踐帶來了一定的阻礙。為了加深對(duì)跨線橋鋼箱梁的認(rèn)識(shí)，并形成一套良好的理論體系，有必要結(jié)合具體的工程實(shí)踐對(duì)跨線橋鋼箱梁安裝進(jìn)行研究。

1 工程概況

該次合淮路互通起點(diǎn)為G206 主線樁號(hào) K4+994.875、終點(diǎn)樁號(hào)為K5+865，老合淮路與新G206 節(jié)點(diǎn)采用單喇叭互通立交方案。合淮路互通A 匝道在橋位處為R-3 000/R~700/R-80 m 組合平曲線，設(shè)計(jì)線與合淮路斜交角度為27°。

主橋跨線采用鋼箱梁，橋型布置為（30+47+35）m，鋼梁截面為單箱三室結(jié)構(gòu)。鋼箱梁截面頂板寬度為18.6 m，底板寬度為13.8 m，截面高度2.0 m。橋梁下構(gòu)采用柱式墩，群樁接承臺(tái)基礎(chǔ)，橋墩墩柱斷面為1.8 m×1.8 m，樁基直徑1.8 m。頂板加勁為U 型肋結(jié)構(gòu)，底板及腹板加勁為板條加勁。主橋鋼梁頂板鋼板厚度為16 mm，底板厚度為16 mm，腹板厚度為16 mm，墩頂位置為25 mm，橫隔板單元為12 mm，墩頂位置為25 mm。

鋼材材質(zhì)為Q345qC，總重量為1 319 t，吊裝節(jié)段共分28 個(gè)節(jié)段，最大吊裝重量45.9 t。

2 施工技術(shù)準(zhǔn)備

（1）開工前，施工單位自行組織工程部技術(shù)人員熟悉施工圖紙，并掌握施工圖紙的全部?jī)?nèi)容，對(duì)于設(shè)計(jì)圖紙與現(xiàn)場(chǎng)條件存在較大差異的情況及時(shí)報(bào)告總監(jiān)辦和建設(shè)單位。

（2）施工人員上崗前進(jìn)行職業(yè)安全、技術(shù)能力和操作技能培訓(xùn)，培訓(xùn)合格后方可上崗。設(shè)備操作人員必須取得與其崗位相適應(yīng)的資格證書，培訓(xùn)合格后方可上崗。

（3）安裝正式開工前，熟悉主要施工機(jī)械以及配套設(shè)備的技術(shù)性能資料和所需材料的檢驗(yàn)與焊接試驗(yàn)資料。

（4）結(jié)合該工程特點(diǎn)制定針對(duì)性的質(zhì)量、安全和環(huán)境保護(hù)管理的措施和鋼橋安裝線型控制措施，根據(jù)預(yù)拱度設(shè)計(jì)值，結(jié)合橋梁縱橫向坡度，計(jì)算基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)值，吊裝定位后微調(diào)至標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行固定[1]。

（5）在工程開工前，制定應(yīng)急預(yù)案并由項(xiàng)目總工組織工程技術(shù)部向各部門和施工作業(yè)班組逐級(jí)進(jìn)行技術(shù)交底和安全交底。交底采取書面形式，留有圖片和影像，參與交底的人員均簽字確認(rèn)。

（6）在工程開工前做好交通組織方案，并嚴(yán)格按照專家評(píng)審?fù)ㄟ^的交通組織方案設(shè)施，積極與當(dāng)?shù)亟痪块T對(duì)接溝通，交通疏導(dǎo)員要經(jīng)交警部門培訓(xùn)后上崗作業(yè)。

3 安裝施工工藝技術(shù)

3.1 總體方案概述

總體施工方案采用工廠節(jié)段預(yù)制，然后現(xiàn)場(chǎng)拼裝施工。鋼箱梁節(jié)段在工廠制造完成后，經(jīng)特殊的運(yùn)輸車輛運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，使用起重設(shè)備按鋼箱梁安裝順序架設(shè)至臨時(shí)支架上，調(diào)整節(jié)段高程、平面線形，符合設(shè)計(jì)文件要求后進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)焊接連成整體，然后進(jìn)行外涂裝防護(hù)，拆除臨時(shí)支架[2]。

3.2 安裝施工流程

安裝施工流程如圖1 所示。

圖1 鋼箱梁分段吊裝步驟

3.3 臨時(shí)支架施工

臨時(shí)支架立柱采用鋼管Ф325×8 mm，平聯(lián)及斜撐采用10#槽鋼（柱高大于6.5 m 時(shí)設(shè)置三檔平聯(lián)），柱頂橫梁采用單根HM390×300H 型鋼。臨時(shí)支架采用鋼管柱，基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土擴(kuò)大基礎(chǔ)，擴(kuò)大基礎(chǔ)尺寸為（L+1.5）m×3.5 m×0.3 m。易被車輛碰撞的支架需按照0.7 m 高設(shè)置以達(dá)到防撞的作用，0.3 m 的基礎(chǔ)底部配單層鋼筋網(wǎng)片，0.7 m 的基礎(chǔ)配雙層鋼筋網(wǎng)片。柱頂采用單根分配梁，分配梁與立柱頂板焊接，設(shè)置加勁板。為防止胎架安裝后受到通行的車輛撞擊，必須加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)周圍車輛的疏導(dǎo)管理及采取防撞措施[3]。

胎架的四周根據(jù)實(shí)際施工現(xiàn)場(chǎng)需要，分別設(shè)置防撞裝置如水馬、防撞桶等，胎架設(shè)置反光標(biāo)志，以避免車輛直接撞擊支架。防撞示意圖如圖2 所示。

圖2 防撞示意圖

鋼管立柱均對(duì)應(yīng)鋼梁腹板附近設(shè)置。鋼箱梁?jiǎn)畏鶈谓M臨時(shí)支架布置12 根鋼管立柱。臨時(shí)支架對(duì)應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)拼接口設(shè)置，每組鋼管支架鋼管縱向間距為2 m。鋼柱與預(yù)埋件之間焊接，焊縫高度不小于8 mm；分配梁與柱頂板焊接，焊縫高度不小于10 mm；分配梁與剛性調(diào)節(jié)段焊接，焊縫高度不小于10 mm。

3.4 鋼箱梁吊裝

3.4.1 吊車選用

根據(jù)該項(xiàng)目鋼箱梁吊裝現(xiàn)場(chǎng)條件、臨時(shí)支架布置、施工工期及梁段定位要求，由于汽車吊具備較強(qiáng)的機(jī)動(dòng)性，與附近障礙物吊裝需求相符合，因此該工程吊裝鋼箱梁時(shí)選擇200 t 汽車吊。鋼箱梁分段吊裝作業(yè)確定為8~12 m 的工作幅度，5~55 t 的作業(yè)重量。在對(duì)上述因素予以綜合考慮的基礎(chǔ)上，最終確定吊裝該工程所有鋼箱梁梁體的汽車吊為300 t[4]。

3.4.2 安裝順序

選用300 t 汽車吊，從小樁號(hào)開始，向大樁號(hào)依次吊裝。橫斷面上優(yōu)先自內(nèi)弧向外弧吊裝。

3.4.3 梁段節(jié)段吊裝定位

臨時(shí)連接梁的方法：首先，已安裝節(jié)段頂板臨時(shí)連接件和吊裝節(jié)段頂板連接，而后與接底板的臨時(shí)連接件連接，最后將兩側(cè)腹板的臨時(shí)連接件連接，同時(shí)對(duì)箱梁接縫間隙進(jìn)行初調(diào)。接縫間隙交由鉚工負(fù)責(zé)精確調(diào)整，保證與設(shè)計(jì)文件要求相符合后，維持定位板的位置并實(shí)施焊接。吊裝節(jié)段鋼箱梁中有部分處于支座位置，所以安裝在節(jié)段空中進(jìn)行合龍節(jié)段鋼箱梁的拼組時(shí)，需要預(yù)留50~100 mm 的長(zhǎng)度余量，為現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)提供便利，并校準(zhǔn)支座位置，確保鋼箱梁具備與實(shí)際橋墩支座中心相一致的尺寸及位置。兩個(gè)支架之間，在完成鋼箱梁焊接后，待第三方檢測(cè)單位給出檢測(cè)通過的檢測(cè)結(jié)果與報(bào)告后，方可將臨時(shí)支架拆除。

臨時(shí)焊縫必須與最終焊縫采用相同的焊接工藝評(píng)定，且臨時(shí)焊縫必須清除，其表面必須與原表面平齊，清除后采用超聲波探傷以確定結(jié)構(gòu)中無裂紋存在，同時(shí)必須進(jìn)行硬度測(cè)試；不允許存在不熔入最終焊縫的定位焊縫。

避免在永久性焊縫區(qū)域以外的任何母材上起弧和電弧擊傷，電弧擊傷造成的裂紋或損傷必須打磨至毫無缺陷，并進(jìn)行MT 檢測(cè)，同時(shí)進(jìn)行硬度測(cè)試。

所有全熔透焊縫都要在實(shí)物上標(biāo)注焊縫標(biāo)識(shí)。在施工過程中，對(duì)于工藝孔洞的處理有以下要求：①工藝孔洞必須按指定位置進(jìn)行切割，并在施工結(jié)束后恢復(fù)到原始狀態(tài)；②對(duì)于焊縫，需要進(jìn)行Ⅰ級(jí)全熔透焊縫檢查，并將表面進(jìn)行磨平處理；③在進(jìn)行焊接之前，需要根據(jù)焊接性試驗(yàn)和焊接工藝評(píng)定來確定預(yù)熱溫度。一般情況下，預(yù)熱范圍應(yīng)覆蓋焊縫每側(cè)100 mm 以上，并在距離焊縫30~50 mm 范圍內(nèi)進(jìn)行溫度測(cè)量；④在進(jìn)行修補(bǔ)時(shí)，碳弧氣刨前的預(yù)熱溫度應(yīng)與施焊時(shí)的溫度相同；⑤對(duì)于T型接頭，需要特別注意厚板一側(cè)的預(yù)熱效果，以防止出現(xiàn)層狀撕裂的情況；⑥返修焊檢驗(yàn)時(shí)，需按原始焊縫質(zhì)量要求進(jìn)行。

U 型肋栓連接節(jié)點(diǎn)的摩擦面處理必須選用拋丸方法進(jìn)行處理。處理后的抗滑移系數(shù)值，試件出廠時(shí)不小于0.55，安裝時(shí)不小于 0.45。經(jīng)處理的摩擦面，出廠時(shí)應(yīng)按批按照《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50205—2020）做抗滑移系數(shù)試驗(yàn)[5]。

頂?shù)赘拱鍣M縫余高需鏟磨，打磨方向垂直軋制方向，打磨后余高不低于-0.3 mm，不高于0.5 mm，表面粗糙度Ra不大于50 μm。

現(xiàn)場(chǎng)工藝孔在構(gòu)件涂裝時(shí)要做好標(biāo)識(shí)。標(biāo)識(shí)需滿足如下要求，字體為宋體，字體大小為40 mm。

3.4.4 卸載

在完成箱梁高強(qiáng)螺栓、焊接和混凝土橋面板澆筑工作后，需進(jìn)行以下步驟：

進(jìn)行監(jiān)理和第三方檢測(cè)部門的焊接質(zhì)量檢查驗(yàn)收，并提交相關(guān)的焊接過程資料和檢測(cè)資料。在卸載鋼箱梁之前，需進(jìn)行整體線性測(cè)量，確保符合設(shè)計(jì)要求后才能卸載。

在卸載之前，需要架設(shè)全站儀來復(fù)核橋面的線形監(jiān)測(cè)點(diǎn)，以確保滿足圖紙要求，并做好記錄。使用水準(zhǔn)儀在地面上監(jiān)測(cè)支撐體系的沉降情況，觀察是否均勻變化，并記錄測(cè)量數(shù)據(jù)。在進(jìn)行卸載時(shí)，使用氣焊切割開支撐體系橫梁上的支撐。切割點(diǎn)與橫梁距離至少要大于20 mm，以免損傷橫梁。設(shè)置每個(gè)聯(lián)的卸載區(qū)域，并統(tǒng)一指揮操作者按照口號(hào)行動(dòng)，步調(diào)一致且均勻卸力。

卸載過程應(yīng)緩慢進(jìn)行，不可一次到位，保證各組支撐體系都處于受力狀態(tài)。

3.4.5 油漆涂裝

在鋼梁安裝完成之后，需要在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)大橋的外表面進(jìn)行第二道面漆涂裝。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，可以利用現(xiàn)有的施工平臺(tái)、腳手架和起吊設(shè)備等設(shè)施來進(jìn)行登高施工。

當(dāng)整座橋梁建成之后，在處理完所有焊縫之后，需要對(duì)整座橋梁的外表面進(jìn)行相應(yīng)凈化處理。這個(gè)過程旨在去除工件表面的有害鹽分、油污和其他污物。只有在確保表面處理達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)之后，才能進(jìn)行整體噴涂最后一道面漆。這樣做的目的是保證面漆能夠具有良好的結(jié)合力和外觀美觀。

施工可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況選擇適當(dāng)時(shí)機(jī)、使用恰當(dāng)工具配合并做好相應(yīng)防護(hù)及環(huán)保措施，在保證施工質(zhì)量及安全的同時(shí)將環(huán)境影響降到最小。面漆涂裝時(shí)必須在天氣較好的條件下進(jìn)行，以保證面漆涂層質(zhì)量。

4 施工質(zhì)量安全保證措施

建立質(zhì)量和安全保證體系。施工單位配備專職安全管理人員，監(jiān)理單位專業(yè)監(jiān)理工程師具備一定的安全管理能力，建設(shè)單位和質(zhì)量安全監(jiān)督機(jī)構(gòu)不定期巡查，織密質(zhì)量安全防護(hù)網(wǎng)，從而杜絕安全質(zhì)量事故。按照設(shè)計(jì)文件和現(xiàn)行的施工規(guī)范控制，加強(qiáng)安裝過程焊接工藝的檢測(cè)。要求參加施工的作業(yè)人員上崗前必須接受崗前業(yè)務(wù)培訓(xùn)和安全交底，現(xiàn)場(chǎng)施工應(yīng)依據(jù)批準(zhǔn)的方案對(duì)進(jìn)入密閉、有限空間作業(yè)的人員進(jìn)行安全教育培訓(xùn)和安全技術(shù)交底，針對(duì)該項(xiàng)目的特點(diǎn)及實(shí)際情況明確作業(yè)任務(wù)、作業(yè)程序、作業(yè)分工、作業(yè)中可能存在的危險(xiǎn)因素及應(yīng)采取的防護(hù)措施等。

5 制定有效的應(yīng)急處置措施

5.1 指導(dǎo)思想

應(yīng)急預(yù)案以新時(shí)代中國(guó)特色社會(huì)主義思想為指導(dǎo)，堅(jiān)持“以人為本，預(yù)防為主”，著重關(guān)愛生命，制定有序、快速的應(yīng)急反應(yīng)機(jī)制，使事故后果和影響得到最大限度的控制，為項(xiàng)目部提供穩(wěn)定生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的保障。施工中，如果有事故和險(xiǎn)情發(fā)生，應(yīng)當(dāng)迅速、快捷地完成應(yīng)急體系的啟動(dòng)，保證人身安全和財(cái)產(chǎn)損失降至最低。

5.2 危險(xiǎn)源辨識(shí)及應(yīng)急措施

危險(xiǎn)源辨識(shí)中，應(yīng)該全面考慮三種時(shí)態(tài)（過去、現(xiàn)在、將來）、三種狀態(tài)（正常、異常、緊急）以及六種類型（物理性、化學(xué)性、生物性、心理性、行為性和其他危險(xiǎn)因素）。通過對(duì)施工生產(chǎn)全過程進(jìn)行危險(xiǎn)因素辨識(shí)和評(píng)價(jià)，可以確認(rèn)存在的重大風(fēng)險(xiǎn)因素。

為了貫徹“安全第一，預(yù)防為主”的方針，并確保施工人員的人身安全，在該項(xiàng)目的施工作業(yè)過程中，需要進(jìn)行危險(xiǎn)源辨識(shí)和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，并制定相應(yīng)的監(jiān)控措施。這些措施將經(jīng)過各個(gè)職能部門和班組的審核和落實(shí)，以確保危險(xiǎn)源得到及時(shí)識(shí)別，并得到有效監(jiān)控。

根據(jù)該工程周邊作業(yè)環(huán)境及施工特點(diǎn)，該工程施工過程中存在危險(xiǎn)源有高空作業(yè)、交叉作業(yè)、施工用電、起重作業(yè)以及電焊、氣割與丙烷、氧氣瓶存放。根據(jù)現(xiàn)有的危險(xiǎn)源制定對(duì)應(yīng)的應(yīng)急措施。

5.3 組織應(yīng)急演練

施工單位編制應(yīng)急演練預(yù)案報(bào)告，成立領(lǐng)導(dǎo)小組，配備救援物質(zhì)，實(shí)施演練，并對(duì)演練總結(jié)評(píng)審及改進(jìn)。

6 結(jié)語

該文主要對(duì)現(xiàn)有公路跨線鋼箱梁橋梁的吊裝架設(shè)做了具體介紹，通過研究鋼箱梁的架設(shè)準(zhǔn)備工作、架設(shè)順序、吊裝定位及卸載等工藝，體現(xiàn)了鋼箱梁在高等級(jí)公路橋梁跨線橋中的重大作用。