发表时间：2020-12-24T15:33:14.300Z 来源：《建筑实践》2020年27期 作者： 张俊彪
[导读] 随着我国高速公路的快速发展以及交通运输量的日益增大，高速公路路面宽度逐渐增加
张俊彪
中铁二十四局集团浙江工程有限公司 浙江 杭州 310009
摘 要 随着我国高速公路的快速发展以及交通运输量的日益增大，高速公路路面宽度逐渐增加，随之而来的大跨度跨越既有线工程及大跨度互通桥梁工程亦逐渐增多。同时在多线互通区域，作业场地有限，工程施工技术复杂，而常规钢箱梁施工方法占地面积大、作业空间要求高且对既有线路交通影响大。文章以三门峡黄河公铁两用桥南引桥工程为例，结合E匝道上跨G30连霍高速公路钢箱梁快速吊装实践做法，介绍了在多线互通的立体交叉复杂环境下，小半径曲线钢箱梁采用大吨位履带吊整体吊装的工艺流程、具体做法、注意事项等，成功解决了在施工作业空间受限，又降低施工对既有线路交通影响的情况下梁体吊装问题，为类似工程施工提供了经验参考。 关键词 立体交叉 大跨度 斜交 构件安装 中图分类号： 文献标识码 ：
Rapid installation technology of three-dimensional skew small radius curved steel box girder Zhang Junbiao
（China Railway 24th Bureau Group Zhejiang Engineering Co. Ltd. , Hangzhou Zhejiang 310009, China）
Abstract With the rapid development of expressway and the increasing of traffic volume in China, the width of expressway pavement is increasinggradually, and the large-span and long-span bridge projects are also increasing. At the same time, in the multi-line interworking area, the work site islimited, the construction technology is complex, and the conventional steel box girder construction method takes up a large area, the work space
request is high and the influence is big to the existing line traffic. Taking the South Approach Bridge Project of Sanmenxia Yellow River Highway andrailway bridge as an example, combined with the practice of integral hoisting of steel box girders across G30 on e ramp, this paper introduces that inthe complex environment of multi-line interchange, the small radius curved steel box girder is lifted by large tonnage crawler crane. The technicalprocess, concrete method, matters needing attention and so on, have successfully solved the limitation of working space in construction, it also reducesthe influence of the construction on the traffic of the existing line, and provides the experience reference for similar engineering construction. Keywords Stereoscopic crossing; Long Span; Oblique crossing; Component installation
1[基金项目：中铁二十四局集团浙江工程有限公司科技计划研发项目[科研（2017）05号]。
作者简介：张俊彪（1984.11-），男，工程师，主要从事建设工程项目施工技术与安全管理工作。] 工程概况 1.1 项目概况
三门峡黄河公铁两用桥公路南引桥及南引线项目，建设起点位于三门峡公铁两用桥公铁合建段南岸公铁分离墩处，线路以桥梁形式接出后向东南跨越国道G310后转向正南，而后跨越连霍高速，设置互通立交，向南与国道G209交叉，到达项目终点。 1.2 钢箱梁设计概况
项目范围内涉及钢箱梁共三处， 分别为A匝道（设计跨径18+2×30+18，单箱三室结构）、E匝道 (设计跨径15+25+22，单箱双室结构）、P匝道（设计跨18+30+26+16，单箱单室结构）,均跨越G30连霍高速公路。
其中E匝道平面位于R=100m的圆曲线上，钢箱梁2号墩布置与里程中心线斜交79.7°，对应的墩顶横梁隔板按斜交布置。
钢箱梁横向宽度10.5m，为等宽结构，采用连续等高梁，梁高1.6m，悬臂长度1.75m，悬臂根部厚度400mm，总用钢量391t。 2 施工方案与部署2.1 施工方案概述
综合考虑现场情况及运输条件和工厂加工能力，确保高速公路不断行的条件进行施工。E匝道钢箱梁采用E1~E2轴线跨高速钢箱梁按跨径在地面预拼，采用800吨超起工况履带吊站位于高速公路两侧，从E0向E4整段原位吊装。 图1 E匝道（15+25+22）m钢箱梁设计布置图
2.2 施工部署
在E匝道0#墩附近设置钢箱梁拼装场地，面积为25m×32m,从应急车道往外开挖15米，在0#-1#墩附近设置履带吊站位区1，面积15m×24m,占用应急车道和两个行驶车道。
在E匝道3#~7#墩附近设置履带吊拼装场地，场地尺寸为20m×81m,占用应急车道和一个行驶车道。
在3#-5#墩附近设置钢箱梁拼装区和履带吊站位区2，在2#墩附近拆除20米中央隔离带栏杆，用于履带吊吊装转场。 钢箱梁履带吊站位布置如图2所示。
图2 钢箱梁吊装履带吊站位布置图
3 施工工艺与施工过程3.1 工艺流程
总体施工工艺流程如图3所示。3.2 钢箱梁制作与运输
钢箱梁制作委托专业工厂进行加工，选用MAN33-464型牵引车及配套平板车组，进行箱梁运输，这里不再赘述。 3.3 钢箱梁整拼工艺
为减小钢箱梁施工对下穿连霍高速交通影响，根据结构特点及运输能力，参照文献[1]、[2]将梁体进行合理分段。而后将2*与3*节段对应字母流水号节段整拼，E1~E2轴线跨高速部分不再设置临时支撑，整拼后的吊装段如图1所示。
在E0轴线南侧设置11×29米拼装场地并硬化，根据钢箱梁底板设计线型，每不超过5米在对应隔板位置设置一道型钢胎架，胎架最低点标高不低于50cm，胎架立柱及横梁均采用HW200×200×8×12型钢制作。
钢箱梁按设计线型就位后，按照先焊腹板后焊底板再焊面板的顺序将2A与3A、2B与3B、2C与3C、2D与3D对接横桥向焊缝两两焊接，焊接完毕后重新焊接现场用临时吊耳，对焊缝探伤及线型复测无误后可进行下一步吊装工序。
图3 钢箱梁施工总体流程图3.4 钢箱梁吊装3.4.1 地基处理
采用800t履带吊进行钢箱梁吊装，由于机械自重和吊装重量较大，履带吊站位区域应平整压实，履带吊自重约60t，配重210t，吊重最大不超过220t，总重约为490t。
履带吊施工时，支腿下方铺设14m×24m路基箱用以分散荷载，最不利工况是，吊车两条支腿承受所有重量，作业区域地面承载力应不小于20t/m2，对原地基采用50cm碎石土回填，其上浇筑20cm厚C25混凝土进行硬化。 3.4.2 钢丝绳选择与吊点设计 ⑴吊点布置
本工程钢箱梁采用四点吊，吊点位置布置在腹板和隔板交叉位置，位于梁段的重心对称1/4位置。 ⑵钢丝绳选择
选用Ф56-（6×37+1）钢丝绳，经检算满足要求。 ⑶卸扣选择
根据承受的荷载和选定的钢丝绳型号，吊装构件用卸扣选用高强度国标8级35t卸扣，能够满足使用和安全要求。 ⑷吊耳布置
吊耳按照设计文件规定，在梁体各节段两端0.21L处对称布置，同时事先焊接预留备用吊耳。 3.4.3 吊装顺序
钢箱梁吊装先安装临时支撑，总体上从E0桩依次向E3桩吊装,具体吊装顺序为：安装临时支撑——吊装1B、1C梁段、同步地面拼装2A与3A、2B与3B、2C与3C、2D与3D梁段——吊装2+3B、2+3C梁段——吊装1A、1D、2A、2D挑臂段——吊装4B、4C梁段——吊装4A、4D挑臂段——吊装5A横梁段——焊接完毕验收合格后拆除临时支撑。 3.4.4吊装工况
⑴根据施工部署分两次吊装站位，首先在E0南侧沿桥纵向依次吊装1吊装段及2+3吊装段，吊装半径36米，主臂41米，最大起重能力220吨，四点吊装，最重吊装段2+3C段，重约161.3t，满足吊装要求。
⑵二次站位点在E3北侧，先吊4*吊装段，再吊装5A横梁段，吊装半径28米，主臂35米，最大起重能力86.5吨，四点吊装，最重梁段30.6t，满足吊装要求。 3.5 钢箱梁吊装
3.5.1 跨线段钢箱梁吊装
本方法针对大跨度斜跨公路桥，其中跨不具备吊装条件。若跨线区域钢箱梁分段采用常规环口沿路中线法线断开，则下方使用临时支架将横向占据路面，影响既有线路交通。因此，本工法在中跨区域采用Z型环口错开的方法，将中跨箱梁先进行整体拼接，然后整体吊装。
⑴将跨线段钢箱梁在工地附近拼接成型，利用大型履带吊整体吊装放置在桥墩上，两端分别悬挑出桥墩；
⑵同理，第二段梁体一端亦固定在桥墩上并悬挑出桥墩，另一端与第一段梁体采用Z型环口错开的方法进行临时连接，连接接缝下部不设临时支架，在梁体吊装就位时，利用履带吊机稳定梁体，进行临时连接；
钢箱梁就位后，横向对接接口均位于临近道路位置，为避免对接接口施工时，小零件掉落，施工时，横向对接接口位置设置交通封闭区。
3.5.2 非跨线段钢箱梁吊装
非跨线段钢箱梁吊装也采用整体拼装、整体吊装的方式。将梁体一端放置在桥墩上进行临时固定，另一端与跨线段梁体进行临时连接。接缝下部不架设临时支架，利用履带吊机稳定梁体，进行临时连接。3.6 钢箱梁位置调整
据文献[3]结合现场实际条件：箱梁施工接口匹配原则是确保接口匹配质量，从接口刚性强位置到刚性弱位置的顺序依次完成匹配。 钢箱梁接口匹配控制程序为：起吊钢箱梁与前一段平齐对齐主腹板安装顶板对拉螺栓、临时连接件测量箱梁高程及轴线调整箱梁前端高程及轴线安装底板对拉螺栓、临时连接件测量主梁前端高程及轴线调整箱梁前端高程及轴线至设计位置
钢箱梁吊装就位时，由施工控制小组提供梁段精缺匹配高程，将梁段精确定位。梁段精确匹配高程误差控制在2mm之内。
吊装之前，在支撑上钢箱梁就位位置的外侧焊接钢板挡块，并在箱梁下底板外侧相应位置做出标记。吊起钢箱梁至安装位置正上方时缓慢落梁，在距离临时支撑顶面50mm左右时停下，然后施工人员参照事先放出的钢箱梁底板边线、标记将钢梁初步定位，之后再继续落钩至安装位置。
箱梁安装至既定位置后，若与设计位置存在偏差，需对箱梁进行精确调整，调整按照先平面位置再高程的顺序进行。3.6.1 平面位置精确调整方法
⑴前后位置的调整（顺桥向）
在安装完毕的钢箱梁与待进行调整的钢箱梁的箱室内侧腹板上各焊接两个反力块，然后在两个反力块间安装20T千斤顶，通过千斤顶来调整钢梁后点的位置。
⑵左右位置的调整（横桥向）
在钢箱梁两端外侧支撑架型钢上均焊接反力支架，然后安装千斤顶，通过千斤顶的顶推力来完成箱梁左右位置的调整。3.6.2 垂直方向的调整
在钢梁分段经过水平方向的调整以后，进行垂直方向的调整，调整通过千斤顶来调整，千斤顶要放在支撑体系钢梁上方，该处钢梁焊接两块2cm加劲板。由于单点受力较大，千斤顶不能直接接触箱梁底板，要在液压杆上放置一块20×300×300的钢板，调整时要精确测量，达到设计要求后在临时支撑顶部型钢上加入薄钢板顶紧下底板。千斤顶均设置在腹板正下方，钢梁位置调整完毕后，要在梁体两侧及两端的平台上焊接限位板固定梁体。3.7 桥梁合龙
钢结构桥梁制造、施工过程中环境温度对钢材的应变影响较大，应在制造及现场安装过程中的合龙阶段选定基本一致的环境温度。 合龙温度控制点包括：⑴加工厂制造阶段预拼装温度记录；⑵现场安装阶段各区域钢箱梁的吊装温度记录。
梁段就位、固定经检查合格后，按照腹板、底板、顶板的顺序进行焊接，以保证箱梁线型。钢箱梁合龙段需要等其他段焊接完毕后，再进行余量配切和焊接。
顶板焊缝在桥面施工，做好临边防护工作，施工工位与地面相近；底板和外腹板焊缝在箱梁内部施工，做好箱内照明和通风工作，其施工工位也和地面相近。
现场完成合龙并焊接完成后，打开支座限位器，完成体系受力转换。4 桥梁线形及标高控制方法
为保证钢箱梁的竖向曲线，在现场安装时，钢箱梁应考虑施工预起拱，根据文献[4]，预拱度同时要考虑横向施工预拱度，为后期施工提供方便。
施工预起拱按照以往的施工经验和结合钢结构施工规范的要求，通过胎架的高度变化来实现。本工程钢箱梁施工预起拱控制按照设计图纸取值，同时需考虑预压结果，含基础及支撑变形等。5 施工中应注意的问题
⑴工厂内节段制作后在1:1胎架上预拼装，为减少现场测量、温度变形及焊接收缩对安装的影响，钢箱梁在横向、纵向均应预留焊接收缩余量。
⑵钢箱梁支座处由于梁底的纵、横坡变化，须通过支座垫板予以调整，以便水平放置支座。
⑶为防止支座脱空，造成与梁体不能可靠连接，本联钢箱梁梁端采用铁砂混凝土压重，铁砂混凝土容重35kN/m3。
⑷小半径曲线钢箱梁的扭转效应明显[5]，钢箱梁在后期施工钢护栏等附属设施时，应注意计算配重，防止钢箱梁侧翻。
⑸在钢箱梁吊装就位调整焊接前，其抵抗水平向风荷载能力比较弱，故钢箱梁就位后采用马板固定在临时支撑横梁上，箱梁纵向之间及时用连接板连接，横向用卡板固定。
⑹吊装前应充分考虑场地、桥梁空间位置，以确保吊机正常旋转。同时允许使用现场箱梁作为试件进行试吊。6 结束语
采用大型履带吊整体吊装钢箱梁施工的方法，有效降低工程机械施工作业空间需求、减小施工对交通的影响，保障工程顺利施工，缩短施工工期、节约施工成本，取得了良好的经济、社会效益。与传统钢箱梁施工方法相比，具有快速、安全、高效的特点，具体表现为： 跨线段钢箱梁采用现场整体拼装、整体吊装施工，施工速度快，仅需临时封闭半幅既有线路1小时，交通封闭时间短，影响小。
跨线段钢箱梁采用分段施工，梁间采用Z型环口错开方式对接。该方法环口下方不需架设临时支架，不影响既有线路通行，有效解决了传统环口沿路中线法中，下部临时支架影响既有线路交通的难题。
采用履带吊机沿既有线路，分侧逐线进行各线跨线段两段钢箱梁施工，将既有线路通行、施工场地有限等不利因素的影响降至最低。 参考文献
[1] 韩民. 曲线钢箱梁节段划分及架设方案分析[J]. 建筑技术开发，2018（16）：23. [2] 赵小东. 架桥机架设小半径曲线钢箱梁技术 [J].中国建筑金属结构 ，2020（7）：68. [3] 张兴. 浅谈钢结构桥梁安装技术措施[J].建筑工程技术与设计，2018（7）：104. [4] 黎海堤. 小半径曲线叠合钢箱梁预拱度的横向设计 [J].山西建筑 ，2013（6）：68. [5] 魏永建. 小半径曲线钢箱梁桥抗倾覆稳定性分析[J].中国市政工程，2019（2）：145.
作者简介：姓名，张俊彪 性别，男。出生年月，1984年11月.民族，甘肃省会宁县，籍贯，甘肃省会宁县，学历，本科，职称，工程师！ 研究方向：土木工程施工技术与安全生产管理
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