岳集互通区钢箱梁施工关键技术探讨

赵培松

(河南中原高速股份有限公司,河南郑州 450000)



岳集互通区钢箱梁施工关键技术探讨

赵培松

(河南中原高速股份有限公司,河南郑州 450000)

摘要:依托岳集互通AK0钢箱梁大桥工程,对钢箱梁分段、加工、运输、吊装及临时支撑施工等关键技术进行了分析,同时提出了现场交通管制方案。实践表明,钢箱梁分段吊装与安装的施工工艺符合工程施工过程的安全要求,可提升匹配精度和成桥线形质量。

关键词:桥梁;互通区:钢箱梁;吊装;施工技术;交通管制

1 工程概况

济南至祁门高速公路永城至利辛安徽段跨泗宿高速匝道桥钢箱桥工程,其中AK0+834.900大桥长461 m,分为五联,桥跨布置为3 m桥台+4×25 m现浇箱梁+3×25 m现浇箱梁+2×40 m钢箱梁+4×25 m现浇箱梁+4×25 m现浇箱梁+3 m桥台。钢箱桥为二跨40 m连续梁形式,采用全焊钢箱梁,线路与桥梁中心线的平面曲线半径为600 m,竖曲线半径为5 000 m。边、中墩设2个支点,钢箱梁全宽13.5 m,钢箱部分宽9.25 m,两侧各悬挑2 m。图1为其效果图。

图1 AK0+834.900大桥效果图

该桥顶板横向坡度6%,底板水平,3条腹板铅垂布置;钢箱梁顶板和底板沿纵向和横向均设置T形加劲肋,箱体沿纵向每隔2 m左右设置一道横隔板,横隔板开人孔,支点处设支点横隔板并设竖向承重加劲肋。每两道横隔板之间1 m左右设置纵腹板竖向加劲肋,横隔板均按平面曲线径向布置。钢箱梁两侧纵向每2 m左右设置一道悬臂梁,悬臂梁根部高50 cm,端部高25 cm,其位置与箱内横隔板相对应,并在横隔板对应悬臂梁下翼缘处设置承压肋(见图2)。

图2 AK0+834.900大桥钢箱梁的结构

2 工程重点及难点

(1)该钢箱桥作为超限构件,无法整体进行制作运输,如何进行合理的运输分段,方便现场拼装和工厂制作是工程实施的重点。

(2)该桥构件运输过程中路途遥远且路况难以保证,颠簸之下构件如果没有合理的保护措施,势必发生变形,给现场拼装吊装带来很大困难,且钢箱桥不同于普通钢构件,现场矫正难度大。因此,保护措施尤为重要。

(3)钢箱桥现场安装需考虑到现场高速道路的通行、支撑架搭设等众多问题。

3 钢箱梁施工关键技术

根据钢箱梁结构概况制定合理的箱梁分段方案,运输段箱梁停泊至现场拼装区域,现场配置2台150 t汽车吊将横向分段单元进行地面拼装、焊接后抬吊至现场临时支撑架上,通过千斤顶升降装置调整到设计位置,再进行高空焊接。采取2台汽车吊分块抬吊的施工方法,其优势在于可减少高空焊接量,避免高空箱梁底板焊缝难以焊接的难点,且能大大缩短在高速公路上的钢箱梁安装工期,有利于高速公路的正常通车;选择双机抬吊,不采用履带吊,可大大降低施工措施的费用。预先在钢箱梁安装位置下方搭设安装高支架,在每个支架的上部至少设置4个160 k N千斤顶升降装置,用以调整钢箱梁的高低及角度,同时用作钢箱梁分段接头的组对及焊接操作平台。施工顺序为引测控制轴线、高程→浇筑高支架基础→基础面引测高支架安装定位轴线→安装高支架→引测箱梁底控制高程→调整钢箱梁底标高→安(吊)装箱梁→箱梁安装焊接→面层油漆。

3.1 钢箱梁分段

为保证钢箱梁分段能够运输,其高度和宽度不宜超过4 m,长度不宜超过18 m,构件分段重量不宜超过30 t。在运输过程中,由于路途颠簸,如果分段不合理,导致构件刚度和设计状态发生过大变化,将使分段单元刚度骤降而发生较大变形。因此,运输分段必须保证合理的刚度。钢箱桥在工厂制作时在台架上进行整体预拼装制作,运输单元必须保证工厂装配的可行性,同时保证预拼装完成后运至现场能进行拼装、吊装作业。

综合以上要求,考虑到构件运输条件,将AK0 +834.900大桥箱梁分为24段,其中横向分4段,纵向分6段(见图3)。单元划分参数见表1。

图3 AK0+834.900大桥钢箱梁分段示意图(单位:mm)

3.2 钢箱梁加工与运输

钢箱梁单元梁段制造完成后,在工厂内进行连续预拼装,预拼装在测平的台架上进行,梁段应处于自由状态。预拼装时,必须使板层密贴,并检查拼接处有无相互抵触情况。两相邻吊点纵距允许偏差为±2 mm,累加长度允许偏差为±18 mm,梁段中心线与桥轴中心线偏差小于1 mm,梁段匹配接口处小于2 mm,且安装匹配配件后板面高低差小于1.5 mm。

构件在运输及吊装过程中涂层若有碰损、脱落等,按涂装要求补涂。加强构件保护,要求库房场地平整、道路畅通、照明清晰、标记明显,堆放应成行、成方、成垛。运输过程中,将构件装载在平板车辆上,箱梁顶面朝上,梁底与车板底部的接触面用30 mm薄木板铺垫,以提高稳定性及避免箱梁在车辆刹车时前移;箱梁采用四道钢丝绳(10 t钢丝绳及5 t手拉葫芦)捆绑加固,箱梁与钢丝绳接触面用10 mm厚橡胶皮作为护垫,避免钢丝绳接触点磨损。

表1 AK0+834.900大桥钢箱梁分段单元概况

3.3 钢箱梁吊装

3.3.1 钢箱梁安装

由于高空拼接操作难度大,且存在过多的高空焊接焊缝,仰焊大量存在,质量和工期无法保证,现场施工时尽可能避免过多的高空拼接。横向分段单元全部在地面拼装,沿纵向分段整段进行吊装。考虑到现场场地在路基上宽度较小,现场拼装场地必须保证,拼装宽度不得大于13 m,如单边路面宽度无法满足要求,则临时铺设钢板,下部设置支撑保证拼装宽度。根据吊装单元重量,选择2台150 t汽车吊进行抬吊作业。由于汽车吊临时租赁方便,且可以更好地保护路面,选择汽车吊进行安装。

使用150 t汽车吊进行80 m箱梁分段单元1、2、3、4地面拼装、焊接。在高速公路路面上满铺竹胶板提供拼装用场地,使用2台150 t汽车吊进行单元1、2、3、4整体双机抬吊。其余箱梁分段单元的施工过程与箱梁分段单元1、2、3、4类似。钢箱梁吊装至既定位置后,若位置与设计位置存在误差,需对钢梁吊装位置进行细部精确调整。调整按照先平面位置再高程的顺序进行。

(1)平面位置的精确调整。1)前后位置的调整(顺桥向)。后点位置的调整:在安装完毕的钢梁与待进行调整位置的钢梁的箱室内两侧腹板上各焊接2个受力点,在2个受力点间安装10 t平三套,通过调节平三套上的紧固螺扣完成钢梁后点位置的调节。前点位置的调整:在待调整位置钢梁的箱室内表面底板和前方双排36a工字钢上各焊接2个受力点,受力点间同样安装10 t平三套,用于前点位置的调整。2)左右位置的调整(横桥向)。在承载钢梁分段的36a工字钢上焊接一个千斤顶反力点,安装20 t千斤顶,通过千斤顶的顶推力完成钢梁左右位置的调整。如施工中因为其他因素影响水平方向的调整,则在36a工字钢上方加垫四氟滑板,减少摩擦力,便于钢梁水平方向的调整。

(2)垂直方向的调整。在钢梁分段经过水平方向的调整后,进行垂直方向的调整。通过4台20 t千斤顶来调整,千斤顶放置在支架体系八三墩上方(不能直接接触梁板),在液压杆上放置1块(20×20 ×2)cm钢板块,调整时进行精密测量,达到要求后加入钢垫片及钢楔,要求在每个腹板处均设置垫片。钢梁位置调整完毕后,在梁体两侧及两端的平台上焊接限位板,用以固定梁体。

3.3.2 钢箱梁支撑架设

支撑架结构为格构式,尺寸为1.5 m×1.5 m,计算高度按最大高度8 m计算。如图4所示,格构立柱采用圆管ϕ108×8,直腹杆和斜腹杆采用圆管ϕ45×4;台架顶部设置H形钢桁架,桁架高度1 m,桁架弦杆及腹杆采用热轧H形型钢。钢材采用Q235钢,其设计强度F=215 N/mm2。经计算,格构柱的强度、刚度及稳定性均符合临时支墩要求。

4 现场交通管制方案

按照吊装箱梁段时吊装一侧不允许通过车辆的原则,在箱梁不同分段施工过程中实行车道分流,在保证工程施工的同时,确保高速公路的正常通车及行车安全,同时保证施工时只有一侧高速公路需要临时管制。现场交通管制方案如图5所示。

图4 钢箱梁支撑架示意图(单位:mm)

图5 交通管制示意图

5 关键控制点

(1)构配件加工成型后,必须在加工厂内进行试拼装,拼装偏差满足要求后方能运至施工现场。

(2)为保证构件完整无损,顺利到达施工现场,钢箱梁装载和固定必须慎重考虑。

(3)施工前考虑交通疏导问题,确保施工正常进行,同时保证施工期间车流通畅、交通有序。

(4)对整体成桥线形进行测量检查,检查合格且经测量工程师签字确认后,方能进行钢箱梁卸载。先卸载永久墩边上的支架,再卸载近跨中的支架千斤顶,要求均匀卸载。

(5)施工中涉及大量焊接作业,现场必须配备必要防火器材,防止火灾事故。另外,满堂脚手架下是密集车流,施工中的安全防护措施必须到位,且支撑体系下部需设置相应的防撞设施。

6 结语

岳集互通区钢箱梁安装中所采取的施工技术解决了复杂交通环境下的吊装难题,避免了既有道路产生交通堵塞,提升了施工效率和社会经济效益;吊装施工采用分段分部相结合的技术,便于开展施工,同时大大提高了桥梁的匹配精度与成桥线形质量,可为同类工程施工提供技术参考。

参考文献:

[1]GB 50755-2012,钢结构工程施工规范[S].

[2]吴运宏,岳青.金塘大桥主通航孔斜拉桥合龙控制措施[J].施工技术,2011,40(3).

[3]何映春.长春远达大街跨越长春东站立交桥钢箱梁架设施工技术[J].铁道建筑技术,2014(6).

[4]王云飞,崔振中,许勇,等.特大型钢结构整体顶推平移技术[J].施工技术,2004,33(11).

[5]唐贺强,张强,杨光武.马鞍山长江公路大桥三塔悬索桥结构体系选择[J].桥梁建设,2011(4).

[6]唐博学,徐敬淼,张彦,等.大榭第二大桥主桥边跨钢箱梁多点自平衡液压滑移技术[J].公路,2013(9).

收稿日期:2015-07-22

中图分类号:U445.4

文献标志码:B

文章编号:1671-2668(2016)02-0175-04