非通航河道采用龙门吊安装斜拉桥钢箱梁的施工技术

周 林 许天能 叶舒书

1 工程概况

1.1 大桥主桥工程简介

广东省某市政景观斜拉桥，主桥主跨（跨度100m）采用Q345qc钢材预制箱梁，主桥边跨（跨度60m）设计为C50现浇预应力混凝土箱梁，其余引桥主梁也均为C50现浇预应力混凝土梁。钢箱梁主梁采用双边箱结构，边主梁采用单箱双室断面，拉索锚固区布置于边主梁外侧，两边主梁通过横梁和桥面板连接形成整体。

1.2 水文地质条件

根据《广东某地区水域景观设计》规划，桥位处河道宽187.6m，河底设计高程为4m，设计常水位为9.5m，设计最高水位为12.05m，河道设计为非通航河道。

拟建场区位于西江北岸冲积平原，主要为淤泥质土，承载力低；且具高流变性，易产生滑移破坏，易产生地面不均匀沉降，总体地质情况较差。

2 钢箱梁设计及龙门吊设计概况

2.1 钢箱梁设计概况

本工程桥梁主桥钢箱梁截面为42m×2.5m，总长度为81.95m，主桥结构设计为双边箱结构，边主梁采用单箱双室结构。主桥设计施工体系为“先梁后索”，即先安装钢箱梁后，进行斜拉索的安装及张拉，完成大桥的受力体系转换。

2.2 龙门吊设计概况

龙门吊整机由一个天车组件、主梁、梁连接架、梁座、稳定杆、支腿、副支腿、司机楼、均衡杆、下行走轮箱等零部件组成，设计起重能力70t。

3 钢箱梁吊装施工方案比选

结合本项目的桥梁设计特点和施工环境，在前期方案策划中，主要考虑过如下几种方案：整体拼装滑移方案、“钓鱼法”分段安装方案和龙门吊分块吊装方案。几种安装方案，钢构件纵向分段与横向分块均一样（构件由厂家运输至桥位区只能采取陆运，运输条件限制钢箱梁分块大小）。

3.1 整体拼装滑移方案

先在河道内设置支撑系统，350t汽车吊站位于第四联引桥端部进行拼装，拼装完成一段滑移单元进行滑移；然后逐段拼装、滑移安装到位。

3.2 “钓鱼法”分段安装方案

吊车先站位于引桥桥面上，按照箱梁桥面分段，先施工靠近引桥支撑体系；安装第1段钢箱梁，焊接临时固定；待第1段钢箱梁桥面完成后，350t汽车吊上到已完成的第1段钢箱梁桥面上，再施工第2段钢箱梁安装要用的钢管桩支撑体系，吊装第2段钢箱梁桥面，依次完成整体钢箱梁吊装施工。

3.3 龙门吊吊装方案

首先利用现状河道上游围堰，下游施工区域内暂时不泄洪间隙进行龙门吊钢管桩及钢箱梁钢管桩支撑施工。然后在引桥桥面上安装龙门吊，将钢箱梁已分好的块段掉放置钢箱梁支撑体系上进行焊接拼装。

3.4 三种方案综合

（1）龙门吊吊装施工法。工期：机械使用效率高，安装工期60d。技措投入：钢管桩、分配梁、横向支撑及轨道梁等共计约1314.52t。机械使用：使用一台60t龙门吊，机械进场及租赁使用约60d。机械使用较少，机械使用率较高。成桥线型控制：龙门吊安装箱体进行散装，吊装就位后轴线、高程调整困难较低，有利于线性控制及工期保证。

（2）滑移法。工期：机械使用效率较低，安装工期80d。技措投入：钢管桩、贝雷架、连系梁、平台梁约1138.1t。机械使用：滑移顶推需要一台350t汽车吊进行卸车、拼装使用80d；滑移设备使用约80d。成桥线型控制：本桥在1800m半径平曲线上，坡度2%；钢梁两端相差450mm位移，高程上存在1650mm高差，滑移顶推需在拼装品台上拼装成滑移单元后进行顶推滑移就位。滑移单元最重约400t，就位后线性调整及高程调整较困难，工期较长。

工厂里倒是有职工文化站棋牌室之类的东西，但那不是给我们这些打工仔娱乐的，那是应付市里领导检查的。文化站的窗玻璃上贴着有萨达姆头像的报纸，门上的铜锁生了锈，钥匙磨破了工会主席的枕头。大晚上的焖在“烟箱子“里，没有电视看，没有收音机听，抽烟抽得嘴麻（不年不节的我们一般不去网吧。那韩国女人一样磨叨的网络游戏没完没了，又臭又长，我们无暇顾及）。我们哥几个就脱去工装，把被工帽箍匝得软塌塌的头发捋捋直，换上宽松的短裤，相跟着去逛街。

（3）钓鱼法。工期：安装一段前需打入钢管桩，随后预压，安装第一段箱梁，然后依次安装其他梁段，工期至少90d。技措投入：河道内打入钢管桩、连系梁、分配梁约1328.12t。机械使用：吊装、卸车及打桩选用一台350t汽车吊。构件焊接时间段，吊车处于闲置状态。吊车使用约120d，费用太高。成桥线型控制：吊车行走在主桥钢箱梁上需铺设路基板，不能保证吊车+构件+运输车辆荷载叠加后达到300t以上，集中荷载作用下钢箱梁自身变形难以控制，下部桩基不均匀沉降控制难度更大，不利于成桥线型控制及后期拉索张拉。

经三种方案比选，龙门吊安装工期较短，成桥线型可一次性到位，避免二次调整，机械、技措使用较少，费用较低，推荐龙门吊吊装方案。

4 钢箱梁吊装施工方案

施工方法主要原则是对主桥钢箱梁进行分段工厂预制，采取陆运方式，龙门吊分段吊装，如图1。

图1 龙门吊吊装模型示意图

4.1 钢箱梁分块、分段

钢箱梁分段横截面箱室分为A、B、C、D及A’、B’、C’、D’个块体，中间横梁分为一个单元；横梁上部面板分为三个单元。纵向分为5段，最长分段长度20.25m，如图2。吊装最重构件65t（B+C整体吊装重量），龙门吊起重能力满足要求。

图2 钢箱梁横向分块

4.2 钢箱梁吊装工艺流程

第一步：引桥桥位拼装、焊接完成第一段（钢-混结合段）块体B、C后整体吊装；

第二步：安装第一段（钢-混结合段）块体A；

第四步：现场配切、安装第一段（钢-混结合段）横梁；

第五步：安装第一段（钢-混结合段）面板1、2、3；

第六步：按照此安装流程进行第二、三、四段安装，第五段留有现场配切长度，消除因焊接变形引起的收缩量。

4.3 龙门吊吊装工况分析

吊装钢箱梁采用龙门吊吊装，龙门吊悬挂两个钢丝绳悬挂分配梁，分配梁通过销轴连接扁担梁，扁担梁再通过四根钢丝绳吊装箱梁。龙门吊上部净空满足要求，轨距46m＞箱梁宽度（42m），满足要求。龙门吊额定吊装能力为70t，最重吊装块体65t，负载率：93%，满足要求。

5 钢箱梁安装质量控制措施

由于受运输条件限制的影响，钢箱梁分段、分块“较碎”，因此造成现场焊接工作量大，现场焊接条件不如工厂，因此本桥梁钢箱梁安装质量控制至关重要。主要从以下6个方面控制好钢箱梁的安装质量：

（1）深化钢箱梁结构设计方案，在设计方同意的情况下，进行合理分段分块。分段分块原则：一是尽量减少现场的焊接工程量，二是合理设置焊接位置和焊接坡口形式，尽量避免或减少仰焊工作量（仰焊操作难度大）；

（2）从支撑体系安装到钢箱梁吊装过程严格控制好钢箱梁现场拼装精度；

（3）通过工艺评定，对不同形式的焊缝和焊缝设计要求选择合理的施焊方法；

（4）控制好现场焊接质量，特别是焊接操作手的操作技能必须进行严格的把关；

（5）采取一定措施将现场施焊环境做到最优，如防风措施、除湿除潮措施等；

（6）选择合适的气温和天气条件配切安装合拢段，确保整体安装精度和成桥线形。

6 结语

在施工条件受限的情况下，采用龙门吊安装小跨径斜拉桥的施工方法，吊装过程简易、工期短、质量控制较好，具有良好的社会效益和经济效益，可为同类工程施工提供有益的借鉴。