西南成品油管道北盘江跨越连续钢梁桥施工

(中国水利水电第九工程局有限公司，贵阳，550081)

1 工程概况

位于北盘江流域上的马马崖一级水电站蓄水后，将淹没库区内的西南成品油管道(广东茂名—云南昆明)，为此，需要对库区内原输油管道桥进行改线重建。西南成品油北盘江跨越改线工程位于320国道原北盘江大桥下游约0.8km，距马马崖一级水电站坝址上游约25.45km，大桥横跨北盘江，左岸为关岭县、右岸为晴隆县。大桥全长204.8m、宽5.0m，为51.2m+102.4m+51.2m三跨连续钢桁梁，大桥总体布置见图1。

图1 大桥总体布置(单位：m)

2 工程结构布置

西南成品油北盘江跨越改线工程由下部土建和上部钢结构组成。

下部土建由0#桥台、1#桥墩、2#桥墩、3#桥台组成；桥墩下部为承台基础，承台底部设置4根灌注桩。桩身直径2.0m，其中1#承台灌注桩深19.4m，2#承台灌注桩调整后深19.4m；承台长9.2m、宽8.4m、高2.5m；桥墩为圆端面板式墩，墩长7.5m，宽3m，其中1#桥墩高20.0m、2#桥墩调整后高20.0m，桥台采用U型重力式桥台、扩大基础。灌注桩采用C30水下混凝土，承台、桥墩、桥台采用C30混凝土。

上部钢结构为三跨连续钢桁梁，采用有竖杆三角桁中间支点下弦加劲桁式，节间长度划分为32×6.4m，主桁横向采用二桁结构，桁高6.4m，考虑到检修车辆通行，桁间距为5.0m。主桁采用散拼节点结构形式，连接采用M24高强度螺栓。桁架杆件采用“H”型截面，杆件腹板与翼板间采用双面坡口角焊缝。桥面系采用纵横梁+钢正交异性板桥面体系，桥面板下设4道纵梁，纵梁为倒T形截面，腹板与桥面板熔透焊接。全桥需完成钢材制作与安装870t，连接螺栓46688颗；钢桁梁结构见图2。

图2 大桥钢桁梁结构(单位：cm)

3 施工布置

西南成品油北盘江跨越改线钢梁桥横跨两岸的320国道，从320国道修建施工便道可到达左、右岸承台和桥台部位；左岸地势较缓，加工厂布置在左岸岸边沙地上，施工用电从左岸农网10kV接线，在左岸布置一台400kVA变压器。

大桥钢构件数量多，承台部位堆放不了的钢构件，沿左岸岸边沙地和320国道旁堆放，然后采用平板车转运至吊装部位。

4 下部土建施工

4.1 桥台施工

主要为桥台开挖，大桥两岸为320国道，且开挖量较少，采取爆破会对国道造成破坏，结合现场实际情况，将开挖方式调整为液压破碎锤开挖。

由于混凝土量较少，浇筑采用吊车吊运入仓。

第二类题目要求甲、乙两辆小车在指定区域同时同向一前一后行进，并在规定区域实现超车。分析该要求，智能小车必须具备两种功能：一是智能循迹避障拐弯功能，使得小车在指定跑道行驶，不偏离轨道；二是在规定的超车道实现甲乙车位置互换，并且不得发生碰撞。全程不得人工干预，不得遥控，设计难度颇大。本文提出一种基于STC12C5A60S2微控制器的可行方案。

4.2 灌注桩平台施工

按照原招标文件，左岸灌注桩平台为571.7m高程，桩深19.4m；右岸灌注桩平台为567.2m高程，桩深18.8m。工程开工后，根据现场实际情况，左岸地势缓，河滩宽，满足施工平台布置；右岸地势陡，河滩窄，需在江中设置围堰，施工难度大；由于工程要在汛期施工，且光照电站四台机组发电时水位较高，在右岸江中填筑围堰，施工难度大、成本高。结合现场实际情况，对投标阶段设计方案进行调整，将右岸承台抬高到与左岸同高程，取消围堰设置，即右岸灌注桩平台抬高至571.7m高程，灌注桩深度也随之调整为19.4m。

左岸灌注桩施工平台布置在河床上，直接开挖形成；右岸灌注桩施工平台，由于地势较陡，采取在河床外侧投放钢筋笼、浇筑水下混凝土护壁，再在钢筋笼内回填石渣形成施工平台。

4.3 灌注桩施工

灌注桩造孔采用冲击钻进行，由于孔桩位于河床上，表层主要为砂卵石堆积体，为了避免塌孔，入孔部位采用钢护筒护壁，长度2.5m。

钢筋笼采用吊车分节段吊入，焊接连接后吊入孔内；采用水下混凝土浇筑、导管入仓，导管插入到孔底，随混凝土浇筑缓慢向上提升，确保孔内浇筑密实。

4.4 承台施工

主要是混凝土入仓和冷却水管的布置，混凝土采取从上方的320国道搭设梭槽入仓，冷却水管采用镀锌钢管，从江中抽水进行通水冷却。

4.5 桥墩和桥台施工

钢筋在加工厂制作成型，自卸汽车运至现场，吊车吊运至仓面；桥墩采用定型钢模板，吊车配合安装，前期混凝土采取从320国道搭设梭槽入仓；由于混凝土浇筑量较少，未考虑输送泵入仓，后期梭槽不能到达的部位采用吊车吊运入仓。

5 上部钢结构施工

5.1 吊装原理

大桥为51.2m+102.4m+51.2m三跨连续钢桁梁桥，具有以下特点：

(2)以大桥中心线为界，以桥墩为轴线，320国道上方和靠江侧对称，长度、结构和重量完全相同。

因此，大桥采取以桥墩为轴线，先进行跨320国道上方的钢构件吊装，吊装完成后，在平衡力的作用下进行桥墩上支撑牛腿钢构件吊装，然后再进行跨江部位吊装，最后在跨中合拢。

5.2 钢构件制作及运输

大桥采用Q345d钢材，钢结构外表面涂装采用铁路第7涂装体系，包括喷砂除绣+底漆+中间漆+面漆；由于大桥材质和涂装要求较高，所有构件全部采用螺栓现场连接，精度要求高，因此，不能在现场进行加工，只能在钢结构加工厂按照设计图纸加工成型，汽车运至现场进行吊装。构件制作好后，采用探伤和磁粉对焊缝进行100%检测，检测合格后进行预组装，组装合格后再装车运到工地。

5.3 吊装方案确定

原招标阶段大桥钢结构重量为661t，实际施工过程中，经复核计算工程量实为870t，较合同增加了119t，构件数量增多，单节构件最大重量达3.0t；原方案考虑在左、右岸桥墩部位各布置一台塔吊，负责桥墩部位构件吊装，跨中部位采用一台70t吊车吊装合拢。由于工程量增加较多，塔机起吊重量受限，无法满足吊装作业。从桥墩轴线到跨中合拢有51.2m，吊装期间光照，水电站要进行发电，吊车不能开到江中位置起吊，70t吊车性能参数满足不了跨中合拢，同时也不具备在江中填筑平台来满足70t吊车起吊；根据现场实际情况，将吊装方案调整为：2台25t吊车在320国道上负责左、右岸构件吊装，原方案两台塔机不取消，主要进行工具、螺栓和小构件吊装，将70t吊车调整为200t吊车，负责跨中102.4m构件吊装，以此作为赶工投入，增加的费用可得到补偿；吊装合拢见图3。

5.4 吊装平台施工

桥墩牛腿至桥台部位钢构件，位于320国道正上方，在320国道上进行吊装；桥墩上部牛腿采用承台施工平台和320国道作为吊装平台；200t吊车主要用于中跨吊装及合拢，要在河岸和江中进行吊装，因此，需在江中填筑一个吊装平台。

根据现场地形布置，右岸河床较陡，水深、水流急，施工平台填筑难度大；左岸河床较缓，水浅、水流缓，施工平台填筑难度小，可采用现有施工便道运渣填筑，因此，确定将200t吊车吊装平台布置在左岸。大桥上游光照水电站停发期间进行吊装平台下部填筑，平台靠水流侧采用钢筋石笼填筑形成挡墙，在外侧抛大块石进行护脚，避免水流对挡墙造成冲刷破坏；挡墙内采用石渣回填，所需石渣到大桥上游的左岸河床内挖取，分层回填并碾压密实，考虑到吊装在枯水期施工，因此，吊装平台按高于光照水电站四台机组发电水位1.5m进行填筑。

图3 大桥吊装与合拢示意(单位：m)

5.5 大桥两岸钢桁梁吊装

5.5.1 支撑架搭设

根据大桥吊装原理，先进行大桥两岸钢桁梁吊装，在平衡力的作用下向跨中合拢。大桥两岸钢桁梁吊装前先要完成支撑架搭设，在支撑架上从桥台至牛腿部位逐一安装。支撑架采用钢管柱支撑，各设置3排、每排2根立柱，在立柱顶部焊接3cm钢板，然后纵向安装贝雷架，采用25t吊车吊装就位；在贝雷架上横向铺设25a工字钢、@1.0m，然后在纵向铺设20a槽钢、@0.5m。

5.5.2 边跨钢桁梁吊装

边跨位于320国道上方，以320国道作为吊装平台，构件采用25t吊车吊装，散件、螺栓、连接板等采用塔吊吊装到工作面，构件按照出厂编号进行吊装，由于所有构件全部采用螺栓连接，以桥台为吊装起点，向牛腿部位逐一推进。

边跨钢桁梁吊装顺序为：下弦杆→横联(横联斜杆)→竖杆→斜杆→上弦杆→上平联(上平联横杆和斜杆)；各部位钢件采用连板连接。弦杆、平联、斜杆、竖杆、连接板等钢构件吊至安装位置后，人工辅助就位，采用螺栓临时固定，待单节6.4m钢桁梁全部吊装完成后，测量人员对钢桁梁进行复测，确认无误后对连接螺栓进行紧固，拧紧力必须达到设计要求。

为了避免牛腿部位吊装时，在钢桁梁自重的作用下引起边跨下绕，两岸钢桁梁吊装完成后先进行面板铺装，以增加配重。

5.6 桥墩上部牛腿钢桁梁吊装

大桥桥墩是整座桥梁的集中受力点，钢桁梁为牛腿支撑设计，结构复杂、构件多，施工难度大。采用25t吊车在320国道和承台施工平台上进行吊装。

牛腿上部钢桁梁不采取对称吊装，而是先安装靠桥台部位，即从支座开始吊装，将靠桥台部位先合拢，与边跨已安装钢桁梁形成整体受力，然后再进行牛腿靠江侧吊装。

牛腿吊装顺序为：支座安装→牛腿竖杆→牛腿斜杆→牛腿剪刀撑→牛腿平联横杆→牛腿平联斜杆→桥梁主体结构(吊装顺序与边跨钢桁梁相同)。为了增加两岸已吊装完成的钢桁梁配重，桥墩至桥台部位桥面板全部铺装完成前，桥墩至跨中部位暂时不进行铺装，以免增加自重而引起大桥跨中部位出现下绕，造成下饶值过大而影响结构受力和跨中合拢。

5.7 中跨钢桁梁吊装

采用200t吊车在填筑的吊装平台上进行吊装，由于吊装平台布置在左岸，为了避免已吊装钢桁梁对200t吊车吊装作业造成干扰，先进行右岸吊装，吊装至跨中部位后，再进行左岸吊装，最后在跨中预留一节合拢。

中跨吊装顺序为：桥墩至跨中钢桁梁吊装(左、右岸同时进行)→跨中合拢，吊装顺序与两岸钢桁梁相同。

由于大桥所在地温差大，中、下午气温高，早上气温低，受热胀冷缩的物理作用，吊装就位时钢桁梁纵向尺寸偏差大，因此，跨中部位构件须选择在早上吊装合拢。

5.8 桥面板吊装

桥面板吊装前，在左右岸桥台下方打φ25、L=4.5m的锚杆，采用φ20钢丝绳固定在已安装好的钢桁架上，通过下拉力增加两岸配重，避免大桥在中跨吊装过程中，因自重较大而产生下绕。

桥面板采用20t吊车吊装至桥台部位，逐块向跨中进行安装，桥面板采取左、右两岸对称安装，在跨中合拢。由于大桥钢桁梁吊装完成后，桥面板无法吊入桥内，因此，只能从桥台向跨中移动至安装部位。在桥面板上采用型钢制作一辆简易小车，25t吊车将桥面板吊至小车上，人工用手动葫芦拉动小车，将桥面板移至安装位置，人工用手动葫芦吊起桥面板安装就位。

5.9 吊装安全措施

(1)由于边跨吊装位于320国道正上方，为了确保过往车辆和行人安全，吊装采取在贝雷架底部铺设竹跳板、防火布进行防护。

(2)吊装期间，在桥下和桥上安排专门信号工进行指挥，操作人员、信号工和安装人员均配置对讲机，确保信息畅通。

(3)吊装人员必须系好戴好安全帽、系好安全带，吊装只在白天进行，确保视线良好。

(4)跨中吊装期间，加强对填筑平台基础和外侧钢筋石笼护坡的观察，一旦发生沉降、变形，严禁吊装。

(5)构件吊起过程中，下方严禁站人；已完成吊装的部位，采取搭设槽钢、辅设竹跳板进行防护，两侧挂设安全网，同时作为安全通道。

(6)大桥吊装过程中必须做到指挥无误、做好配合工作，避免构件碰撞到已安装好的构件。

6 大桥涂装和护栏施工

钢结构外表面的涂装流程为：喷砂除绣→底漆→中间漆→面漆。

喷砂除锈：要求达到Sa3级，钢材表面粗糙度达到Rz25μm～60μm；涂装前工件表面应干燥、无灰尘、无油污、无氧化皮、无锈迹。

底漆：采用环氧富锌底漆2道，干膜厚度2×40μm，电弧喷漆。

中间漆：采用棕红云铁环氧中间漆1道，干膜厚度40μm，无气喷漆。

除锈和喷漆：均在钢结构制作厂进行，大桥安装完成后，在现场进行面漆施工。面漆为氟碳涂料面漆2道，干膜厚度2×30μm，无气喷漆。

护栏为钢护栏，扶手采用φ57的钢管焊接与大桥立杆焊接，中间格栅采用16×16的方钢@14cm，与钢管和桥面板焊接；护栏在桥面板安装完后进行，采用人工现场焊接，踢脚线采用C25细石混凝土在桥面现浇，对护栏底部起到固定作用。

7 荷载试验

大桥上安装2根φ406×12.7mm输油管，荷载2.5kN/m；考虑到管道检修，车辆荷载按10t布载，检修人群荷载2.5kN/m2。荷载试验严格按照设计要求进行，荷载试验过程中，监测单位对大桥进行了检测，下绕度满足设计要求，大桥连接螺栓、杆件受力满足设计要求。

8 方案优化

8.1 右岸承台抬高优化

大桥施工过程中，根据实际地形和河床实测水位，将右岸承台高程抬高至与左岸承台同高，取消围堰填筑及防渗处理，直接回填石渣形成施工平台，满足了承台及灌注桩施工要求；将承台高程抬高，取消了围堰设置，节约了施工成本，同时也确保了工程在汛期施工。

8.2 中跨吊装方案优化

按照原投标文件，大桥中跨采用70t吊车，在左、右岸均要填筑施工平台；施工过程中，由于钢结构工程量较合同增加了119t，且右岸地势狭窄、水流较急，填筑施工平台难度大、成本高；经对比分析，确定选用200t吊车进行中跨吊装，只需在左岸设置吊装平台即可，加快了施工进度。

9 结语

西南成品油管道北盘江跨越连续钢梁桥施工，工期紧、吊装工程量大，必须在马马崖一级水电站下闸蓄水前完成，以确保电站按时发电。施工过程中，通过对设计方案进行调整，确保了工程在汛期施工，为工程早日完工创造了条件；根据现场实际情况选取合理的施工方案，取消了围堰布置，节约了成本，加快了施工进度；在钢结构工程量增加较大的情况下，结合现场施工布置，采用大型吊装设备，加快了施工进度。钢结构桥梁有着工序少、工期短、布置简单、所需场地少等优点，在现代桥梁工程建设中，钢梁桥的应用越来越广泛，施工总结可为类似桥梁工程建设提供借鉴。