海域环境大跨径斜拉桥中跨合龙技术研究*

宋 超，张 敏，刘 健

(1.中交路桥建设有限公司，北京 100027； 2.中交路桥华东工程有限公司，上海 201210)

1 工程概况

宁波舟山港主通道(鱼山石化疏港公路)主通航孔桥为三塔整幅钢箱梁斜拉桥，共计3个索塔。钢箱梁采用带风嘴的扁平流线形截面,全断面宽度为34.0m，梁顶宽26.8m(不计风嘴)，底板宽18.4m，梁高3.5m，风嘴长度为3.6m，箱梁内设置两道实腹式纵隔板，间距12m，斜拉索锚固于边腹板外侧，钢箱梁标准横断面如图1a所示。本项目共2个中跨合龙段钢箱梁，梁段长8.1m，不含斜拉索，单块钢箱梁重137t，结构如图1b所示。

图1 钢箱梁结构示意

2 中跨合龙施工技术

2.1 合龙方案

本项目两段合龙段钢箱梁同步进行起吊合龙，单个中跨合龙段使用4台桥面起重机同步起吊，单台起重机额定起重量160t(不含吊具)，吊装如图2所示。

图2 合龙段吊装示意

中跨合龙段施工采用温度配切法，临时采用马板焊接锁定。边跨合龙完成后，中跨钢箱梁按照标准梁段的施工方法悬拼至NZ18(BZ18)与ZN16(ZB16)梁段，准备进行中跨合龙段NH(BH)施工。

合龙段事先根据实测及分析数据进行配切，在运抵现场后利用两侧桥面起重机抬吊吊装，在选择合适的时间及温度条件下嵌入合龙口，最后在预定温度下自然合龙[1]。

2.2 钢箱梁纠偏装置

由于合龙段两侧钢箱梁轴线可能存在偏差，为保证钢箱梁顺利合龙，可在梁段顶面挂设钢绞线交叉斜向对拉，从而保证合龙梁段与相邻的梁段之间平顺连接。斜向对拉前及过程中注意观察塔梁横向限位是否松动，防止大悬臂情况下全桥钢梁轴线偏位。

合龙段两侧钢箱梁顶部各设置2块承载板(编号B)，通过两束钢索形成平面交叉体系以调整钢箱梁轴线。每束钢索含8根φ15.2钢绞线，每束索预张力为3kN(实际张拉力需要保持钢束基本平直)。承载板布置位置如图3所示。

图3 承载板布置

2.3 合龙口测量

为了掌握一天内温度变化及合龙间隙变化规律，在合龙前需要安排48h连续温度观测，观测频率为1次/h。温度测量采用3种手段： ①采用温度计测量大气温度； ②采用点温计测量钢箱梁温度； ③采用埋置于梁段内的温度应力测点测量钢箱梁温度。

采用全站仪、钢卷尺等工具连续测量两个匹配梁段NZ18(BZ18)，ZN16(ZB16)悬臂端9个对应点的相对距离即合龙口宽度(见图4)，并填写详细的记录表，测量频率与温度观测保持一致[2]。

图4 测点布置

根据桥址区合龙期历年日间和夜间平均气温曲线，桥址区合龙期间夜间温度较为稳定，因此决定在夜间0∶00—2∶00进行合龙。

2.4 梁段配切

合龙段两端在加工时两端各加工10cm长余量，共计20cm，以便于现场配切施工。通过对3～5d现场实际测量结果统计，进行理论计算分析并考虑中跨合龙段起吊及安装便利，最终确定各测点配切长度如表1所示。

表1 合龙段各点配切长度 m

端口配切长度应严格按照要求执行，且保证平顺齐整[3]。梁段配切完成后需对环口焊接位置进行打磨，对NZ18(BZ18)，ZN16(ZB16)梁段环口内部焊接位置进行打磨。合龙段配切如图5所示。

图5 合龙段配切

2.5 梁段吊装

在合龙段吊装之前需卸载原吊具并安装中跨合龙段专用吊具。在钢箱梁配切完成后，通过定位驳调整锚缆使运输船停靠在合龙段平面的正下方，选择低温时利用两侧的桥面起重机同步起吊NH，BH梁段(见图6)。

图6 合龙段吊装

当合龙梁段接近合龙口约1m时，停止提升钢箱梁，使用卷尺测量合龙段4个角，检查合龙段平整度，以NH段为例，以西北角为基准点，各点标高误差要求：西南-5cm，东南-22cm，东北-16cm。根据测量出的标高差值，利用起重机的调位装置将合龙段调至水平，使合龙梁段准确地嵌入合龙口。为确保合龙时机，合龙梁段可在白天起吊至合龙口底部，晚上合适的时候提前将梁吊入合龙口[4]。

此外，由于海域环境腐蚀性较高，合龙段两端钢箱梁合龙口处钢材会在合龙期前一段时间内逐渐生锈，因此在合龙段钢箱梁接近合龙口并具备操作空间后，需安排工人对合龙段两端钢箱梁合龙口进行打磨、除锈，以保证合龙口焊接质量。

2.6 临时固定

根据测量结果，对3,5号墩17号斜拉索、4号墩15号斜拉索进行索力调整，调整合龙段至两侧缝宽满足要求后，立即锁定NH(BH)梁段和其两端的NZ18(BZ18)，ZN16(ZB16)梁段，锁定完成后，采取逐步放松的方式来逐步释放预先施加的锚固力。由于钢绞线钢束受力比较大，在时间允许的情况下，可以以单根钢绞线割除逐步释放，直至所有钢绞线钢束全部不受力。

根据往年日夜温差数据，取最不利情况，按照日夜温差25℃考虑，温度应力最大达18 000kN。在中跨合龙梁段吊装定位完成后，于第2日5∶00前必须完成合龙梁段2道腹板、2道纵隔板焊接(焊缝高度≥17mm)、两侧环缝的大小马板焊接。单侧布置4道大马板，大马板长80cm，均双面连续满焊，焊缝高度≥10mm；小马板沿钢箱梁梁面每40cm布置一道，单侧70块，小马板长30cm，双面间断焊接板长的50%，焊缝高度≥10mm。

本桥钢箱梁结构为Q345b钢材，则临时固定结构抗拉力为：

295×(2 060+3 380)×2×17×0.7+

180×(800×8/2+300×140/4)×

10×0.7=55 456.24kN>18 000kN

可知，本桥所使用的临时固定措施满足使用要求。

在NH，BH合龙段临时锁定后，合龙完成当天低温条件下，立即拆除3，5号墩塔梁临时锚固，解除永久支座上下钢板临时锁定；4号墩塔梁临时锚固在合龙段焊接完成且横向抗风支座浇筑完成后拆除，并解除永久支座上下钢板临时锁定[5]。

中跨合龙段焊接施工完成后，桥面起重机进行脱钩作业。所有永久压重施工完成后，桥面起重机及其他桥面施工荷载可进行拆除施工。

2.7 压重混凝土施工

在中跨合龙后，浇筑剩余14～18号梁段压重混凝土(6～25号压重仓)，南、北侧各398.916m3。严格按照设计及监控指令要求适时进行压重混凝土施工；为防止施加压重时使横隔板产生面外弯曲变形，必须在压重区域内的横隔板两侧均匀施加压重。

3 结语

宁波舟山港主通道(鱼山石化疏港公路)主通航孔桥钢箱梁由于是大悬臂施工，导致钢箱梁合龙施工危险性较高，且施工时的精度难以控制。为此，采用温度配切法进行钢箱梁中跨合龙，通过在合龙前对合龙口连续测量并根据监控数据对钢箱梁进行配切，以保证钢箱梁能准确嵌入合龙口，有效保障合龙的精确度。而双桥面起重机同时起吊的施工方式有效保证施工时的安全性。通过本项目钢箱梁合龙段的顺利施工，可为后续的海域斜拉桥合龙施工提供切实有效的参考依据。