超小半径曲线箱梁架设施工

肖滋国

(广东省南粤交通投资建设有限公司,广州 510623)

0 引言

随着社会和经济的不断发展，我国公路工程建设取得了丰硕成果，山区高速公路建设亦日益增多，互通立交频频出现在崇山峻岭之间，因此小半径曲线简支梁匝道桥越来越多地在该环境中被采用。该类型桥梁箱梁架设半径小、超高大，对架梁设备的选择和施工工艺有诸多限制。为降低施工安全风险，节约成本，本文以广东怀阳高速公路欧垌互通D3匝道桥为例，通过对超小半径曲线箱梁架设的关键施工工序进行分析研究，解决了60m超小曲线半径19m箱梁架设的技术难题，为后续类似工程施工提供技术参考。

1 工程概况

怀阳高速公路全长约102km，采用双向四车道高速公路设计标准。项目起点位于肇庆市怀集县岗坪镇，终点位于云浮市郁南县平台镇，与二广高速公路、广佛肇高速公路和广梧高速公路相连通。欧垌互通D3匝道桥为跨越道路和沟谷而设，路线纵断面较高，最大桥高约39m。桥跨组合为(30m+35m+30m)+3×(3×19m)+4×19m+2×19m。上部结构采用预应力混凝土预制小箱梁，其中D16～D31共15跨为19m小箱梁，每跨3片，总计45片；而D20～D29跨曲线半径最小，仅为60m，横坡为-6%，纵坡为-3.05%。

目前，国内超小半径曲线桥梁上部结构施工大多采用支架现浇方案。预制箱梁的曲线半径越小，曲线弧度就越大，施工安全风险也越高，一直以来是尽量避免采用的施工方法。怀阳高速公路欧垌互通D3匝道桥跨越沟谷、地势高差大，桥下地形复杂极不平坦，如采用现浇箱梁方案，使用大型吊车进行物件吊装时施工难度大、工期长、施工成本高。对于60m超小曲线半径的箱梁架设施工，更无法使用普通架桥机进行施工，也缺乏国内同类型工程施工经验作为借鉴和参考，因此需要在施工技术方面采取创新方式解决这一难题。

2 特制小半径架桥机的技术开发

传统的架桥机中支腿两条导轨与两条纵导梁保持垂直固定，且是同步移动，经推演，无法在超小曲线半径的箱梁架设中实施。为了解决施工难度大、风险高等技术难题，怀阳高速公路建设项目针对性地设计了一种小半径架桥机，以突破小半径预制箱梁架设的技术瓶颈。经与起重设备单位多次探讨论证，研究改造出了WQJQ150-30A3型150t特制小半径架桥机，该架桥机可适用于跨径20～30m、桥宽≥9m、纵坡≤±5.0%、曲线半径≥50m的曲线桥。架桥机自重约115t，经设计受力计算，纵横向抗倾覆安全系数均大于1.5，满足相关安全技术规范要求。

特制小半径架桥机主要由两列纵导梁、两部提升小车、中支装置、前框架、后横梁、前后支腿、后拖轮和液压系统等组成，如图1～图2所示。针对超小半径曲线箱梁的架设，在两条前支腿和中支腿上各增加一套可旋转装置，以确保前支装置、中支装置和纵导梁可随曲线半径的变化作出相应调整。当两条纵导梁采取活动连接方式时，可以使单条纵导梁独立前后移动一定的距离，此时小半径架桥机的两条纵导梁虽保持平行，但前支、中支两条导轨可变化为不平行，且与纵导梁也不垂直，在过孔过程中，可以通过两条纵导梁独立前后移动，从而被动调节可旋转装置，因而将前支导轨偏移一定的角度，确保前支腿刚好落在待架梁的盖梁上,如图3所示。

图1 特制小半径架桥机模型

图2 特制小半径架桥机构造

特制小半径架桥机架设预制箱梁，相比传统的现浇支架施工及吊车架设施工，具有安全风险低、施工工期短、节约成本且有利于自然环境等优点，有效地解决了普通架桥机前支、中支两条轨道必须平行，且和纵导梁垂直，否则无法完成过孔这一难题。普通架桥机的两条前支腿与两条纵导梁是固定的，如桥机尾部过长则无法喂梁。而特制的小半径架桥机两条前支腿是分别通过滑轮组夹紧两条纵导梁，其优点是：纵导梁过孔后，前支导轨依然固定在盖梁后，但两条纵导梁可以独立地继续前移，从而将影响喂梁部分的纵导梁移至前支腿前面使之悬臂，而架桥机天车可后移作为配重，有抗倾覆的作用。该优点可解决普通架桥机因尾部过长难以喂梁的问题。

3 关键施工工序

利用特制的架桥机进行超小半径曲线桥箱梁架设的施工工序较多，其关键环节主要有施工前准备、模拟演练、过孔、喂梁和落梁等过程，均需进行严格控制。具体的工艺流程如图4所示。

图4 特制小半径架桥机架梁工艺流程

3.1 施工前的准备工作

(1)特种设备资质必须通过地方政府安全监督检验机构的检测和认证，并取得相关证照，特种作业人员必须经相关部门考核后持证上岗。

(2)施工单位须根据工程实际情况编制专项施工方案，并组织专家评审，根据评审意见修改完善方案后，报监理和建设单位审批或备案。

(3)对桥梁下部结构进行复检。架梁前，须对成品箱梁进行检查和交接，当墩台沉降变形达到设计要求时，对桥梁的中线、墩台垫石标高、水平和外部尺寸等进行复测，复测结果满足要求后方可进行施工[1]。

(4)组织安全技术交底。正式施工前，须对施工班组进行详细的安全技术交底和安全教育培训，要求施工人员熟悉工艺流程和各类施工参数，同时做好个人安全防护，确保架梁施工质量和安全[2]。

(5)试车试验。特制小半径架桥机正式使用前需进行试车试验，其中包括空载、静载和动载试验。试车前必须检查电动机的转向是否符合要求，运行机构电动机是否转向相同，卷扬机制动瓦块与制动间隙是否需要调整，检查各减速机内油量是否充足，各个油嘴、油杯、油管、油路等是否畅通，待一切经检查确认正常后，方可试车运转。

3.2 架梁模拟演练

为保证特制小半径架桥机架设的可操作性和安全性，获取特制小半径架桥机架设小半径曲线箱梁的各项技术参数，应在最不利工况下开展模拟架设演练，按照设计图纸1:1设置模型，对桥墩、盖梁、箱梁边线、湿接缝等部位进行放样，并根据设计纵、横坡平整模拟场地，对特制小半径架桥机的拼装、调试、运梁、过孔、喂梁、梁体架设等进行全方位的模拟演练。架设演练结束后，及时组织相关人员召开专题会议，总结梁体架设演练过程中发现的问题、采取的措施以及收集的各项数据，通过对数据的分析、整合，得到特制小半径架桥机的各项控制参数，用以指导后续小半径箱梁架设的正式施工[3]。

3.3 过孔

架桥机过孔是箱梁架设的关键环节，主要步骤：确认架桥机过孔前的基本姿态—中支装置移动前的准备—移动和安装中支装置—过孔配重和过孔前各项准备工作的确认—完成架桥机过孔准备—架桥机过孔—前支腿安装与调整—后支腿安装与调整—临时固结U型螺栓—解除配重捆绑，完成过孔[4]。特制小半径架桥机过孔步骤与普通架桥机基本一致。

特制小半径架桥机过孔过程中需重点控制：过孔时，先将前、后支腿顶起，前起吊天车将中支腿和轨道吊起，前移至已架设梁板前端并调整好角度，与前端盖梁中心线平行。然后，天车后移，两台天车始终保持在中支和后支之间。再将前支腿提起，利用前支驱动使得前支腿前移至纵导梁前端，将后托顶起，和中支共同受力，同时对纵导梁姿态进行调整。启动中支和后托驱动，使架桥机纵导梁带动前支装置前移，前支到达盖梁后，操作特制小半径架桥机旋转手柄，使架桥机缓慢旋转至前支轨道与盖梁顶平行。将前横移轨道就位并用枕木支撑好，两台天车后移作为配重，启动前支、中支驱动，使桥机纵向前移10m，尾部缩短，便于喂梁。

3.4 喂梁

特制小半径架桥机喂梁前，运梁车将梁板运送至距中支腿1.2m止溜木楔处。前天车将梁板前端提起，另一端放在后炮车上，架桥机和后炮车配合喂梁。后炮车辅助喂梁至与前炮车连接处时，后天车吊起梁板后端，与前天车同步携梁纵移。梁板纵移至指定位置后，桥机与天车先后横移，使梁板安装点对准支座中心后开始落梁。梁板安装到位后，对支座、梁板平面位置及标高进行检查，确定各项指标满足规范要求后，解除钢丝绳[5]。

3.5 架梁安全防护

在特制小半径架桥机架梁的整个过程中，技术人员和管理人员需对施工人员进行有效的监督与管理，确保其严格依照施工安全技术规范进行施工[6]。桥下应设置安全防护，当桥上作业时，杜绝人员和车辆进入危险区域，防止因施工作业掉落的重物砸伤工作人员。首片梁体两端就位落梁后，应及时用临时支架撑好梁体两侧，防止梁体倾覆。后续箱梁落梁后，应立即进行横、纵向钢筋连接和焊接，以确保施工安全。全跨完成架梁后，应立即对梁体湿接缝进行挂网防护，并对桥梁两侧临边安装不低于1.2m高的防护栏杆，栏杆抗水平推力不得小于1 000N。底部应设置不低于18cm高的挡脚板，伸缩缝处的运梁通道应采用厚度满足要求的钢板进行支垫。

4 结语

怀阳高速公路采用特制的小半径架桥机，解决了传统架桥机过孔困难的技术难题，成功地完成了欧垌互通D3匝道桥60m超小曲线半径19m箱梁的架设。该技术的推广应用，可较大程度地降低小半径曲线桥预制梁架设的施工难度和安全风险，为节约工程投资、缩短施工工期起到重要的作用。同时，也可使地形复杂地区的匝道桥梁设计方案更加灵活，也为高速公路改扩建项目土地资源有限情况下的互通区设计、施工提供了工程实践经验。