立交桥钢箱梁吊装施工控制关键技术

于洪奎

（中交第二航务工程局有限公司，广东 深圳 518000）

0 引言

近几年，立交桥施工工程快速发展，高架桥的钢箱梁吊装施工技术越来越受人们的关注。高架桥是一种重要的市政基础设施，它的施工品质是衡量国家发展的一个关键指标。它在人类的发展、人类的生命中发挥重要作用。钢箱梁具有整体性能好、抗弯抗扭刚度大等优势，广泛用于桥梁工程中，但考虑桥梁跨度增大的趋势，其吊装施工逐渐成为技术难点。针对目前普遍存在的高架桥施工机制不健全，造成高架桥的损伤、桥面塌陷、增加桥面维修成本、影响行车安全等问题。为更好地进行高架桥钢箱梁的吊装施工，必须对立交桥钢箱梁吊装施工控制设备进行规范化处理，优化使用流程，以提高立交桥钢箱梁使用年限。在这一基础上，该文探讨了立交桥钢箱梁吊装施工控制关键技术，并对其进行了科学的选取与优选，以达到改善其安全性、防止路基塌陷所造成的危险、降低交通事故的目的。

1 工程实例

该文研究对象为某高架桥，交通通行状况良好，该匝桥分四跨，步跨为45m+74m+74m+45m，上部为变截面连续钢箱梁，最大梁高为3.5m，下部为独柱花瓶墩，墩直径为2m。立交桥内匝道桥共8组，第一组为3×30m的钢箱梁桥，该桥型在圆曲线上，在缓和曲线上，纵截面在=1800m的垂直曲线上；将对立交桥钢箱梁吊装边梁分成5个部分，每部分长10余米，重约9t，在立交桥中部设两个对称的悬吊节段和小节段钢梁块段，全长55.44m，质量大约59.88t，中部闭合大节段的全长54.54m，质量大约54.62t。

2 施工准备

2.1 施工设备准备

基于此需要对立交桥钢箱梁吊装施工设备进行优化，针对立交桥钢箱梁吊装施工资源的分配管理方面，要以匹配为先决条件，对材料设备进行规范。根据立交桥钢箱梁吊装施工建设的进展情况，对立交桥钢箱梁吊装施工控制设备进行汇总，具体设置见表1。

基于表1对立交桥钢箱梁吊装施工设备进行规范，将立交桥钢箱梁吊装钢结构分段数值进行计算，然后制成分段结构。

表1 立交桥钢箱梁吊装施工控制设备汇总

2.2 钢箱梁材料准备工作

钢箱梁的制造应当符合《低合金高强度结构钢》（GB/T1591—2018）技术标准。应用Q345C钢材、直径为20mm和15mm的圆柱头焊钉。焊接操作可设置在坡口角的位置，在U型加劲肋和顶板之间保持缝隙在0.5mm以内，以提升箱梁结构的抗疲劳能力，在焊缝结构端应当充分打磨顺滑。采用气体保护焊接的方式连接钢箱梁和梁段。

在钢箱梁制造之后还需要根据施工的需要对钢箱梁进行分块处理，以方便运输及后续施工。在分块的过程中应该考虑避开支座、梁体等加强年结构进行分割。除此之外，其还需要考虑在施工及运输过程中起吊设备可承载、运输的最大质量，避免因钢箱梁过重而导致起吊装置失效，对设备和钢箱梁材料造成损坏。在分块时应考虑运输线路和安装现场可允许梁块的最大尺寸，在满足所有条件的前提下，还要以分割焊缝最小为原则。根据上述原则，该文在分块过程中遵循顶底板拼接焊缝错开距离不小于200mm、最大吊装质量为65.6t等原则，将每个钢箱梁分为8个吊装块。该文采取的钢箱梁分块部分划分参数见表2。

表2 钢箱梁部分分块部分划分参数

2.3 钢箱梁材料后续加工及运输

完成对钢箱梁构建的加工后，为检验其是否符合要求，应该对其展开测试，即对其进行试拼装，通过该种方法及时对试件进行检查，避免其运输到现场后发现其存在质量缺陷。在试拼装时，先对其长度进行测量，即应使两相邻吊点的纵距偏差大于3mm，其每个钢箱梁构件的长度偏差允许其大于20mm。然后检查其是否弯曲，即其梁段中心轴线与桥轴的中心线之间的偏差应该大于1mm，梁顶端接口之间的偏差应该不大于2mm，在梁段匹配接口处安装配件后，其板面的高低差应该不大于1.5mm。待一切检查完毕后，即可判断其符合要求，可将其运输到施工现场进行应用。在运输的过程中，应该避免构件之间因激烈碰撞而出现形变的情况发生。因此需要在运输前对运输车辆进行布置，即铺设垫木以防止其与车辆平板之间的摩擦碰撞。除此之外，为避免因车辆剧烈晃动导致构件之间碰撞问题的发生，可在构件和运输车辆平板之间用钢丝绳进行固定，司机在运输的过程中也应平稳行驶，以减少构件损伤。

3 吊装施工控制关键技术

上述立交桥钢箱梁制造还需要对施工技术进一步优化，以提升施工质量，因此该文分析了立交桥钢箱梁吊装施工控制关键技术。

吊装施工对场地的承载能力要求较高，计算履带吊机自重和配重以及吊重的总和，重约869t。吊机履带与地面接触面积约为23.28m，增加受力面积，铺设4块路基板，使接地面积增加到72m，此时对地压强为12.07t/m，根据施工安全标准，以1.5倍要求地基承载能力为18.1t/m。在吊装场地原地面的连锁块处铺设1层钢板，然后铺设路基板。在其他原地面处铺设2层栅栏板，浇灌混凝土后铺设1层钢板，再铺设路基板。检测处理后地基承载力达到27.1t/m，可以满足施工要求。

在对立交桥钢箱梁吊装施工控制方法进行优化的过程中，可采用有限元软件进行独立建模，展示三维界面。在进行立交桥钢箱梁吊装施工控制过程中，需要对匝道桥倾覆轴线进行最优选取，保证倾覆轴线是桥台外侧支座连线，即2号和6号支座连线为倾覆轴线。倾覆轴平面示意图如图1所示。

图1 立交桥倾覆轴平面示意图

基于立交桥倾覆轴平面示意图，计算立交桥钢箱梁吊装施工过程中的横向最不利车道位置到倾覆轴线的垂直距离，立交桥的集中荷载采用直线内插值取为240kN。计算立交桥钢箱梁吊装各支座到倾覆轴的距离所需要的各数据见表3。

表3 立交桥钢箱梁吊装各支座到倾覆轴的距离（m）

当钢箱梁在移位装置上到位后，完成单独的分段的吊装工作，然后进行钢箱梁分段的滑动，直至滑出下一根钢箱梁的位置后，再进行前一次的工作。

4 立交桥钢箱梁吊装施工

根据上述要求，对立交桥钢箱梁吊装施工控制技术进行实际应用。制作的钢箱梁为梁高1.6m、顶部9.3～11.2m的三箱室，其底厚16mm、25mm、腹厚16mm、20mm、顶部壁厚16mm和25mm。

由于施工现场限制，起重机工作半径较大，需要对车辆进行交通疏导。在主塔上的吊装工作持续4～5小时，单根梁的起重需要4.5小时左右。在一次施工期间，主塔的框架时间太短。利用可移动支架的搭桥方式，将北塔无索区的钢箱梁进行吊装。

为了能够较好地对立交桥进行抗震程度的检测，该文设置了表4的参数。

表4 立交桥钢箱梁吊装施工相关系数参数设置

立交桥钢箱梁吊装施工钢管桩和钢箱梁的连接都是以铰链形式进行的。钢管桩和桩头、过道梁采用刚接的方式。滑移方案使用纵向滑道或横向滑道，滑轨采用1.5m长度的板件模型。

立交桥钢箱梁吊装中的受力进行分析，侧跨所承担的外力主要是起重机自身质量和中跨度较大的部分。立交桥钢箱梁吊装的各个受力和变形检验的计算结果见表5。

表5 立交桥中跨大节段吊装引起的边跨控制截面应力变化

在立交桥钢箱梁吊装断面上，由于边跨整体的受力程度仍然很小，因此选取中跨断面作为受力监控断面，对其进行变形监控和立交桥钢箱梁吊装施工控制。经测量发现，跨中断面的受力变化没有超出理论值，而立交桥中跨度较大节段的受力控制断面的偏移也在可接受的范围之内。

基于上述受力分析，确定钢箱梁吊装施工的适用性，按照既有方案进行施工。在常见的施工过程中，大部分都会采用在各环形开口处布置一列井字型支撑的方式促进施工，但这种支撑结构并不稳定。为进一步保障施工的安全性，该文采用满堂支架的方式进行支撑。此种架构采用半幅搭设、半幅通车的方式进行构建，即在中间预留8m宽的行车道路用于施工材料的运输，以保证在施工过程中材料的及时供给。在搭建过程中要注意做好现场的考量，选择合适的方式做好相应构建工作，对安装基础不符合要求的位置要先做好承载钢筋混凝土的基础，然后根据桥梁中心线、临时支撑轴线墩的轴线及单元块的划分情况确定支架的横纵坐标及标高。待搭建完毕后，还应做好相应车辆的疏导工作，避免车辆撞击支撑架构。钢梁由350t汽车吊配合200t汽车吊配合完成进场，经过千斤顶的微调，在线路上进行定位，并在现场进行焊补。经过表面检验和检测，最终进行表面处理，再进行支架和辅助构件的安装。将钢箱梁从胎架上吊起20cm，停置5分钟，检查吊耳、吊索、钢箱梁的平衡状态，确定正常后提升到指定位置上方0.5m处，控制倒链微调。将钢箱梁放置起到支撑位置时，需要将设备与预设的中线对齐，并利用绳索对钢箱梁进行固定保证，立交桥钢箱梁吊装与桥面中线处基本对齐，同时横梁与支承的位置对齐，在立交桥钢箱梁吊装下落时会产生一定的滑移现象。为解决上述问题，可以在换位机中预先安装挡板垫块，并在位移机构前面预先用钢板焊接起设备。立交桥钢箱梁吊装在下降至位移装置的上部时，要逐步进行卸载，认真进行支架的检验，并请专业人员进行支架立柱等关键受力部分的焊接，以保障支架的安全性。然后自南向北开始安装，待第一片钢梁安装完成后，汽车吊后退安装第二片钢梁，直至8片钢梁全部安装完毕后移至对向主干道上，再自北向南重复上述操作，完成另一侧安装。主道的16片钢梁完成安装后，转至其他匝道，各完成2片钢梁安装。

立交桥钢箱梁吊装施工技术的流程如图2所示。

图2 立交桥钢箱梁吊装施工流程图

5 结语

该文针对高架桥钢箱梁吊装施工控制技术的研究，探讨了影响该技术的关键因素，并根据该项目的具体特点和要求，结合同类项目的成功实践，给出了较为科学的钢箱梁吊装施工技术措施，采用科学的技术措施，严格监控施工的材料，选用合适的施工工艺，对大桥钢箱梁的吊装施工控制技术进行优化和完善，以更好地保障立交桥结构安全，促进交通运输行业的发展。