大跨度预制钢箱梁校正焊接涂装一体化移动平台施工技术研究

陈 立 王 伟

上海市机械施工集团有限公司 上海 200072

随着社会的高速发展，人民生活水平的提高，私家车已经成为每个家庭必要的通行工具，城市道路拥堵成为新常态。为缓解城市道路拥堵的难题，政府加大市政投入，市政高架基础设施的建设迎来蓬勃发展。在城镇、市区内进行现有道路扩建影响太大，会“伤筋动骨”，执行的难度太大，采用预制拼装的高架桥应运而生，其以安全、高效、绿色文明的先天优势得到充分应用。大跨度预制钢箱梁凭借其特有的优点，在市政高架跨地铁、河流、十字路口及既有高架等特殊部位得到了长足的发展[1-5]。

大跨度预制钢箱梁在特殊部位施工时需要对预制桥梁分段之间的拼缝进行校正、焊接，对侧面和底面进行防腐喷涂处理。目前常用的施工装置有：

1）钢箱梁底部布设吊环悬挂满堂脚手架施工，该措施脚手管用量较大，不经济且搭设过程存在脚手管掉落的风险，危险性较大，且施工完成后吊环难以清理，美观性较差。

2）在地面使用登高车施工，但使用登高车会受场地限制，也影响桥梁下方的道路通行，该措施对道路交通影响较大，且防护性较差，难以全覆盖保证施工安全。

3）路口车道挤压，搭设“落地式门洞支架”进行防护，该措施在搭建时，容易受到现有的普通公路、高速公路或者铁路等建（构）筑物地理条件的影响，尤其是在交通量较大的公路或铁路上进行搭建，需要面临对搭建安全要求高、作业时间长、成本高、空间限制多等问题。

在跨河流、路口或现有高架段等场景时，目前的施工装置不能较好地适用。因此，综合风险性、美观性、安全性等多方面因素考虑，我们创新性地研究出一种可以电力驱动的校正焊接涂装一体化移动平台。

北横通道天目路高架项目地处中心城区，市区主干道24 h交通繁忙、车流量大，在跨恒丰路口和南北高架转盘等特殊部位70 m跨钢箱梁施工过程中，创新使用了移动式校正焊接涂装一体化平台作为施工设施，保证了施工人员的操作安全，施工期间对地面道路基本没有造成影响，同时该平台制作施工成本低、装配速度快、周转效率高，对桥箱梁的外观没有造成破坏，确保工程顺利实施。

1 工程概况

1.1 建筑概况

天目路高架段（图1）是北横通道中的重要组成部分，位于上海火车站沿线繁华的商业、住宅区域。主线高架桥起于长安路，终至乌镇路，总长1 652 m，横跨南北高架、天目路转盘和恒丰路等5条地面道路以及轨交1号线。为满足南北高架主辅分流，新建2条辅道（FA/FB）、2条下匝道（ZD/T3D）、3条上匝道（ZB/ZC/恒丰路）、4条改建匝道（T1/T2/T3/T4）以及跨越苏州河和上海火车站铁路的下承式钢拱桥（本次招标不包括跨铁路拱桥及老桥加固）。

图1 天目路高架概况

1.2 结构概况

本工程上部结构采用连续钢-混凝土结合梁，主线标准段钢-混凝土结合梁采用35～45 m等高度连续钢-混凝土结合梁结构，梁高2 m，桥面宽17.0～23.5 m。主梁采用开口钢箱梁＋混凝土桥面板的组合结构。采用单箱多室结构，每3 m左右设1道腹板，内侧采用直腹板形式，外侧考虑景观，采用1∶2大倾斜度腹板形式（图2）。

图2 主线钢-混凝土结合梁结构形式断面示意

本工程主线在恒丰路处采用（51＋70＋47） m三跨连续梁形式一跨跨越恒丰路路口，路中不设置永久支墩（图3）。

图3 主线跨恒丰路路口立面示意

现状天目西路为双向10车道，恒丰路为双向9车道，早晚高峰该路口车流达9 000标准车当量/h，交通十分繁忙，天目路主线高架施工期间如何减小对该路口的交通影响是施工中最重要的一点（图4）。

图4 地面路口现状

2 技术路线及主要工艺

2.1 常规施工措施

通常市政钢箱梁跨路口等特殊部位施工过程中，主要采用的校正焊接涂装施工措施有以下3种：

第1种为加工时在钢箱梁底部布设吊环，现场使用钢管脚手架以梁底吊环为生根点搭设悬挂满堂脚手架施工。现场分段钢箱梁安装完成，在梁底搭设悬挂满堂脚手架时间周期长，一般脚手架搭设需5～7 d，影响工程施工进度。悬臂搭拆脚手架危险性较大，为确保脚手架搭拆期间的安全，一般根据搭设进度对地面道路局部封闭施工，会严重影响桥梁下方的道路通行。桥梁校正焊接涂装施工完成后，脚手架拆除完成，梁底预设的吊环难以切割，会影响桥梁整体的美观及地面道路的有效通行净空高度（图5）。

图5 悬挂满堂脚手架施工

第2种是在地面道路放置登高车，通过登高车将操作人员送到梁底进行校正焊接喷涂工作，登高车在地面道路放置，放置点周边局部封闭，采取有效防碰撞措施。为加快施工进度，登高车需设置多台，且需要根据作业位置在地面移动，既会对交通产生影响，同时施工作业安全又难以保证。在电焊和喷涂过程中无法做到封闭，会对周边建筑造成污染，对行人和车辆的安全产生威胁，风险较大。在地面使用登高车会受现场道路、交通等场地限制，施工期间如何保证地面道路正常通行是难以化解的矛盾，既影响整体施工进度，也会影响桥梁下方的道路通行安全，特别是在跨河流、路口或现有高架段等特殊场景时，登高车等不能较好地适用这些工况施工（图6）。

图6 登高车作业施工

第3种是通过挤压路口车道，地面局部封闭搭设跨路口门洞作为施工平台及防护隔离措施。门洞措施对路口大小、桥梁跨度限制较大，超过30 m跨度门洞过梁所需钢梁规格过大，会严重影响地面车道净空通过性，且立柱需要结合车道挤压后道路封闭，对地形工况要求过高，无法适用跨主路口、河流、高架等70 m大跨钢箱梁（图7）。

图7 跨路口门洞平台

2.2 校正焊接涂装一体化移动平台

北横通道天目路高架项目地处中心城区，针对本工程市中心交通繁忙，环境复杂区域的跨路口70 m钢箱梁施工，采用了一种新型的移动式校正焊接涂装一体化平台作为施工设施，既保证了施工人员的操作安全，施工期间也未对地面道路造成影响。

该一体化移动平台设施根据桥箱梁横截面形状尺寸设置，通过将上下车架、上下通道、侧面架、滑动单元和驱动单元依次连接拼装形成框架结构，依附于钢箱梁上，形成一个跟钢箱梁断面匹配的下挂封闭滑动平台，在靠近桥墩边组装就位，避免对地面交通造成影响。

适用于预制桥梁结构施工使用的一体化移动平台装置如图8所示。

图8 一体化移动平台整体布置示意

基于预制桥梁箱室结构形式，在预制桥梁顶部搭设行车轨道（轨道组合部分），行车轨道由低垫脚螺栓和高垫脚螺栓连接组成，低垫脚间隔布置，负责找平桥梁顶部，高垫脚由工字钢组成；上车架为平面桁架，均由标准节螺栓拼接组成；下车架由平面桁架、侧面防护栏和钢网片组成，底部平面桁架为工人操作平台，上设钢网片及石棉布，铺设石棉布和钢网片可以接收焊接时掉落的焊渣和喷漆时掉落的油漆，防止焊渣和油漆掉落至地面。下车架的宽度可以按照2个人施工时所需的空间进行设置。下车架底部带有滚轮，可在地面推行移动；动力系统由车载电动绞盘和电瓶组成，远端的滑轮组固定在桥面上，电动绞盘驱动前进；三角撑为整个操作平台的平衡防护措施，三角撑上设置滑轮与钢梁顶板接触，整个操作平台前进及后退时能保证操作平台的稳定性；拉杆为操作平台防护固定措施，能增强整个操作平台的稳定性。

该平台通过驱动装置驱动滑动单元带动该平台沿钢箱梁长向来回滑动，操作人员通过上下通道往返平台和桥面上，根据施工顺序操作平台进行校正焊接及喷涂工作，装配速度快、安全性高，且本身造价低、周转率高，可重复使用。

该装置上车架、下车架均分为标准节，由厂里加工完成后运至现场进行拼装，扶梯及侧面架整体加工完成，运至现场进行安装。该装置主要有以下几种功能：

1）张贴陶瓷衬垫，焊接时防火花飞溅。钢梁吊装完成后，在正常使用状态下，该装置通过车载电动绞盘进行前后移动，操作人员通过侧边梯子至下车架张贴陶瓷衬垫，下车架焊缝处安装侧立面防火布，对焊接位置进行全密封，保证焊接时火花不会飞溅至车行道上。

2）除锈打磨，涂装时防污染使用。因钢梁横跨城市主干路，常规涂装时，油漆极易滴落在城市道路上，而主干道上车流量巨大，极易污染过往车辆。使用该操作平台后，涂装作业时，工作人员立于下车架上进行涂装作业，涂料均滴落于下车架，在方便工人操作的同时，能有效避免涂装对过往车辆的污染。

3）在预制小箱梁梁底模板搭设时使用。预制小箱梁吊装完成后，小箱梁之间需封模浇筑后浇带，浇筑时混凝土极易掉落在过往车辆上。使用该一体化平台后，封模及浇筑工作可以给施工人员提供一个安全可靠的环境，且可以减少漏浆等状况对下方车辆的污染。

4）平台模块化功能。上下车架均为标准节螺栓连接而成，根据不同的梁宽，可以自由组合整个操作平台的长度，通过调节侧面的高度，也可以适应预制桥梁的不同梁高，极为方便。

3 一体化移动平台设施工艺

该装置均为模块化散件加工，运至施工现场进行安装。

第1步：安装轨道梁，于预制桥梁上表面架设2条轨道梁，轨道梁位于钢梁劲板位置处，能够有效承载整个操作平台的荷载（图9）。

图9 一体化移动平台轨道布置示意

第2步：组装上车架，将模块化的上车架散件螺栓进行连接，安装好车载电动绞盘和电瓶后，使用起重机械立于钢梁跨端侧边吊装至轨道梁上，使用上车架前后两侧的固定绳固定在钢梁上端（图10）。

图10 一体化移动平台上车架布置示意

第3步：组装下车架、扶梯及侧面架的组合系统，下车架底部安装有万向轮，组装完成后该组合系统可推至上车架正下方，使用4个电动葫芦，将整个下车架组合系统提升至能与上车架组合的状态，螺栓连接完成后，拆除电动葫芦（图11）。

图11 一体化移动平台下车架布置示意

第4步：使用完成后，逆安装顺序拆除电动式移动操作平台，先拆除下车架的组合系统与上车架的连接，使用电动葫芦将下车架组合系统降至地面，再拆除上车架及轨道梁，整个装置的使用结束（图12）。

图12 一体化移动平台施工作业

该装置使用时需设置专职人员，严格按照使用要求使用电动移动式操作平台，在装置侧立面还需设置警示及限高标志，注意来往车辆。

4 结语

本文提出了一种满足预制桥梁施工用的移动式校正焊接涂装一体化平台装置，弥补了常规的吊篮、悬挂脚手架及登高车施工的不足，确保施工安全可控，质量和精度达到设计要求。

采用该装置后，预制桥梁的施工变得更为经济、合理、安全和高效，该装置的使用总结如下：

1）该装置可以在预制桥梁跨内来回移动，也可在各跨之间反复使用，极大地降低了施工措施成本。

2）该装置能够满足预制桥梁分段体系的施工要求，符合预制桥梁箱室结构体系受力特点，使施工变得更为合理。

3）该装置能为施工人员创造一个安全的操作环境，极大地提高了城市主干道高空施工的安全性。

4）该装置宽度较窄，施工过程中还可来回移动，极大地避免了施工时对既有道路交通的影响，极大地提高了施工效率。

5）该装置为单元化构配件，针对不同宽度的桥梁，可以增减单元化模块，以适应不同宽度的桥梁施工，降低了施工成本。

6）该装置为电力驱动，操作简单便捷，降低了施工人力成本。

综上所述，本文提出的移动式校正焊接涂装一体化平台装置安装在预制桥梁上，不受桥梁下方的场地限制，从而在跨河流、路口或现有高架段等场景时，可以使用本施工装置对预制桥梁之间的缝隙及预制桥梁的底部进行焊接和喷漆等处理，且该装置为电力驱动，操作简单，使用方便，可以对施工部位进行全覆盖防护。同时，本施工装置的安装和拆卸简单方便，可以提高施工效率，降低施工成本；施工人员在下车架中施工，还可以提高人员的安全性和施工质量。该装置的顺利实施为后续类似工程的施工提供了一种新的思路，可为类似工程提供借鉴。