跨既有线钢混组合梁钢结构分段吊装施工技术分析

夏妮娜

（江西省公路工程有限责任公司，江西 南昌 330000）

0 引言

随着社会经济的稳定发展，基础设施的建设速度日益加快，山区高速公路等项目正在如火如荼地进行，其中山区高速公路拼接及跨设施、线路施工情况较多。因山区地势起伏大，地质沟壑穿插、地形险隘，会增加线路施工的难度，为满足跨径的整体要求，可采用钢混组合梁形式，确保施工顺利进行。施工过程中，需要对施工因素进行综合考量，评估桥梁荷载、地基承载力等，在保证确保施工质量与安全的前提下，快速完成钢结构安装，提升施工效率。

1 工程概况

某山区高速公路项目位于省级要道，其中F 匝道为整体式桥梁，起到贯通南北交通的重要作用。桥长627.63m，桥宽10m，梁高2.5m，第21 跨为钢混组合梁。该桥上跨既有高速公路，跨径为42m。施工过程中梁体钢材选用型钢+混凝土，型钢规格和使用数量如表1 所示。

表1 组合钢梁型钢材料清单

该项目整体施工难度大，钢结构吊装是施工中的重难点。由于该桥梁第21 跨位置特殊，位于既有高速公路正上方，加之两端头在陡壁处，临时搭建支护结构难度较大。此外，钢混组合梁在F 匝道桥位置，体型和重量均比较大，难以吊装（该处桥高46m，吊车无法在桥下施工）。综合上述情况，需借助汽车吊采取分段吊装方式，夯实钢结构施工基础，以确保施工顺利进行。

2 跨既有线钢混组合梁钢结构分段吊装施工思路

结合施工现场吊装需求，需要合理拆分F 匝道桥钢混组合梁，将钢结构主梁分为不同的吊装节段（见表2），并能采用工厂分段制造方法。既有高速公路左右幅中间地势平稳，可搭设1 处临时支架，确保整体结构的稳定性。钢结构分段运至既有高速公路对应桥位处，临时封闭部分道路，借助吊车进行施工，吊车将结构起吊至临时支架上，为后续施工提供保障。

表2 分段吊装明细

3 跨既有线钢混组合梁钢结构分段吊装施工技术

3.1 测量放样

在跨既有结构箱梁分段吊装施工中，需落实好测量放样，以保证吊装施工品质和效率。在具体实践中，可借助全站仪进行放样，确保钢混组合梁施工的规范性，在放样阶段测出临时支架的具体参数值。此外，在支座垫石中心点做好相应的标记，明确沉降观测点的位置。上述步骤完成后，要借助精准的水准仪复核标高等参数，复核已经安装的节段，确保安装位置精准无误，为后续施工提供保障[1]。

3.2 临时支架基础施工

测量放样结束后，要对场地回填平整，并有效夯实。临时支架基础施工前还需要检测场地承载力。结合施工技术要求，若承载力小于300kPa，说明临时支架基础处理不到位，无法满足后续施工需求，需对地基实施换填处理。

临时支架基础施工要点如下：

第一，对支架基础实施标准硬化（采用C30 混凝土夯实），提高地基承载力，基础内设两层钢筋，强化支撑效果，钢筋同排间距20cm，预埋地脚螺栓，为后续的支架搭设提供保障。支架材质为Q235B，施工中采用标准节搭设，各节段采用法兰盘连接，且单个法兰需要配备8 个高强螺栓，以形成一定的支撑力。

第二，为强化施工效果，消除吊装施工质量隐患，要求施工中所用材料具备较高的耐久性，减少结构腐蚀风险。钢结构等材料附带产品合格证及相关性能检测报告方可进场。此外，要结合行业规定实施标准的抽样复检[2]。

3.3 吊装施工

3.3.1 吊装准备

吊装前的准备工作包括以下内容：

第一，搭设临时支架，并通过相关质量验收。对150t 汽车吊、吊装使用的钢丝绳等设施进行安全性检测，减少施工风险[3]。需要对吊装方案、安全措施等进行交底，明确相关技术参数。吊车及钢结构运输车要停放在服务区（指定位置）。

第二，由于吊装施工十分复杂，因此在正式吊装前需封闭现有高速公路，提前发布施工信息，并联系相关部门有效疏导交通。

第三，施工区域封闭后，要对支座位置进行精准放样，以准确确定吊车支腿位置，为后续施工提供便利。结合实践经验，采用2m×2m×0.04m 的钢板材料作为支腿垫板较为可靠，可确保受力均匀，消除施工风险。

3.3.2 试吊

采用150t 汽车吊完成整个钢结构节段吊装，每节段吊装前需先要进行试吊，确保吊装的合理性。试吊技术要求：2 台吊车落钩，同时系好钢丝绳，经检验合格吊车缓慢起钩，待受力在40t 左右时，吊车停止动作，停顿1～2min 无异常后，继续完成后续操作。起重机起重量要求如下：

式（1）中：Q1、Q2为额定起重量；Q梁为箱梁的重量；Q索具为索具的重量；常数K为起重机降低系数。

此外，吊装用钢丝绳校核同样不容忽视。设单根钢丝绳的实际拉力为F1、F2，主梁为对称吊装，平衡方程如下：

式（2）中：F1、F2分别为单根钢丝绳的实际拉力；T为单根钢丝绳在吊装阶段的作用力。由于F1、F2和箱梁的吊装夹角为60o，已知起重重量为53.5t，结合公式=G=535N，最终推导出单根钢丝绳在吊装阶段的作用力T为308.89kN。

3.3.3 正式吊装

右线钢结构吊装时，要明确运输顺序，结合表2，正确的顺序为A-l、A-2、A-3，借此保障施工合理性，强化分段吊装施工效果；左线钢结构吊装要秉持同样的方法与原则，科学调整运输顺序，正确顺序为B-1、B-2、B-3，借助分层和分段吊装，搭建固定的钢结构。在实际吊装过程中，需复核其轴线位置及标高等，确保设计符合要求，达到理想施工状态。钢结构安装后（至临时支架），吊车缓慢卸力，在此过程中需做好变形监测和沉降量估算等工作[4]。配置钢筋时，为满足截面承载的具体要求，需精准计算截面抗剪承载力，计算公式如下：

式（3）中：vd为截面抗剪承载力；vcs为截面内钢筋共同的承载力（kN）；vsd为截面相交位置弯起钢筋的承载力（kN）；vpd为预应力弯起钢筋的承载力（kN）。结合技术标准可知，当参数γ取值为1.1 时，最大剪力应为747.6kN，T 梁剪应力要想满足设计要求，原则上不应大于1.1×747.6kN。

在钢桁架吊装过程中，应遵循科学吊装原则，即先远后近、先两侧后中间。将两侧的钢桁架先行吊装到位，同时落实好标高复测，借助全站仪测量钢桁架的实际位置，确保施工位置精确。在此基础上，调整钢桁架位置，确保误差在允许范围内。完成调整作业后，在上下弦处设置并拉紧缆风绳，以调整钢桁架的垂直状态，使其始终保持稳定，之后再对钢桁架进行吊装，提高吊装作业质量和效率。

3.4 纵、横向接口焊接

在钢结构分组吊装施工中，焊接环节至关重要，影响整体架构的稳定性。纵、横向接口焊接为重要焊接内容，需采用CO2气体保护焊方式，提升焊接质量。焊接顺序十分重要，要先进行纵向接口焊接，待质量达标后，再实施横向接口焊接，以提高整体焊接效果。焊接完毕要进行焊缝外观检测，确保焊缝整齐，无质量隐患。经检查外观合格，可借助无损检测方法深度评估钢结构的整体状态。上翼缘板顶面是重要部位，原则上不得进行涂装，因此在安装前要做好除锈工作，为后续施工提供保障。

超声无损检测原理如下：

式（4）中：L 为探伤距离长度（m）；C 为超声波传播速度（m/s）；T 为发射到接受的时间（s）。

分段吊装焊接质量控制要点如下：

第一，钢桁架定位焊接时，为达到理想的施工效果，在钢桁架分段吊装并到达指定位置后，要先进行找平和调整。分段接口处坡口位置，保障焊接效果。

第二，上述环节结束后，可实施定位点焊。为避免焊接变形，在点焊过程中应合理确定焊接顺序，并科学调整坡口角度，以有效降低焊接残余应力，保障焊接施工顺利实施。此外，焊接前预热可提升焊接质量和实操效率。

第三，焊接钢桁架构件时，应采用多道焊接工序，并保证各工序的质量，焊接后应仔细检查，存在质量问题应及时返工。

3.5 变形监测

在分段吊装施工中，变形监测不容忽视。需明确沉降位置观测点和水准基点，在此基础上选择适宜的测量方法，确保监测结果的准确性，为施工方案的完善提供科学依据。

目前常用的变形监测方法有两种：一是适合小规模监测的人工监测方法，二是自动化水平较高的自动监测法。人工监测法需借助相关仪器展开，监测较为精准，但整体效率难以提升；自动监测法是一种自动化、全方位的桥梁变形远程监测技术，且能克服外界因素的干扰，监测精准度与效率较高。

结合相关经验可知，自动监测法较为先进，在桥梁的短期监测中比较有优势。自动监测法最具特点的是可以借助GPS 变形测量技术完成实际工况评估。在GPS 变形测量期间，通过定位技术和卫星导航对桥梁变形进行监测，能够实现全天候不间断监测，便于及时发现结构问题，准确评估施工品质。GPS 变形测量技术的具体操作如下：在桥梁的某一参考点上放置1 台接收器，用以收集和分析结构变形参数，帮助技术人员掌握桥梁结构变形值，为施工方法优化提供重要参考。

除了GPS 变形监测技术，还可以采用激光图像变形监测法进行辅助，以掌握动态的结构信息。实际监测过程中，激光光束随着桥梁变形移动，当固定在某一点位时，技术人员可借助光电接收器采集重要的激光信号，分析结构的变形趋势，同时结合光斑偏移情况得出变形程度与范围的参考值。

4 结语

案例项目施工条件复杂，F 匝道桥钢混组合梁需要跨越既有高速公路施工，施工技术难点较多。经过多次现场勘查，最终选用最佳吊装方案及运输方式。同时，在分段吊装施工中，全面落实技术要点与沟通协调工作，对交通进行封闭管制，并对钢结构吊装过程进行全程跟踪，保证了施工品质。