大跨径变截面钢箱梁施工技术

摘 要：钢箱梁桥由于其自身特性，具备自重轻、抗震性好、桥梁跨度大、运输安装方便快捷和可靠度高等特点，在桥梁现代工程中得到广泛应用。该研究以石津渠大桥为例，主要围绕钢箱梁吊装安装技术进行研究，分析吊装工艺流程及质量控制;同时也对大跨径变截面钢箱梁从厂内运输至现场的安全管理进行优化分析，从而形成在复杂交通组织环境和受限施工场地情况下，协调作业实用性强、组织效率高的施工交通组织技术方法。该文通过探究大跨度钢箱梁施工技术，有效地保证结构的安全与高质量施工，为类似结构的施工管控提供依据。

关键词：钢箱梁;大跨径;施工技术;吊装;协调作业

中图分类号：U445 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2024）30-0181-04

Abstract： Steel box girder bridges are widely used in modern bridge engineering due to their own characteristics， such as light dead weight， good earthquake resistance， large bridge span， convenient transportation and installation， and high reliability. Taking the Shijinqu Bridge as an example， the research mainly focuses on the hoisting and installation technology of steel box girders， analyzes the hoisting process and quality control; at the same time， the paper also optimizes the safety management of large-span variable-section steel box girders transported from the factory to the site， thus forming a construction traffic organization technical method that is highly practical and efficient in coordinating operations in complex traffic organization environments and restricted construction sites. This paper explores the construction technology of long-span steel box girders to effectively ensure the safety and high-quality construction of the structure， and provides a basis for the construction management and control of similar structures.

Keywords： steel box girder; long span; construction technology; hoisting; coordinated operation

近些年，随着我国“科技强国”和“交通强国”等战略的深入推进[1]，钢箱梁桥事业也在高质高量全面发展，钢箱梁桥方面的工程技术取得举世瞩目的成就;同时，伴随着世界各国科技产业变革的深入发展，亟需总结有关钢箱梁桥的既有成果，梳理此后技术发展方向和研究重点。

在现阶段施工过程中，保证结构的高质量施工是制约大跨度变截面钢箱梁桥发展的瓶颈，众多学者也对吊装、运输等关键技术进行了研究。张勇[2]根据重庆长寿长江二桥主桥的特点，总结了缆索吊机吊装关键技术，有效地节省了工期，为类似工程建设提供了可靠的借鉴。龙绍章等[3]根据现场运输环境复杂、运输构件危险性大、高空作业多和安装焊接难度大等状况，总结了现场组织运输过程的技术经验，提高了整体钢箱梁的运输效率。张俊雨[4]针对施工过程中技术人员的监测控制，结合北京路快速化改造工程，总结了施工质量控制的保证措施。众多专家学者对施工过程各个阶段的关键技术进行分析，但对桥梁吊装工艺流程及施工质量控制分析研究较少。本文结合石津渠大桥实际工程，对施工过程中吊装安装，协调运输等措施进行总结分析，有效地保证了结构的安全与高质量施工。

1 工程概况

本项目跨石津干渠设计为3座桥梁，分别为主线石津渠大桥、南辅道跨石津干渠中桥及北辅道跨石津干渠大桥，桥梁跨度较大，且各桥梁截面不同，属于大跨度变截面桥梁施工。

石津渠大桥上跨石津总干渠和规划路，主跨跨径45 m，桥梁跨径组合采用（4×30）+（35+45+35） m。南辅道上跨石津渠中桥全长90 m，桥梁跨径组合2 m×42 m，桥梁总宽采用20.75 m。北辅道上跨石津渠大桥全长102.08 m，本桥桥梁跨径组合3 m×32 m，桥梁总宽采用21.25 m。石津渠大桥钢箱梁断面示意图如图1所示。

2 施工关键技术研究

本工程面临诸多施工难点：首先，需要跨越南水北调的暗涵，因此吊装方案需慎重考虑;其次，施工场地狭窄，支架施工要求高精度，并需考虑运输过程中的吊装性能;此外，大跨度变截面钢箱梁的制造和焊接要求亦较高。综合考虑多方面因素后，确定如图2所示的具体施工工艺流程。

2.1 施工工艺流程

2.1.1 钢箱梁运输

在运输预应力混凝土预制梁时，应使用重型拖车组进行搬运，以适应路线条件。运输时，需确保钢箱梁的安全及按正确顺序装载，避免因顺序混乱而延误工期。装车前，应检查固定用的钢丝绳是否完好，确认所有卡环紧固。同时，梁板与台车支撑间也应提前放置保护措施，保护梁板砼。为防止运输途中的颠簸和倾斜导致梁位移，装车后还需进行严格捆绑。

在大跨径变截面钢箱梁的出梁、移梁、运梁过程中，梁场的龙门吊从存梁或制梁台座上提起梁板，利用兜底法原理，在制梁区采用2台龙门吊两端同时吊起梁板。当梁板抬升到距离支座约8至10 cm时，会暂停提升以检查设备状态;确认无异常后，继续提升梁板至目的地;梁板到达指定位置后，会小心放置并确保其稳定支撑，随后准备进行运输;移开龙门吊后，运梁炮车即可向前行走，开始将梁板运送至吊装位置。

2.1.2 钢箱梁吊装

在安装前的准备工作中，选择吊装设备至关重要[5]。需要遵循安全可靠、经济合理、因地制宜的原则，以避免可能对人员和设备造成伤害的风险。同时，应充分利用已有设备和材料，并考虑周边环境条件，精心选择适合的吊装设备。

当运梁车到达指定位置后，首先需要去除运梁车上用于捆绑梁的倒链和钢丝绳。随后，使用履带吊和汽车吊上的钢丝绳对梁体进行捆绑和吊装。在捆绑过程中，需要特别注意在捆绑点放置包角，以确保捆绑的稳固和安全。在整个过程中，始终要注重降重和优化的原则，确保吊装工作的高效与安全。再遇到一侧为钢箱梁，另一侧已经完成架梁的跨径，2台吊车应站位于同一跨径进行吊装。由南向北，从西向东顺序依次吊装本桥的预制梁，就位后由作业人员临时焊接水平连接钢筋或做好临时支撑措施，即可松钩，之后移动汽车吊，吊装剩余预制箱梁，如图3所示。

2.2 施工安全质量控制

2.2.1 梁体吊装安全措施

吊车站位及行走路线的地基处理包括以下步骤[6]：首先，根据周边路面标高确定处理区域，若地基承载力不足，需进行特殊处理。具体操作为开挖约0.5 m深的坑，清除软土层，夯实底部，然后回填约0.3 m厚的山皮土，确保分层夯实;接着铺设约0.2 m厚的3∶7级配碎石，并使用SR26压路机进行压实。处理完成后，技术人员将对地基承载力进行检查验收，确保满足吊装要求。吊装时为确保吊车稳定，会在其履带下铺设走道板，采用2 cm厚的钢板或路基箱。梁运送到位后，由于重心较高，需要迅速而稳妥地完成落梁工作;接着进行梁的对位工作，确保前、后支座中心线对齐后，再将梁完全落下。

2.2.2 双机抬吊安全保证措施

1）在双机抬吊作业中，由于被抬吊的重物会在两端高低交替中起升，其水平度是相对的，因此起重机的负荷量也会随之在一定范围内变化。当使用2台起重性能不同的起重机进行双机抬吊时，为了保持重物的水平度并避免对起重机负荷分配造成过大影响，必须严格控制2台起重机的起升速度;这要求操作人员具备高度的专业技能和协作能力，确保抬吊过程的平稳进行。

2）在抬吊作业中，捆绑点与重心位置的高长比（h/l）是一个重要的参数。它指的是重心横轴到捆绑点的垂直距离h与捆绑点到重心纵轴的水平距离l的比值，高长比越大，重物在抬吊过程中发生倾斜时，起重机械的负荷变化也会越大。因此，对于高长比较大的重物，必须特别关注其在抬吊作业中的水平度，以确保起重机的安全稳定运行。

3）在双机抬吊作业中，由于2台起重机的吊钩速度可能存在差异，重物往往不能同时吊离地面的所有支承点。特别是当2个支承点间距远大于捆绑点间距时，首先被吊离支承点一端的起重机将承受更大的负荷。为确保安全，参与双机抬吊的起重机，其负荷量应控制在自身额定起重能力的80%以内。同时，为了避免起重机在走车或回转时因相互牵扯而增加负荷量。这些措施旨在确保双机抬吊作业的安全和高效进行。

3 运输交通组织

本工程现场高空作业多，安装、焊接难度大;施工环境复杂，履带式起重机吊运道路情况安全隐患大;超重、超长、超宽构件多，卸车和起吊较困难，危险性大;现场施工上跨南水北调暗涵，交通疏导组织难度大。而且钢箱梁构件超宽超重、超长，因此协调运输至施工现场，提高整体的钢箱梁运输效率，是施工现场中的重点和难点。

3.1 箱梁运输方式

根据预应力砼预制梁规格及运输路线的通行条件，履带吊架梁的桥梁预制梁采用德龙重型牵引车挂车机组运载。在预制梁运输过程中，确保运输的安全和稳定至关重要。以下是一些关键的注意事项。

首先，务必明确所运输的箱梁编号，以确保正确的运输顺序和目的地。运梁车装梁时，要特别注意梁板重心的位置，但斜交的角度和偏差必须在可控范围内，以确保运输过程中的稳定性。这些措施不仅能够保护梁板砼免受磨损和刮伤，还能减少运输过程中的振动和冲击。此外，运输前应对运梁车的各项性能进行全面检查，确保其处于良好的工作状态。运输过程中，应遵守交通规则，保持适当的车速和车距，避免急刹车和急转弯。在复杂的路况和气候条件下，应特别小心谨慎，确保预制梁的安全运输。总之，预制梁运输是一项需要严格操作和管理的任务。只有确保每一个步骤和细节都做到位，才能保障预制梁安全、稳定地到达目的地。

在石清路主线桥东南侧修筑运梁便道，运梁便道从石清路一直修筑到石津渠桥南侧，石津渠桥0#台—4#墩之间进行回填压实，修筑运梁便道。为保证现场运梁，现场运梁便道宽度应为4.5 m，施工便道压实后填筑厚碎石;运梁便道转弯半径、坡度等要满足要求。修筑运梁便道时运梁负责人和架梁队伍负责人到现场实地查看，并根据运梁队伍和架梁队伍意见完善施工运梁便道，保证施工运梁便道满足运梁架梁要求，地基承载力大于200 kPa。

3.2 预制梁运输安全措施

预制梁装运前的准备工作至关重要，首先，为了确保运梁便道能够满足运架设备的运输需求，这一步骤可确保运梁车能够安全、顺畅的通过，避免在运输过程中发生意外。同时，应提前清除走行限界内的所有障碍物，确保运架设备能够无障碍的行驶。在吊装过程中，应确保龙门吊的操作稳定、准确，避免对梁体造成损伤。这一步骤是为了确保所运输的梁体符合设计要求，避免因梁体质量问题导致运输过程出现安全隐患。此外，在装运过程中，还应加强现场管理和监督，确保操作人员遵守操作规程和安全规定。同时，应配备必要的应急救援设备和人员，以应对可能出现的突发情况。综上所述，预制梁装运前的准备工作需要细致入微、严谨认真。只有这样，才能确保预制梁的安全、稳定运输，为后续的施工工作奠定坚实的基础。

4 施工方案优化

本工程对以往施工方案进行优化，在履带吊组装技术方面与梁体吊装技术方面进行细节优化。

4.1 履带吊组装技术优化

在进行主臂和吊钩的安装及检测过程中，采取以下步骤以确保操作的精确性和安全性：首先，对于主臂的安装，特别注重每个环节的细节处理。逐步安装剩余的主臂节，确保每一节都精确对接。其次，在吊钩的安装过程中，使用卡环固定端头。最后，在确认各项自检均正常运行后，向相关检测单位申请了整机检测，并根据检测报告进行必要的调整。在整个过程中，始终严格遵守安全操作规程，确保人员和设备的安全。通过这些措施，本工程成功地完成了主臂和吊钩的安装与检测工作，为设备的稳定运行提供了有力保障。

4.2 梁体吊装技术优化

预制梁采用一台履带式200 t吊机+1台450 t汽车吊双机抬吊。在运梁车就位后，首先对预制梁进行试吊，试吊完成后，在钢箱梁半径范围内将第一片预制梁抬吊至预制枕梁上，待梁平稳就位后，再次吊起预制梁，交替循环，直至梁就位位置，落钩就位，吊车行走路线地面夯实平整，坡度不大于5‰。在吊装作业中，要特别关注边梁的重心与吊钩的对齐情况，确保二者处于同一直线上。在必要时，需要在预制梁的外侧附加一根钢丝绳，这样做的目的是确保预制梁在起吊过程中保持平稳，防止其发生倾斜。这一系列措施的实施，旨在确保整个吊装过程的安全与稳定，从而避免任何可能发生的事故。

5 结束语

本工程采用吊装施工工艺，注意吊装流程及施工质量控制，在施工过程中提前规划好施工现场，合理布置吊装场地，做好安全防护措施的同时加强现场安全和交通管控与施工的衔接，避免人员机械窝工，减少交通运输方面对施工的影响，确保现场施工速度，保证了工期。实践证明，本方法具有安全可靠、操作性强、成本低、工期短和风险小等特点，同时兼顾节能环保，对周边环境影响小，相关的施工经验可为类似工程提供参考。

参考文献：

[1] 董云飞.大跨度钢箱梁跨既有高速公路吊装技术[J].建筑机械，2022（5）：107-109.

[2] 张勇.重庆长寿长江二桥钢箱梁吊装关键技术[J].世界桥梁，2023，51（2）：34-38.

[3] 龙绍章，夏艺恺.大型跨高速钢箱梁桥施工交通组织研究[J].道路桥梁，2024，51（2）：116-118.

[4] 张俊雨.钢箱梁顶推施工工艺与监测控制研究[J].中国设备工程，2024（2）：131-134.

[5] 沈大为，任虹昌，朱超，等.黄茅海跨海通道高栏港大桥钢箱梁施工关键技术[J].世界桥梁，2024，52（2）：36-42.

[6] 姜波.钢箱梁桥梁顶推施工关键技术研究[J].产业创新研究，2024（6）：124-126.

第一作者简介：吕晓鸿（1992-），男，工程师。研究方向为工程技术管理及项目管理，公路桥梁隧道施工。