自錨式懸索橋鋼箱梁支架滑移快速施工技術(shù)
2018-03-05
1 工程概況
沈陽(yáng)四環(huán)快速路新建工程高坎渾河景觀橋主橋?yàn)樽藻^式鋼箱梁懸索橋，橋跨布置為48m+2×
180m+48m，鋼箱梁橋面寬42.5m。主橋鋼箱梁共分28種類型、55個(gè)梁段，最重節(jié)段為466.9t，最輕節(jié)段為111.7t，全橋鋼箱梁總重量為11607.4t。
2 工程特點(diǎn)和難點(diǎn)
2.1 工期緊
由于東北地區(qū)工程施工受溫度影響較大，每年只有4～10月份能拼裝焊接鋼箱梁，而本工程需在4個(gè)月內(nèi)完成1.2t鋼箱梁制造和架設(shè)任務(wù)。
2.2 結(jié)構(gòu)新穎
本橋?yàn)樗汗探咏Y(jié)構(gòu)，火苗狀獨(dú)塔位于鋼箱梁橫斷面的中間部位，兩側(cè)為行車道和非機(jī)動(dòng)車道，而傳統(tǒng)的鋼箱梁?jiǎn)蜗蝽斖剖┕し桨甘艿较拗?，雙向頂推施工方案成本投入過(guò)大。
2.3 地形條件受限
本橋所處渾河為非通航河道，鋼箱梁節(jié)段運(yùn)輸受到限制，只能通過(guò)公路運(yùn)輸板單元，現(xiàn)場(chǎng)組拼為鋼箱梁節(jié)段。
2.4 鋼箱梁拼裝質(zhì)量控制
東北地區(qū)晝夜溫差大，而溫度對(duì)鋼箱梁線形的影響非常敏感。因此，鋼箱梁在架設(shè)安裝過(guò)程中，應(yīng)考慮支架的剛度和溫度對(duì)后續(xù)施工的影響。
3 總體施工方案
根據(jù)本工程的施工特點(diǎn)和難點(diǎn)，主橋鋼箱梁節(jié)段架設(shè)采用場(chǎng)內(nèi)組焊橋址支架上拖拉滑移架設(shè)和橋址原位拼裝焊接相結(jié)合的施工方案。其中塔梁固接段板單元原位拼裝；南北主跨和邊跨標(biāo)準(zhǔn)段共44節(jié)段后場(chǎng)組拼橋址支架拖拉滑移架設(shè)；南北輔助墩頂自錨加厚段共8節(jié)段板單元在提升站拼裝平臺(tái)處拼裝，拖拉至設(shè)計(jì)位置。
4 鋼箱梁標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段滑移架設(shè)
4.1 鋼箱梁節(jié)段分塊制造和運(yùn)輸
受運(yùn)輸條件影響，標(biāo)準(zhǔn)段鋼箱梁在后場(chǎng)內(nèi)橫斷面劃分成5塊制造，其中包括2塊挑梁塊段、2塊行車道塊段和1塊中央塊段。各塊段在鋼梁場(chǎng)內(nèi)組拼完成，焊縫經(jīng)檢測(cè)合格后用100t運(yùn)梁平板車運(yùn)至打砂涂裝房?jī)?nèi)進(jìn)行涂裝，再經(jīng)運(yùn)梁通道運(yùn)至橋址。
4.2 鋼箱梁滑移架設(shè)支架設(shè)計(jì)
鋼箱梁標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段滑移支架及提升拼裝平臺(tái)采用鋼管樁+貝雷梁結(jié)構(gòu)，另外南北兩岸提升拼裝平臺(tái)也作為自錨加厚節(jié)段板單元拼裝胎架。南北兩岸提升站各布置一臺(tái)100t龍門吊，跨度為46m，凈高32m，作為鋼箱梁塊段的提升設(shè)備。
塔梁固接段鋼箱梁拼裝支架采用鋼管樁+工字鋼分配梁結(jié)構(gòu)，上面布置桁架式胎模及牙板結(jié)構(gòu)，可以同時(shí)拼裝共3個(gè)節(jié)段。
4.3 鋼箱梁塊段二次組拼
鋼箱梁塊段運(yùn)輸至提升站處，通過(guò)100t龍門吊吊裝至拼裝平臺(tái)上進(jìn)行二次組拼。鋼箱梁塊段標(biāo)高調(diào)整通過(guò)支架上設(shè)置的楔塊，調(diào)整量可達(dá)5cm。南北岸提升拼裝平臺(tái)可拼裝2個(gè)節(jié)段鋼箱梁。
4.4 鋼箱梁節(jié)段滑移架設(shè)
4.4.1 施工機(jī)具和工裝。鋼箱梁塊件組拼完成后，利用8臺(tái)150t千斤頂同步將鋼箱梁節(jié)段頂起，卸落楔塊及抄墊鋼板，將鋼箱梁節(jié)段落于滑塊上，然后拖拉滑移就位。
牽引系統(tǒng)：鋼箱梁節(jié)段牽引系統(tǒng)由2條滑道、4個(gè)滑塊、2根鋼絞線、2臺(tái)TS15-200型千斤頂、2個(gè)反力座組成。
滑道：由2根32工字鋼組成，上鋪不銹鋼板。工字鋼滑道標(biāo)準(zhǔn)段長(zhǎng)6m，采用法蘭螺栓連接，不銹鋼板寬22cm，為保證滑道平穩(wěn)，不銹鋼板接頭處進(jìn)行焊接并打磨平整。
滑塊：由鋼構(gòu)件+MGB聚合物高分子材料組成。MGB聚合物高分子材料厚2cm，采用4個(gè)螺栓與鋼構(gòu)件連接，為減小摩阻力，滑塊兩頭向上翹起。
反力座：滑道梁上每隔6m距離設(shè)置1個(gè)反力座固定點(diǎn)，即在滑道梁側(cè)面開(kāi)Φ50mm的孔，在滑道梁兩側(cè)開(kāi)孔處加焊一塊外徑Φ150mm、內(nèi)徑Φ52mm的鋼板。反力座用于固定牽引鋼箱梁千斤頂，反力座通過(guò)一根Φ50×396mm的銷軸插入軌道梁兩側(cè)開(kāi)孔處使其與軌道梁固定。
4.4.2 施工準(zhǔn)備。
?。?）在進(jìn)行鋼箱梁滑移施工前檢查滑道及牽引系統(tǒng)是否正常完好。
（2）為防止兩側(cè)支架上的鋼箱梁滑移速度有差別，在兩條滑道梁上用紅油漆做標(biāo)尺。鋼箱梁滑移時(shí)以滑道梁上的標(biāo)尺為參照物，觀察鋼箱梁滑移是否同步。
?。?）鋼箱梁滑移前對(duì)已建成的墩臺(tái)頂面中線、標(biāo)高和跨徑進(jìn)行復(fù)測(cè)，誤差在允許范圍內(nèi)方可進(jìn)行鋼箱梁滑移施工。
（4）滑塊在使用前進(jìn)行壓重預(yù)壓，防止支撐鋼箱梁滑移時(shí)滑塊產(chǎn)生變形從而影響鋼箱梁的
線型。
（5）為減小鋼箱梁在軌道梁上滑移時(shí)產(chǎn)生的摩擦力，在滑道梁頂面涂抹硅油。
4.4.3 鋼箱梁節(jié)段牽引滑移。
?。?）距離待滑移鋼箱梁節(jié)段約60m在滑道上安裝反力座及TS15-200型千斤頂，采用2根Φ15.24mm鋼絞線穿過(guò)千斤頂及梁底滑塊并安裝牢靠。在進(jìn)行鋼箱梁牽引施工前，為保證施工安全，先對(duì)鋼絞線進(jìn)行張拉試驗(yàn)，了解其性能。牽引用千斤頂距離鋼箱梁不得過(guò)遠(yuǎn)，因鋼絞線具有彈性，受力前將會(huì)下?lián)?，鋼絞線越長(zhǎng)撓度越大?；瑝K與鋼箱梁接觸部分抄墊3cm厚橡膠板，抄墊橡膠板一則是為了在滑移過(guò)程中增加滑塊與鋼箱梁之間的摩擦力，保證鋼箱梁與滑塊之間不會(huì)滑移；二則是在鋼箱梁滑移過(guò)程中因軌道不平整會(huì)導(dǎo)致鋼箱梁四點(diǎn)支撐變成三點(diǎn)支撐，一個(gè)滑塊托空時(shí)，利用橡膠板壓縮量來(lái)微量調(diào)整鋼箱梁四點(diǎn)之間的高差。 （2）千斤頂牽引鋼絞線帶動(dòng)滑塊緩慢在軌道梁上將鋼箱梁向設(shè)計(jì)位置進(jìn)行滑移，因鋼箱梁滑移距離較遠(yuǎn)，滑移支架高度高，需時(shí)刻對(duì)支架及鋼箱梁位置進(jìn)行觀測(cè)、檢查。TS15-200型千斤頂可連續(xù)牽引鋼絞線，使鋼箱梁能處于不間斷的滑動(dòng)狀態(tài)，因此必須在軌道梁兩側(cè)施工平臺(tái)上安排專人對(duì)鋼箱梁下部滑塊位置情況進(jìn)行觀察。如果有滑塊偏位或者行進(jìn)速度不一，及時(shí)暫停施工，檢查原因，待問(wèn)題解決后才可繼續(xù)施工。當(dāng)鋼箱梁滑移到距千斤頂一定位置后，千斤頂松開(kāi)鋼絞線，將反力座和千斤頂移至下一個(gè)反力座固定處，安裝完成后繼續(xù)牽引鋼箱梁滑移。
?。?）前一鋼箱梁節(jié)段未焊接完成時(shí)，后一鋼箱梁節(jié)段滑移會(huì)對(duì)貝雷梁支架產(chǎn)生位移，可能會(huì)影響前一鋼箱梁節(jié)段的焊接。在前一鋼箱梁節(jié)段未焊接完成時(shí)，后一鋼箱梁節(jié)段先不滑移就位，停留在離就位還有一跨即12m距離的鋼管支墩附近位置，盡量減小貝雷梁支架的位移。
4.4.4 鋼箱梁節(jié)段滑移就位后精調(diào)。
（1）鋼箱梁節(jié)段通過(guò)滑移裝置拖拉至設(shè)計(jì)位置后，測(cè)量其位置偏差，之后采用三向調(diào)位裝置進(jìn)行位置調(diào)整。在滑塊兩側(cè)的滑道分配梁上鋪設(shè)一根長(zhǎng)1.0m的墊梁（3Ⅰ22a），墊梁上鋪設(shè)一層石棉網(wǎng)，上面安裝三向調(diào)位裝置。三向調(diào)位裝置內(nèi)放置一臺(tái)150t豎向千斤頂，千斤頂與鋼箱梁底板之間設(shè)置鋼板、橡膠板。根據(jù)鋼箱梁的偏位方向，開(kāi)動(dòng)相應(yīng)的水平千斤頂，調(diào)位裝置在水平頂力作用下與鋼箱梁一起移動(dòng)，直至鋼箱梁位置滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。調(diào)位時(shí)，縱向和橫向不能同時(shí)進(jìn)行，應(yīng)按先后順序作業(yè)。
（2）鋼箱梁精準(zhǔn)對(duì)位完成后，在鋼墊塊與滑道梁之間鋪設(shè)Φ240×150×4mm的四氟板，將滑道梁上滑塊拆卸下來(lái)?yè)Q上鋼墊塊，并現(xiàn)場(chǎng)抄墊牢靠。150t千斤頂落頂，鋼箱梁節(jié)段落在滑道梁上的四個(gè)臨時(shí)支點(diǎn)上，然后進(jìn)行鋼箱梁節(jié)段間的焊接施工。每架設(shè)、安裝完成一個(gè)節(jié)段的鋼箱梁，都對(duì)其長(zhǎng)度、坡度、標(biāo)高等進(jìn)行測(cè)量監(jiān)控，并將測(cè)量數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較、分析，如有偏差，采取措施進(jìn)行糾偏處理。
（3）鋼箱梁之間的焊接連接，必須在梁段就位、固定并經(jīng)檢查合格后再進(jìn)行施焊。施焊按頂板、底板的順序?qū)ΨQ進(jìn)行。為保證成橋線形，梁段架設(shè)時(shí)須確保主纜錨固點(diǎn)的空間位置準(zhǔn)確，每個(gè)梁段均應(yīng)精確測(cè)量梁體長(zhǎng)度，主跨鋼梁總長(zhǎng)度誤差要求小于6mm。
5 自錨加厚段鋼箱梁節(jié)段滑移架設(shè)
M19、M20、M21、M22四節(jié)自錨加厚段由于重量大，受設(shè)備限制，需在兩岸提升拼裝平臺(tái)上進(jìn)行板單元散拼，之后滑移至設(shè)計(jì)位置。滑移方法和要求同標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段。
6 塔梁固接段鋼箱梁原位拼裝
8#墩塔座處T、M1段鋼箱梁采用ZSL34300型動(dòng)臂塔吊在原位拼裝支架上進(jìn)行拼裝施工。鋼箱梁的板單元在工廠加工完成后運(yùn)至塔吊吊裝施工區(qū)域進(jìn)行板單元吊裝。右幅T1節(jié)段因動(dòng)臂塔吊施工占用其翼緣處挑臂段位置，此處暫不施工，待動(dòng)臂塔吊拆除后使用汽車吊在原高坎大橋上站位進(jìn)行吊裝施工，拼裝T1節(jié)段鋼箱梁挑臂處。
7 結(jié)語(yǔ)
鋼箱梁節(jié)段滑移架設(shè)施工技術(shù)打破傳統(tǒng)頂推施工方案，提倡快速施工理念，能夠開(kāi)展多個(gè)工作面，使節(jié)段拼裝、節(jié)段滑移、節(jié)段環(huán)焊可以同時(shí)操作，節(jié)省了各工序相互占用的時(shí)間，為受工期、地理、結(jié)構(gòu)限制的工程提供了新的施工方法，豐富了鋼箱梁架設(shè)施工工藝，將為類似工況的施工提供指導(dǎo)性的依據(jù)。
參考文獻(xiàn)
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作者簡(jiǎn)介：翟洪志（1978-），男，中國(guó)中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司工程師，研究方向：路橋。
