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摘要：连续钢箱梁桥具有跨越能力大、行车舒适等优点，在很多工程中的应用较为广泛。本文结合某大桥工程的施工，详细介绍了架桥机在钢箱梁桥架设施工的运用，并对其施工过程中施工方案的选定以及架桥机在钢箱梁桥施工中的关键技术进行了阐述，可为相关的工程建设提供参考。
关键词：钢箱梁桥建设；架桥机；方案；施工关键技术
随着我国公路和铁路建设的不断发展，在跨海桥梁和高宽路面建设桥梁的施工中，在高架路桥的建设施工中，架桥机以成为桥梁建设的主要设备。在此工程案例施工建设中，根据工程既有的场地及环境约束，以往单一的安装工艺无法解决本工程钢箱梁的安装难题，如城市高架中较多采用的大吨位吊机直接吊装或者顶推滑移等工艺都有其局限性，在该工程基本不适用。通过多次勘察施工现场及反复比较论证后，最终决定采用架桥机进行该钢箱梁桥的施工。在选定施工方案的基础上，笔者结合自身多年的施工实践经验，对该工程中架桥机架设钢箱梁桥的施工技术要点展开了论述，指出施工过程中的操作流程，介绍了具体的施工方法，以提升架桥工程的质量。
1 工程概况
某大桥，采用3跨一联变截面连续钢箱梁结构，跨径布置为68.5m+138m+68.5m，分离式双幅桥，全宽33m单幅主梁采用单箱三室断面，箱梁梁高在边墩处2.0m，中墩处6.0m，跨中为2.5m，除墩底直线段、边跨5m范围梁高等高外，其余段按二次抛物线变化（见图1）。
图1 大桥立面
该桥横跨与河流呈90°交角，桥位处于河道上口宽约220m，桥址范围水深为3～4m，河水平均流速在3.00～4.00m/s。河道中地质基本为中风化泥岩，地基承载力基本容许值确定为［fa0］=800kPa。
2 施工方案选定
钢箱梁安装原计划采用门式起重机安装的方法进行施工，安装前需要在钢箱梁安装临时支墩外打设门式起重机行走平台。而河床地质为中风化泥岩，施工门式起重机钢管桩基础难度大。
经研究采用架桥机架设预制钢筋混凝土梁的思路，将钢箱梁临时支墩作为架桥机的前支腿支撑，架桥机后支腿支撑在架设好的钢箱梁上，在钢箱梁临时支墩上设置横桥向轨道，架桥机的前支腿支撑轨道上，可根据安装的实际情况左、右移动，故架桥机的宽度可采取大于钢箱梁最大箱室宽度即可，钢箱梁最大箱室宽度为3.61m，故架桥机的有效宽度为4.6m即可。
3 架桥机建造钢箱梁关键技术
施工工艺流程如图2所示。
图2 钢箱梁安装施工工艺流程
3.1 钢箱梁分段设计
3.1.1 节段划分
本桥单幅主梁采用三箱截面，钢箱梁为等宽变高截面结构形式，节段划分结合道路运输条件（途经绕山道路及多处隧道）及吊装方式，根据分段宽度控制在4m内，高度不超过4m，分段长度应不大于15m，分段吨位控制在50t以内的原则，将桥梁纵向划分为22节梁段，横向划分为3片箱梁和2片挑臂。高度超过4m节段在高度方向再水平横剖以满足运输要求，全桥左右幅共有20节水平横剖梁段，编号为BZ，B01，B02，Z01，Z02。全桥共计分280片
吊装节段（见图3）。
图3 1/2桥梁分段布置
2.1.2 分块划分
综合现场实际施工条件考虑，每个节段又划分为左中右3个箱室及2个翼缘。
考虑到钢箱梁运输中超高的原因，对B01，B02，BZ，Z01，Z025类共20个超高节段进行水平位置横剖（见图4）。
图4 节段横剖划分示意
3.2 水上平台布置
根据钢箱梁梁体分段，设置钢箱梁安装施工平台。施工平台采用610mm壁厚10mm的钢管桩作基础，然后在钢管桩上设置工字钢作为纵、横梁，为保证钢箱梁安装施工平台顶高程（梁底高程）的准确性，在钢箱梁安装施工平台横梁上设置调节短管。钢箱梁采用纵向划分为22个拼装节段，现场单幅按照节段拼装位置设置21个临时支墩平台，每个平台顺桥向由双排钢管桩支撑，每排10根，中间8根为钢箱梁的临时支撑系统，外侧2根为架桥机外侧主桁架纵横移轨道的支撑系统，比临时支墩的钢管桩要高一个箱梁的高度，及与钢箱梁顶面平齐。钢管桩横向间距按照钢箱梁的左右箱室的腹板位置设置，顺桥向间距按照钢箱梁对接口的横隔板位置设置。
临时支墩支撑点设置在腹板与隔板相交处，支墩上部水平横梁距离桥底板约600mm，水平横梁上布置调节短管，置放千斤顶对吊装节段的高程及坐标进行调整，来保证桥梁线型（见图5）。
图5 临时支墩布置
临时墩钢管桩横向连接剪刀撑采用［16。钢管桩顶设置700mm×700mm×12mm的钢板，钢板上设置顺桥向横梁，采用5×I36a双拼工字钢，横桥向横梁采用2×I36a双拼工字钢（见图6）。
图6 临时支墩平台横桥向布置
经计算分析，该临时支墩体系结构的强度和刚度满足施工要求。
3.3 架桥机架设钢箱梁
架桥机采用双主梁（主梁长70m），额定起重量为75t+75t。架桥机柱脚间最大跨距为40m，远离吊运端的柱脚可以根据现场的实际情况进行调节，以便适合现场实际施工环境。
3.3.1 总体拼装方案
钢箱梁采用集中工厂加工，每节段，单分段运输到现场，北岸钢箱梁存放区门式起重机卸车，采用低平板车运梁、喂梁，架桥机按照左中右（右、中、左）箱室的顺序架设在临时支墩上，吊装入位后临时锁定，架桥机前移，进行下节段的架设。全桥分边跨、中跨、边跨3部分，第1部分边跨架设完毕后，按照图纸顺序从墩顶BZ段向两边对称焊接，中间合龙。
3.3.2 钢箱梁拼装施工
吊装相邻两节段间的顶、底板环缝与腹板环缝分别错开200mm，呈Z字形布置。分段纵缝与节段环缝形成十字缝。顶、底板及腹板的纵肋嵌补段长度均为500mm。现场采用2台架桥机分左、右两幅同时按钢箱梁内、中、外箱室顺序，由北岸向南岸推进。待主梁纵向形成整体，横向形成单箱三室断面后，进行翼板的安装，采用汽车式起重机配合跟进安装两侧挑臂。
1）现场工装布置
现场工装设置有临时支墩平台、梁底操作平台、施工通道。为解决梁底打磨、贴陶质衬垫、焊缝修补、油漆补涂等工作，在每两支墩之间设置梁底横移施工小车，小车根据支墩距离分为8，10，12m3种规格制造。梁底施工小车循环使用，小车横移轨道超出梁段宽度约3m以满足吊机移动。
2）桥式架桥机架设钢箱梁
钢箱梁采用桥式架桥机跨二吊一进一方式进行架设。
采用42m架桥机架设钢箱梁，架设B01，BZ，Z01段时（每节段长度10m），架桥机可以实现跨三吊二，即先吊装BZ段与墩顶预埋钢筋和工字钢临时锁定后，再吊装B01段，通过B01段的调整可以解决累计误差以及合拢温度伸缩的影响。其他调节段也同样吊装。
3）钢箱梁节段吊装顺序
钢箱梁节段吊装顺序为由北岸向南岸逐一推进，定位后临时锁定。由于中墩有预埋的工字钢以及钢筋，设置3个调节段，所以在吊装墩顶BZ段时与B01，Z01稍做调整，即架桥机到墩顶位置时，采用跨三吊二，及先吊装BZ段，后吊装B01（Z01）段。钢箱梁节段吊装顺序如图7所示。
图7 钢箱梁节段吊装顺序示意
标准断面节段组拼顺序：右箱室（桥中侧）→中箱室→左箱室（桥外侧）→左挑梁→右挑梁。
横剖节段组拼顺序：右箱室下（桥中侧）→中箱室下→左箱室下（桥外侧）→右箱室上（桥中侧）→中箱室上→左箱室上（桥外侧）→左挑梁→右挑梁。
4）钢箱梁节段吊装施工工艺：①调节短管的安装用全站仪在临时支墩分配梁上找出调节短管安装的位置及高度，计算调节短管的高度并焊接固定。②检查调节短管的安装位置，根据底板设计线型，调节短管顶钢板与箱梁底板线型匹配。③测量沿桥梁纵向方向测出纵轴线，并偏移至理论上与每个吊装梁段上的定位标记线相对应的位置，同时在临时支架处做标记点。北侧3号桥台上标识出横向端口位置线。④梁段落位按照梁段定位线落位。⑤检查与复测检查梁段与定位线的偏差，再用水平仪测量梁段的高程及轴向定位线的偏差（记录出各个方位的偏差）。⑥调整高程调整：用4个50t的千斤顶分别放置在梁段的四个角的横隔板的正下方，采用千斤顶调节其高程。轴线调整：在梁段的两侧安装临时工装配合千斤顶调整轴线。按照偏差记录的数据，调整到相应的位置。里程方向调整：里程方向的调整与轴线调整的方法相同，用全站仪测得移动的数据，在梁段前后设置工装，用千斤顶顶住腹板的位置调整直到满足设计要求。⑦复测复测梁段的高程及轴线是否达到设计要求，如果没有达到设计值，继续重复上一步的方法直到满足设计要求为原则。⑧梁段固结架梁时临时调节钢管和钢梁的焊接，变固结为滑动连接，钢箱梁的水平变形可以通过细微的滑动释放，从而消除钢箱梁变形对支架的受力影响。⑨吊装下一个梁段由于梁段是匹配制造，所以接口位置基本是吻合。在梁段调整时参照前一个梁段的位置及固定方法调整周线，控制梁段对接环口的尺寸。
3.4 钢箱梁焊接
钢箱梁箱室精调完成，开始钢箱梁箱室焊缝焊接。钢箱梁箱室焊接根据焊缝方向主要分为横向焊缝及纵向焊缝。
3.4.1 横向焊缝
钢箱梁横向焊缝主要为钢箱梁横隔板、口子肋竖向焊缝、横隔板、口子肋上加劲肋水平向焊缝。
钢箱梁横隔板、口子肋竖向焊缝为对接焊缝，焊缝质量要求为一级，采用一面贴陶瓷衬垫，在另一面进行单面焊接，双面成型的焊接方式进行施工。
横隔板、口子肋上加劲肋水平向焊缝为角焊缝，采用二氧化碳气体保护焊焊接。
3.4.2 环焊缝焊接施工
钢箱梁节段吊装完毕后，进行环焊缝焊接施工，环焊缝的焊接顺序与吊装方向一致，由北岸向南岸推进，为避免梁段焊接收缩、温差变化、测量误差等不确定因素产生的变化影响环缝焊接，在实际施工中对吊装调节段留足余量，在吊装的3个调节段：B01留100mm，Z01留150mm，B05留100mm，其他梁段放适当余量，吊装锁定时进行调整。钢箱梁半幅完成一半后，进行BZ梁段两侧环焊缝的对称焊接，待全桥贯通后经行Z05梁段之间环焊缝焊接，使梁成为一个整体。
环焊缝焊接时，精确测量定位，确保钢箱梁坐标及高程满足设计图纸要求。如果测量确定有位移或高程不满足要求，解出临时锁定，采用千斤顶进行竖向及水平方向的位置调整，就位后锁定施焊。上杭县年平均气温19.9℃，合龙段焊接温度控制在20～25℃。焊接顺序采用由墩中向两侧焊接，中间预留合龙段可以极大地消除焊接应力。
3.5 体系转换
3.5.1 拆除临时支架
主梁与墩柱采用固结形式锁定后拆除支架。拆除支架在充分理论计算的基础上对称、分步、缓慢进行施工，为确保桥梁及施工安全。临时支墩拆除按如下4步进行。
1）先将临时支墩（12，10，21，1）上的内侧两排调节短管使用150t液压自平衡千斤顶置换。
2）先将中墩两侧的临时支墩一次性放松，保证中墩受力。
3）分批、一次性拆除边跨临时支墩。
4）中跨临时支墩：中跨临时支墩拆除时，按照先进行中间临时墩的拆除，然后从两边向中间拆除的顺序进行。
3.5.2 体系转换
混凝土铺装施工完毕后需进行结构体系转换，变三跨连续结构为三跨刚构体系，分两个部分完成，要求01，02墩同时施工。
1）第1天温度较低时将临时墩与主梁顶紧；现场放样墩顶剩余400mm高钢板箍，与墩柱焊接，但不与主梁底板连接；
2）第2天温度较低时将钢板箍与主梁底板焊接，焊接完成后，马上浇筑中墩墩顶混凝土及中横梁内混凝土，使主梁与墩柱固结，中横梁内混凝土浇筑至钢梁底板以上2.1m处。
4 结语
综上所述，该施工技术能够保障工程按时完成，又保证了平时河道正常通航，确保施工质量和安全，取得较好的经济效益与社会效益。但是，相关的工程设计人员仍要对架桥机在工程中的施工技术应用进行探讨，不断积累架桥机使用的经验，从而不断改进架桥机的设置，为祖国的公路、铁路桥梁的建设事业做出贡献。
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论文作者:李海运
论文发表刊物:《基层建设》2015年33期
论文发表时间:2016/11/25
标签：架桥机论文; 高程论文; 位置论文; 横隔论文; 顺序论文; 底板论文; 横梁论文; 《基层建设》2015年33期论文;