新黃河特大橋鋼桁梁架設(shè)施工技術(shù)

張英利

摘? ?要：新黃河特大橋主橋設(shè)計(jì)采用1-156m無豎桿整體節(jié)點(diǎn)平行弦三角桁架下承式簡支鋼桁梁跨越黃河禹門口水道。根據(jù)河道水位深、河面寬、水流急，風(fēng)速大，施工環(huán)境差，大跨度大體量大噸位鋼桁梁桿件長且重，架設(shè)施工技術(shù)復(fù)雜，臨時支架設(shè)計(jì)施工難度大，且臨近既有線施工安全風(fēng)險(xiǎn)高的特點(diǎn)，施工采用陸地搭設(shè)鋼結(jié)構(gòu)平臺高位組拼桁架，水中搭設(shè)少支架拖拉平臺長距離縱向拖拉跨越，橫向精調(diào)就位的架設(shè)方案。探討了大跨度鋼桁梁長距離縱向拖拉和橫移精調(diào)就位施工技術(shù)，詳細(xì)論述了深水臨時支墩體系、導(dǎo)梁和滑道梁安裝、桁架高位拼裝、長距離縱移拖拉，以及橫移精準(zhǔn)落梁就位的施工工藝和監(jiān)測技術(shù)，以供類似橋梁施工參考。

關(guān)鍵詞：鋼桁梁? 長距離拖拉? 橫移精調(diào)? 施工技術(shù)

中圖分類號：U445.462? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2020）03（b）-0021-04

Abstract： The main bridge of the new Yellow River specially long span bridge is designed to cross the waterway at the entrance of the Yellow River gate by simply supported steel trusses of 1-156m without vertical pole integral joint parallel chord triangular truss. As the water level of the river is deep， the river surface is wide， the current is swift， the wind speed is big， the construction environment is poor， large-tonnage steel bar truss beam are long and heavy， erection construction technology is complex， the temporary scaffold design and construction is difficult， and the construction is near the existing lines with high safety risks， build up spellers truss on the land， build steel structure platform high set-up with less drag platform long longitudinal drag in the water， and then set the erection schemes of transverse fine adjustment in place. The thesis discusses long distance longitudinal drag and horizontal fine adjustment emplacement of long-span steel girder construction technology， temporary pier system in deep water in detail， guide beam and slide beam installation， erection of high truss，vertical drag with long distance， and precise falling beam emplacement construction technology and monitoring technology for similar bridge construction reference.

Key Words： Steel truss beam; Long haul; Transverse movement and fine adjustment; Construction technology

1? 工程概況

新黃河特大橋采用1-156m簡支鋼桁梁跨越黃河，主桁為無豎桿整體節(jié)點(diǎn)平行弦三角桁架。單跨全長158m，桁寬8.6m，桁高17m，橫橋向支座間距8.6m，節(jié)間距（14.1+9×14.2+14.1）m。自重13.74t/m，總重2173t，最大單桿件自重38.8t。

2? 施工難點(diǎn)

（1）主墩所處環(huán)境及地形條件復(fù)雜，水文條件極不穩(wěn)定，施工期最大風(fēng)速16m/s，風(fēng)速大。

（2）橋位河道過水?dāng)嗝鎸挾炔蛔?5m，水流湍急。夏汛、伏秋大汛、凌汛和桃汛持續(xù)全年，汛期攜帶大量泥沙的洪水迅猛，流速急，對河床沖刷影響大且快。

（3）大噸位大跨度鋼桁梁桿件架設(shè)和臨時支架施工難度大，技術(shù)復(fù)雜、施工安全風(fēng)險(xiǎn)大。

（4）橋位處落差大，有灌溉提水渠、閘門、水溝、文物，以及臨近1#墩約4m處的35kV高壓線鐵塔。

（5）兩側(cè)灘地可作為鋼桁梁拼裝架設(shè)施工場地，但存在汛期和凌汛期內(nèi)有可能被淹沒的危險(xiǎn)。

（6）鋼桁梁拼裝架設(shè)及配套臨時工程施工納入了臨近營業(yè)線施工管理。

（7）驗(yàn)算位于小半徑曲線的4#、5#墩和6#～12#墩均不能作為臨時支墩，設(shè)立臨時支墩。

3? 施工方案及技術(shù)措施

3.1 方案選擇

綜合分析懸臂法、走行吊法、浮運(yùn)法、拖拉法、浮托法、頂推橫（縱）移法[1]等方案，采用在設(shè)計(jì)橋位中線下游13m位置處搭設(shè)臨時拼裝作業(yè)平臺，利用大噸位履帶吊縱向分段分節(jié)點(diǎn)完成鋼桁梁和64m導(dǎo)梁的拼裝，分次多階段縱向長距離將鋼桁梁拖拉至設(shè)計(jì)橋位下游13m處，再向上游方向橫移，通過高位落梁實(shí)現(xiàn)鋼桁梁安裝任務(wù)。如圖1、圖2所示。

3.2 關(guān)鍵系統(tǒng)與技術(shù)

3.2.1 導(dǎo)梁系統(tǒng)

（1）計(jì)算懸臂長度。在主河道距4#墩下游側(cè)78.5m和5#墩下游側(cè)64m位置處設(shè)置兩排臨時墩，計(jì)算鋼梁拖拉最大懸臂長度92.5m。

（2）導(dǎo)梁[2]。采用變高等寬直線桁式結(jié)構(gòu)，長64m。主體采用八七式軍用梁拼裝[3]，縱向階梯式分布。為了解決前端下?lián)陷^大的問題，在前端設(shè)計(jì)了上墩頂升牛腿結(jié)構(gòu)，見圖3、圖4和圖5。

3.2.2 滑道系統(tǒng)

（1）上滑道。采用八三墩[4]間斷設(shè)置，3#桿件橫鋪在主桁和導(dǎo)梁下弦桿大節(jié)點(diǎn)下，自下而上采用“28mm厚鋼板+4mm厚不銹鋼板+15mm厚優(yōu)質(zhì)竹夾板+262mm八三墩組合式下墊梁+變高度異形鋼箱混凝土上墊梁”結(jié)構(gòu)，要求滑道面處于同一標(biāo)高（見圖6）。

（2）下滑道。采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土或八三墩連續(xù)滑道，在上、下滑道接觸的腹板區(qū)域內(nèi)安裝MGE滑塊[5]（見圖7）。

3.2.3 牽引系統(tǒng)

（1）各階段的拖拉力（F）根據(jù)最大荷載采用公式（1）計(jì)算：

式中，為安全系數(shù)，一般取=1.2～1.5;G為拖拉鋼梁總重（t）;μ為滑道摩擦系數(shù)，通過試驗(yàn)確定，一般取μ=0.15;i為拖拉鋼梁設(shè)計(jì)坡度。

（2）縱向拖拉千斤頂設(shè)在5#墩側(cè)和水中臨時墩頂，橫移千斤頂設(shè)在4#和5#墩頂（見表1）。

（3）拉錨點(diǎn)。拖拉千斤頂托架為前端固定式拉錨點(diǎn)，截面形式為2HW 428×407×20/35，埋入反力梁深度為1.2m、外露0.86m，采用加勁板及連接板加強(qiáng)[6]。梁體前端橫梁上4處橫橋向由鋼板組焊錨點(diǎn)為移動式后端拉錨點(diǎn)，間距5.36m，采用承壓螺栓與桁架箱型端橫梁或中橫梁底板連接。

（4）拖拉鋼束。采用δ=1860Mpa的φj15.24鋼絞線束，錨具受壓尺寸≥300mm;張拉端采用夾片式錨具，固定端采用P錨固定在拉錨器上。

3.2.4 糾偏限位系統(tǒng)

系統(tǒng)設(shè)置在5#和臨時墩頂下滑道橫梁上，對拖拉過程中的偏位進(jìn)行糾偏（見圖8）。

3.2.5 鋼梁橫移系統(tǒng)

采用八三墩橫縱交錯搭設(shè)，并與混凝土下滑道梁澆筑成整體。包括4#和5#墩頂橫移滑道、千斤頂反力梁和埋設(shè)在滑道中千斤頂反力架。千斤頂中線與上滑道中線等高，計(jì)算張拉力為212t（見圖9）。

3.2.6 高位落梁系統(tǒng)

總落梁高度1950mm。根據(jù)千斤頂行程每次落梁高度≤150mm，分13次落梁到位。千斤頂墊梁采用高度140mm的43kg/m鋼軌和高度262mm八三墩縱橫搭設(shè)（見圖10）。

3.2.7 水中臨時墩及下滑道梁

臨時墩順橋向長20m，基礎(chǔ)采用8根直徑2.0m鉆孔灌注樁，單樁承載力≥15000kN。順橋向間距12m，橫橋向6m+8.6m+6m。橫橋向設(shè)置高5.5m、寬2.5m系梁，上部結(jié)構(gòu)為框架剛構(gòu)[7]。下滑道梁預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)單跨懸臂梁寬1.7m、厚0.25m。為了滿足拖拉過程中鋼桁梁至少一個節(jié)點(diǎn)始終落在下滑道梁上，水中墩到3#墩間下滑道長度≥20m，且不小于上滑道2個支點(diǎn)間距離[8]（見圖11）。

3.2.8 臨時支架滑道梁

臨時拼裝拖拉支架總長138m，包括106m貝雷梁下滑道梁和32m鋼筋混凝土下滑道梁（見表2）。

3.3 鋼桁梁拼裝與長距離拖拉架設(shè)技術(shù)

3.3.1 鋼桁梁拼裝

（1）在橋位旁邊灘地設(shè)置桿件存放區(qū)、桿件預(yù)拼區(qū)、噴砂場、油漆棚等。

（2）根據(jù)鋼桁梁設(shè)計(jì)圖、拼裝順序和桿件構(gòu)造和長度重量，在地面預(yù)拼場預(yù)拼臺座上將桿件預(yù)拼預(yù)栓成單元，利用履帶吊機(jī)將預(yù)拼單元吊到支架上拼裝。預(yù)拼單元質(zhì)量根據(jù)起重吊機(jī)額定起重質(zhì)量確定[9]。

（3）安裝上滑道及鋪設(shè)MGE滑塊。在八三墩及混凝土下滑道上放樣出各個編號各個類型上滑道及對應(yīng)滑板位置線，按照編號對應(yīng)鋪設(shè)滑板及安裝上滑道，復(fù)核無誤后臨時固定上滑道[10]。

（4）設(shè)置預(yù)拱度初控制鋼墊板。在拼裝前，測量各下弦節(jié)點(diǎn)處上滑道頂面標(biāo)高，根據(jù)設(shè)計(jì)預(yù)拱度值設(shè)置鋼板墊板，其頂部高程嚴(yán)格按鋼桁梁廠制預(yù)拱度控制在2mm內(nèi)。

（5）預(yù)拱度調(diào)整及終控。

當(dāng)節(jié)間拼裝好后，實(shí)測預(yù)拱度與設(shè)計(jì)預(yù)拱度若存在偏差，安放2臺100t千斤頂將該節(jié)點(diǎn)頂起，然后通過不同厚度的鋼墊板調(diào)整到預(yù)定標(biāo)高，然后再進(jìn)行下一個節(jié)間的組拼。

（6）高強(qiáng)螺栓施擰。采用高栓扭矩法施工，分初擰和終擰二個步驟進(jìn)行。施擰順序應(yīng)從節(jié)點(diǎn)中剛度大的部分向不受約束的邊緣進(jìn)行，對大節(jié)點(diǎn)則從節(jié)點(diǎn)中央向四周進(jìn)行。

3.3.2 長距離拖拉架設(shè)

（1）方法。

拼裝好的鋼梁通過大節(jié)點(diǎn)下的固定式間斷上滑道支承在連續(xù)下滑道上，在上下滑道間安裝MGE滑塊，利用液壓泵站控制連續(xù)千斤頂牽引鋼梁實(shí)現(xiàn)長距離拖拉縱移[11]。

（2）拖拉縱移。

拖拉縱移分3個階段：第1、2、3階段依次拖拉3、7、11個節(jié)間鋼桁梁及全部鋼導(dǎo)梁。

①第1階段：拖拉42.5m長3個節(jié)間鋼桁梁和64m導(dǎo)梁8個節(jié)間。拖拉48m后，3個節(jié)間鋼桁梁和16m鋼導(dǎo)梁支承在支架上，導(dǎo)梁懸臂48m。

②第2階段：在支架上拼裝增加56.8m長度4個節(jié)間鋼桁梁。拖拉16m后，導(dǎo)梁第1次上墩，實(shí)現(xiàn)由單點(diǎn)拖拉轉(zhuǎn)化為多點(diǎn)拖拉。拖拉58m后，56.8m長度4個節(jié)間鋼桁梁支承在支架上，支架小里程端鋼桁梁懸臂3個節(jié)間42.5m，水中墩小里程端導(dǎo)梁懸臂26m。

③第3階段：在支架上拼裝增加56.8m長度4個節(jié)間鋼桁梁。拖拉50m后，導(dǎo)梁第2次上墩。拖拉114m后，鋼桁梁拖拉縱移到設(shè)計(jì)位置。

（3）導(dǎo)梁系統(tǒng)拆除。

導(dǎo)梁拆除和鋼桁梁拖拉同步進(jìn)行。每縱移16m左右即停止拖拉開始拆除導(dǎo)梁，自上而下依次循環(huán)拆除桿件，直到剩余拆除全部完成。

3.3.3 頂推橫移

（1）橫移前，采用千斤頂頂升拆除水中支架上滑道，并安裝橫移HW型鋼下滑道。

（2）在2處橫移千斤頂托架處各安裝1臺YCW300B千斤頂和1臺ZB4-500電動油泵。橫移距離達(dá)13m，千斤頂理論行程20cm、有效行程15cm，計(jì)劃倒頂87次。

（3）倒換千斤頂后在千斤頂后方逐次增加八三墩組合墊梁。

3.3.4 高位落梁

在4#和5#墩頂各布置串聯(lián)在一起的4臺YD500-200連續(xù)千斤頂和1臺ZB10-500超高壓大流量電動油泵，組成1組落梁設(shè)備系統(tǒng)。兩組落梁設(shè)備系統(tǒng)保持行程速度一致，確保8臺千斤頂落梁同步。

3.3.5 支座安裝

支座安裝時，要求上、下擺對正、密貼。上擺槽形與下擺弧形部分順橋向前后空隙一致，偏差不大于±1mm。安裝后，十字線中心點(diǎn)與墩中心線縱向偏差不大于20mm[12]。

4? 結(jié)語

實(shí)踐證明，在諸多復(fù)雜條件限制下，先縱向長距離拖拉就位再橫移頂推，最后通過高位落梁實(shí)現(xiàn)鋼桁梁架設(shè)方案是可行的。

這一方案對既有線運(yùn)營的影響時間已經(jīng)縮短到最短，減少了對既有線的干擾，降低了安全風(fēng)險(xiǎn)。

這一方案的運(yùn)用大大簡化了鋼梁的運(yùn)輸工作，節(jié)約了工期及成本，保證了鋼梁的安裝質(zhì)量，為類似工程積累了經(jīng)驗(yàn)。

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