海域環(huán)境大跨徑斜拉橋中跨合龍技術(shù)研究*

宋 超，張 敏，劉 健

(1.中交路橋建設(shè)有限公司，北京 100027； 2.中交路橋華東工程有限公司，上海 201210)

1 工程概況

寧波舟山港主通道(魚山石化疏港公路)主通航孔橋?yàn)槿撓淞盒崩瓨?，共?jì)3個(gè)索塔。鋼箱梁采用帶風(fēng)嘴的扁平流線形截面,全斷面寬度為34.0m，梁頂寬26.8m(不計(jì)風(fēng)嘴)，底板寬18.4m，梁高3.5m，風(fēng)嘴長度為3.6m，箱梁內(nèi)設(shè)置兩道實(shí)腹式縱隔板，間距12m，斜拉索錨固于邊腹板外側(cè)，鋼箱梁標(biāo)準(zhǔn)橫斷面如圖1a所示。本項(xiàng)目共2個(gè)中跨合龍段鋼箱梁，梁段長8.1m，不含斜拉索，單塊鋼箱梁重137t，結(jié)構(gòu)如圖1b所示。

圖1 鋼箱梁結(jié)構(gòu)示意

2 中跨合龍施工技術(shù)

2.1 合龍方案

本項(xiàng)目兩段合龍段鋼箱梁同步進(jìn)行起吊合龍，單個(gè)中跨合龍段使用4臺(tái)橋面起重機(jī)同步起吊，單臺(tái)起重機(jī)額定起重量160t(不含吊具)，吊裝如圖2所示。

圖2 合龍段吊裝示意

中跨合龍段施工采用溫度配切法，臨時(shí)采用馬板焊接鎖定。邊跨合龍完成后，中跨鋼箱梁按照標(biāo)準(zhǔn)梁段的施工方法懸拼至NZ18(BZ18)與ZN16(ZB16)梁段，準(zhǔn)備進(jìn)行中跨合龍段NH(BH)施工。

合龍段事先根據(jù)實(shí)測(cè)及分析數(shù)據(jù)進(jìn)行配切，在運(yùn)抵現(xiàn)場后利用兩側(cè)橋面起重機(jī)抬吊吊裝，在選擇合適的時(shí)間及溫度條件下嵌入合龍口，最后在預(yù)定溫度下自然合龍[1]。

2.2 鋼箱梁糾偏裝置

由于合龍段兩側(cè)鋼箱梁軸線可能存在偏差，為保證鋼箱梁順利合龍，可在梁段頂面掛設(shè)鋼絞線交叉斜向?qū)瑥亩ＷC合龍梁段與相鄰的梁段之間平順連接。斜向?qū)凹斑^程中注意觀察塔梁橫向限位是否松動(dòng)，防止大懸臂情況下全橋鋼梁軸線偏位。

合龍段兩側(cè)鋼箱梁頂部各設(shè)置2塊承載板(編號(hào)B)，通過兩束鋼索形成平面交叉體系以調(diào)整鋼箱梁軸線。每束鋼索含8根φ15.2鋼絞線，每束索預(yù)張力為3kN(實(shí)際張拉力需要保持鋼束基本平直)。承載板布置位置如圖3所示。

圖3 承載板布置

2.3 合龍口測(cè)量

為了掌握一天內(nèi)溫度變化及合龍間隙變化規(guī)律，在合龍前需要安排48h連續(xù)溫度觀測(cè)，觀測(cè)頻率為1次/h。溫度測(cè)量采用3種手段： ①采用溫度計(jì)測(cè)量大氣溫度； ②采用點(diǎn)溫計(jì)測(cè)量鋼箱梁溫度； ③采用埋置于梁段內(nèi)的溫度應(yīng)力測(cè)點(diǎn)測(cè)量鋼箱梁溫度。

采用全站儀、鋼卷尺等工具連續(xù)測(cè)量兩個(gè)匹配梁段NZ18(BZ18)，ZN16(ZB16)懸臂端9個(gè)對(duì)應(yīng)點(diǎn)的相對(duì)距離即合龍口寬度(見圖4)，并填寫詳細(xì)的記錄表，測(cè)量頻率與溫度觀測(cè)保持一致[2]。

圖4 測(cè)點(diǎn)布置

根據(jù)橋址區(qū)合龍期歷年日間和夜間平均氣溫曲線，橋址區(qū)合龍期間夜間溫度較為穩(wěn)定，因此決定在夜間0∶00—2∶00進(jìn)行合龍。

2.4 梁段配切

合龍段兩端在加工時(shí)兩端各加工10cm長余量，共計(jì)20cm，以便于現(xiàn)場配切施工。通過對(duì)3～5d現(xiàn)場實(shí)際測(cè)量結(jié)果統(tǒng)計(jì)，進(jìn)行理論計(jì)算分析并考慮中跨合龍段起吊及安裝便利，最終確定各測(cè)點(diǎn)配切長度如表1所示。

表1 合龍段各點(diǎn)配切長度 m

端口配切長度應(yīng)嚴(yán)格按照要求執(zhí)行，且保證平順齊整[3]。梁段配切完成后需對(duì)環(huán)口焊接位置進(jìn)行打磨，對(duì)NZ18(BZ18)，ZN16(ZB16)梁段環(huán)口內(nèi)部焊接位置進(jìn)行打磨。合龍段配切如圖5所示。

圖5 合龍段配切

2.5 梁段吊裝

在合龍段吊裝之前需卸載原吊具并安裝中跨合龍段專用吊具。在鋼箱梁配切完成后，通過定位駁調(diào)整錨纜使運(yùn)輸船停靠在合龍段平面的正下方，選擇低溫時(shí)利用兩側(cè)的橋面起重機(jī)同步起吊NH，BH梁段(見圖6)。

圖6 合龍段吊裝

當(dāng)合龍梁段接近合龍口約1m時(shí)，停止提升鋼箱梁，使用卷尺測(cè)量合龍段4個(gè)角，檢查合龍段平整度，以NH段為例，以西北角為基準(zhǔn)點(diǎn)，各點(diǎn)標(biāo)高誤差要求：西南-5cm，東南-22cm，東北-16cm。根據(jù)測(cè)量出的標(biāo)高差值，利用起重機(jī)的調(diào)位裝置將合龍段調(diào)至水平，使合龍梁段準(zhǔn)確地嵌入合龍口。為確保合龍時(shí)機(jī)，合龍梁段可在白天起吊至合龍口底部，晚上合適的時(shí)候提前將梁吊入合龍口[4]。

此外，由于海域環(huán)境腐蝕性較高，合龍段兩端鋼箱梁合龍口處鋼材會(huì)在合龍期前一段時(shí)間內(nèi)逐漸生銹，因此在合龍段鋼箱梁接近合龍口并具備操作空間后，需安排工人對(duì)合龍段兩端鋼箱梁合龍口進(jìn)行打磨、除銹，以保證合龍口焊接質(zhì)量。

2.6 臨時(shí)固定

根據(jù)測(cè)量結(jié)果，對(duì)3,5號(hào)墩17號(hào)斜拉索、4號(hào)墩15號(hào)斜拉索進(jìn)行索力調(diào)整，調(diào)整合龍段至兩側(cè)縫寬滿足要求后，立即鎖定NH(BH)梁段和其兩端的NZ18(BZ18)，ZN16(ZB16)梁段，鎖定完成后，采取逐步放松的方式來逐步釋放預(yù)先施加的錨固力。由于鋼絞線鋼束受力比較大，在時(shí)間允許的情況下，可以以單根鋼絞線割除逐步釋放，直至所有鋼絞線鋼束全部不受力。

根據(jù)往年日夜溫差數(shù)據(jù)，取最不利情況，按照日夜溫差25℃考慮，溫度應(yīng)力最大達(dá)18 000kN。在中跨合龍梁段吊裝定位完成后，于第2日5∶00前必須完成合龍梁段2道腹板、2道縱隔板焊接(焊縫高度≥17mm)、兩側(cè)環(huán)縫的大小馬板焊接。單側(cè)布置4道大馬板，大馬板長80cm，均雙面連續(xù)滿焊，焊縫高度≥10mm；小馬板沿鋼箱梁梁面每40cm布置一道，單側(cè)70塊，小馬板長30cm，雙面間斷焊接板長的50%，焊縫高度≥10mm。

本橋鋼箱梁結(jié)構(gòu)為Q345b鋼材，則臨時(shí)固定結(jié)構(gòu)抗拉力為：

295×(2 060+3 380)×2×17×0.7+

180×(800×8/2+300×140/4)×

10×0.7=55 456.24kN>18 000kN

可知，本橋所使用的臨時(shí)固定措施滿足使用要求。

在NH，BH合龍段臨時(shí)鎖定后，合龍完成當(dāng)天低溫條件下，立即拆除3，5號(hào)墩塔梁臨時(shí)錨固，解除永久支座上下鋼板臨時(shí)鎖定；4號(hào)墩塔梁臨時(shí)錨固在合龍段焊接完成且橫向抗風(fēng)支座澆筑完成后拆除，并解除永久支座上下鋼板臨時(shí)鎖定[5]。

中跨合龍段焊接施工完成后，橋面起重機(jī)進(jìn)行脫鉤作業(yè)。所有永久壓重施工完成后，橋面起重機(jī)及其他橋面施工荷載可進(jìn)行拆除施工。

2.7 壓重混凝土施工

在中跨合龍后，澆筑剩余14～18號(hào)梁段壓重混凝土(6～25號(hào)壓重倉)，南、北側(cè)各398.916m3。嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)及監(jiān)控指令要求適時(shí)進(jìn)行壓重混凝土施工；為防止施加壓重時(shí)使橫隔板產(chǎn)生面外彎曲變形，必須在壓重區(qū)域內(nèi)的橫隔板兩側(cè)均勻施加壓重。

3 結(jié)語

寧波舟山港主通道(魚山石化疏港公路)主通航孔橋鋼箱梁由于是大懸臂施工，導(dǎo)致鋼箱梁合龍施工危險(xiǎn)性較高，且施工時(shí)的精度難以控制。為此，采用溫度配切法進(jìn)行鋼箱梁中跨合龍，通過在合龍前對(duì)合龍口連續(xù)測(cè)量并根據(jù)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)對(duì)鋼箱梁進(jìn)行配切，以保證鋼箱梁能準(zhǔn)確嵌入合龍口，有效保障合龍的精確度。而雙橋面起重機(jī)同時(shí)起吊的施工方式有效保證施工時(shí)的安全性。通過本項(xiàng)目鋼箱梁合龍段的順利施工，可為后續(xù)的海域斜拉橋合龍施工提供切實(shí)有效的參考依據(jù)。