何艷青，陳文強(qiáng)，呂正東，桂文濤

（海波重型工程科技股份有限公司，湖北 武漢 430207）

0 引言

烏海至瑪沁公路（寧夏境）青銅峽至中衛(wèi)段A7標(biāo)鎮(zhèn)羅黃河特大橋工程位于中衛(wèi)市黃河下游15km處的鎮(zhèn)羅鎮(zhèn)，由北向南依次跨越濱河大道、黃河、濱河南路。分為北岸引橋、北岸跨堤橋、主線橋、南岸跨堤橋、南岸引橋5聯(lián)。起點(diǎn)樁號(hào)LK5+684，終點(diǎn)樁號(hào)LK6+964，跨徑布置為3×40m+（2×40m+75m+40m）+（55m+6×90m+55m）+（2×40m+75m+40m）+3×40m=1280m，如圖1所示。

圖1 鎮(zhèn)羅黃河特大橋全橋布置圖（單位：m）

主、引橋上部結(jié)構(gòu)均采用鋼-混組合梁連續(xù)梁橋，下部結(jié)構(gòu)為實(shí)心片墩加鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，橋臺(tái)為肋板式橋臺(tái)。按照里程前進(jìn)方向?yàn)榛鶞?zhǔn)分左右兩幅橋，單幅頂板全寬12.75m，底板寬6.7m，中心梁高2m、3.8m、4.5m。

鋼梁鋼結(jié)構(gòu)總重約12900t，鋼材主要材質(zhì)為Q345QD,單個(gè)分段最高4.1m，最寬4.2m，最重39t。

1 總體制造方案

1.1 工程重難點(diǎn)分析

該項(xiàng)目鋼梁板厚種類較多且均比較厚，對(duì)接焊位置焊接量大、焊接變形大。因而對(duì)鋼箱梁焊接收縮、變形控制、各向尺寸精度控制難度較大。主線橋跨黃河部分鋼梁采用頂推施工法，頂推部分鋼梁長(zhǎng)度較長(zhǎng)，縱坡線型較大，頂推施工難度較大。

1.2 鋼梁總體施工工藝

鎮(zhèn)羅黃河特大橋主線橋橫斷面布置如圖2所示。根據(jù)鎮(zhèn)羅黃河特大橋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以制造精度、鋼箱梁線型為控制重點(diǎn)，焊接質(zhì)量為核心。結(jié)合工廠已建和在建類似鋼梁制造方面的成功經(jīng)驗(yàn)，鎮(zhèn)羅黃河特大橋鋼結(jié)構(gòu)制造總體思路如下：

鋼梁廠內(nèi)制造流程：材料復(fù)驗(yàn)→材料預(yù)處理→零件下料→零件加工→單元件制作→噴砂涂裝→分段總裝→涂裝→分段存放、運(yùn)輸。

圖2 鎮(zhèn)羅黃河特大橋主線橋橫斷面布置圖（單位：cm）

1.3 鋼梁分段總拼制造工藝

根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)的吊裝設(shè)備的起重性能以及陸地汽車運(yùn)輸跨度及載重等因素，對(duì)鋼梁橫向劃分為兩個(gè)分段，長(zhǎng)度方向劃分為若干個(gè)節(jié)段：南北岸引橋均沿橫向劃分為4個(gè)分段，縱向劃分為13個(gè)節(jié)段；南北岸跨堤橋均沿橫向劃分為4個(gè)分段，縱向劃分為25個(gè)節(jié)段；主線橋橫向劃分為4個(gè)分段，縱向劃分為73個(gè)節(jié)段?？偲磿r(shí)根據(jù)場(chǎng)地的大小，按照輪次進(jìn)行總拼。

（1）總拼胎架

總拼胎架應(yīng)根據(jù)梁段的重量、結(jié)構(gòu)形式、外形輪廓、梁段制作預(yù)變形、設(shè)計(jì)線型、成橋預(yù)拱值及梁轉(zhuǎn)運(yùn)等因素進(jìn)行胎架設(shè)計(jì)和制作，胎架結(jié)構(gòu)滿足承載施工荷載的要求，確保不隨梁段拼裝重量的增加而變形。胎架橫梁設(shè)計(jì)成高度可調(diào)形式，以便根據(jù)每輪胎架的設(shè)計(jì)高度調(diào)整模板高度，滿足每輪梁段縱坡值、預(yù)拱值變化的要求。

（2）連續(xù)匹配制造工藝

鋼箱梁在總拼場(chǎng)地進(jìn)行連續(xù)匹配制作時(shí)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)梁段尺寸有誤或預(yù)拱度不符時(shí)，即可在預(yù)拼裝場(chǎng)地進(jìn)行尺寸修正和調(diào)整匹配件尺寸，避免在高空調(diào)整，減少高空作業(yè)難度并加快吊裝速度，確保鋼箱梁順利架設(shè)。

（3）焊接順序

如圖3所示，鋼箱梁節(jié)段具體裝焊順序：底板單元件上胎架→焊接底板縱縫→交替安裝橫隔板與T腹板單元件→對(duì)稱立向上焊接橫隔板與腹板角接焊縫→從中間向兩端焊接橫隔板與底板之間平角焊縫→自中間向兩端同時(shí)對(duì)稱焊接腹板與底板平角接焊縫→從中間向兩端對(duì)稱焊接橫隔板翼板與頂板橫對(duì)接焊縫→兩端對(duì)稱焊接頂板與橫隔板角接焊縫→裝預(yù)留隔板翼板→同方向?qū)ΨQ焊接預(yù)留翼板縱縫→焊接橫隔板與預(yù)留翼板角焊縫。

圖3 鎮(zhèn)羅黃河特大橋總拼工藝流程

2 超寬超高鋼梁運(yùn)輸方案

該項(xiàng)目所有鋼梁均采用陸地汽車運(yùn)輸。

2.1 引橋與跨堤橋裝車方案

北岸引橋、南岸引橋分段高度約為2m。寬度為4.2m和3.9m，鋼梁最重為32t。北岸跨堤橋、南岸跨堤橋部分分段外形尺寸與南岸引橋、北岸引橋類似，采用相同的運(yùn)輸方式，部分分段高度約為3.7m，寬度為4.2m和3.6m，鋼梁最重34t。陸地超寬運(yùn)輸，鋼構(gòu)件涂裝完畢后，鋼梁裝載至運(yùn)輸車輛，裝車時(shí)鋼梁按剛體簡(jiǎn)化計(jì)算重心，保證鋼梁重心與車輛重心保持一致，如圖4和圖5所示。

圖4 鎮(zhèn)羅黃河特大橋分段運(yùn)輸裝載示意圖一（單位：mm）

圖5 鎮(zhèn)羅黃河特大橋分段運(yùn)輸裝載示意圖二（單位：mm）

主線橋分段外形尺寸與分段高度約分別為4.4m和4.3m，寬度為4.2m和3.6m，鋼梁最重39t。對(duì)運(yùn)輸路線實(shí)地考察，陸地超寬超高超重運(yùn)輸，鋼梁高度超過(guò)可運(yùn)輸高度，鋼構(gòu)件采用起吊設(shè)備將L型鋼梁首先旋轉(zhuǎn)90°后，裝載至運(yùn)輸車輛，裝車時(shí)鋼梁按剛體簡(jiǎn)化計(jì)算重心，保證鋼梁重心與車輛重心保持一致，如圖6所示。

圖6 鎮(zhèn)羅黃河特大橋分段運(yùn)輸裝載示意圖三（單位：mm）

3 現(xiàn)場(chǎng)總體安裝工藝

3.1 總體安裝方案

根據(jù)該項(xiàng)目結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及現(xiàn)場(chǎng)施工條件，該項(xiàng)目總體安裝方案如下：

（1）南岸引橋、北岸引橋分段：采用支架法吊裝，一臺(tái)150t汽車吊從右往左進(jìn)行依次吊裝至臨時(shí)支架定位，焊接縱橫向焊縫后，待橋面預(yù)制板安裝完成后拆除臨時(shí)支架。

（2）南岸跨堤橋、北岸跨堤橋分段：采用支架法吊裝，一臺(tái)150t汽車吊進(jìn)行依次吊裝至臨時(shí)支架定位，焊接縱橫向焊縫后，待橋面預(yù)制板安裝完成后拆除臨時(shí)支架。

（3）主線橋分段：主線橋鋼梁采用頂推法安裝，首先在現(xiàn)場(chǎng)總拼胎架上進(jìn)行橫向合箱，同時(shí)將長(zhǎng)度方向相鄰節(jié)段兩兩接長(zhǎng)為大節(jié)段，采用兩臺(tái)龍門(mén)吊整體吊裝至頂推平臺(tái)上焊接鋼梁環(huán)縫，然后采用多點(diǎn)步履式千斤頂頂推安裝，最后調(diào)整線型后落梁，待橋面預(yù)制板安裝完成后拆除臨時(shí)支架。

3.2 南北岸引橋安裝工藝

（1）臨時(shí)支架

臨時(shí)支架采用混凝土擴(kuò)大基礎(chǔ)3m×6m，臨時(shí)支架主要由φ273mm×8mm鋼管通過(guò)角鋼∠75mm×5mm，槽鋼[10連接而成的立體格構(gòu)柱。如圖7和圖8所示，頂部橫梁采用雙25b的工字鋼與鋼管焊接，在支架橫梁頂部設(shè)置φ219mm×8mm的調(diào)節(jié)鋼管。同時(shí)每套臨時(shí)支架頂部下方設(shè)置25t液壓千斤頂，可對(duì)鋼箱梁高度進(jìn)行調(diào)整。擴(kuò)大基礎(chǔ)底部換填30cm厚度碎石并壓實(shí)，確保地基承載力大于10MPa。

圖7 南北岸引橋臨時(shí)支架構(gòu)造示意圖（單位：mm）

圖8 南北岸跨堤橋臨時(shí)支架構(gòu)造示意圖（單位：mm）

（2）安裝步驟

鋼箱梁安裝步驟：復(fù)查永久支墩的標(biāo)高、軸線→臨時(shí)支架布置→吊車就位→梁段運(yùn)輸至指定位置→按順序吊裝鋼箱梁→測(cè)量、精調(diào)鋼箱梁的軸線與標(biāo)高→碼板碼焊→焊接→無(wú)損檢測(cè)合格后裝焊嵌補(bǔ)→油漆修補(bǔ)及最后一道面漆施工，如圖9所示。

圖9 分段吊裝示意圖

3.3 主線橋安裝工藝

3.3.1 總體安裝工藝

主線橋主要采用頂推吊裝法，鋼箱梁在加工基地制作成分段運(yùn)輸至橋址，首先在大節(jié)段拼裝平臺(tái)上拼裝成大節(jié)段，再用龍門(mén)吊吊裝至頂推拼裝平臺(tái)處拼裝，最后通過(guò)智能千斤頂頂推到位。

3.3.2 鋼梁頂推工作系統(tǒng)

根據(jù)鋼梁結(jié)構(gòu)形式，結(jié)合頂推施工特點(diǎn)，鋼梁頂推系統(tǒng)主要分為頂推輔助結(jié)構(gòu)措施和頂推設(shè)備兩大類，其中頂推輔助結(jié)構(gòu)措施細(xì)分為：頂推工作平臺(tái)體系、臨時(shí)支墩體系、導(dǎo)梁三個(gè)部分。

3.3.3 鋼梁頂推工作平臺(tái)

頂推工作平臺(tái)分為大節(jié)段拼裝平臺(tái)和頂推平臺(tái)，在工作平臺(tái)處配置軌距為30m，起升高度為23m，雙小車45t+45t的2臺(tái)龍門(mén)吊，配合分段拼裝及頂推拼裝。

分段拼裝平臺(tái)位于15#至17#墩之間，采用600cm×400cm×7500cm的條形基礎(chǔ)，條形基礎(chǔ)按照4m等間距布置，條形基礎(chǔ)內(nèi)部放置預(yù)埋件，預(yù)埋件上方設(shè)置模板，控制鋼箱梁的縱向線型。

鋼梁頂推拼裝處采用立柱支架橫斷面鋼管中心距為2.5m×5.8m，由4根φ377mm×8mm鋼管通過(guò)槽鋼[20連接。頂部采用雙排H700×300型鋼與鋼管焊接，橫向H型鋼上部在縱向設(shè)置雙H400mm×300mm分配梁，分配梁上部設(shè)置φ273×8mm的調(diào)平鋼管，同時(shí)每套臨時(shí)支墩上部設(shè)置50t液壓千斤頂，可對(duì)鋼箱梁高度進(jìn)行調(diào)整，在需放置頂推設(shè)備處，采用立柱支架橫斷面鋼管中心距為2.5m×3m，由4根φ630mm×10mm通過(guò)槽鋼[20連接。頂部采用雙排H700mm×300mm型鋼與鋼管焊接，橫向H型鋼上部在縱向設(shè)置三排H700mm×300mm型鋼，用于放置頂推設(shè)備，如圖10所示。

3.3.4 鋼梁頂推導(dǎo)梁

圖10 鋼梁頂推工作平臺(tái)示意圖（單位：mm）

根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)條件，頂推用臨時(shí)支墩縱橋向最大間距達(dá)45m，因此鋼梁前端需設(shè)置導(dǎo)梁。設(shè)計(jì)采用變截面工字型導(dǎo)梁，由根部向端部逐漸減小。導(dǎo)梁縱向長(zhǎng)度32m，其結(jié)構(gòu)外形尺寸與箱梁保持一致，導(dǎo)梁與箱梁采用焊接連接，縱梁間通過(guò)橫梁連接形成整體。為便于導(dǎo)梁通過(guò)臨時(shí)支墩，導(dǎo)梁的兩組縱梁端部設(shè)計(jì)成臺(tái)階狀，以利于過(guò)墩時(shí)起頂，如圖11所示。

圖11 鋼梁頂推導(dǎo)梁示意圖（單位：mm）

（5）鋼梁頂推設(shè)備

鋼梁頂推采用智能三維千斤頂調(diào)整系統(tǒng)，根據(jù)頂推用數(shù)量，全橋共計(jì)投入60個(gè)高壓液壓三維千斤頂。頂推設(shè)備負(fù)責(zé)鋼梁的豎向起頂、縱向推移，同時(shí)自帶有頂推施工時(shí)的橫向限位功能。

根據(jù)該項(xiàng)目頂推時(shí)，頂推設(shè)備所承受的力可以計(jì)算出所需的智能三維千斤頂不小于250t，其結(jié)構(gòu)形式及技術(shù)參數(shù)如圖12所示。

圖12 鋼梁頂推設(shè)備示意圖（單位：mm）

3.3.5 鋼梁頂推設(shè)備系統(tǒng)

頂推設(shè)備系統(tǒng)包括智能三維千斤頂調(diào)整系統(tǒng)、智能三維千斤頂液壓系統(tǒng)、智能三維千斤頂電控系統(tǒng)智能三維千斤頂調(diào)整系統(tǒng)：主要包括頂升支撐油缸、頂推縱移油缸、橫向調(diào)整油缸、縱移滑塊、橫移滑塊、橫移底座等結(jié)構(gòu)，通過(guò)計(jì)算機(jī)控制和液壓驅(qū)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)組合和順序動(dòng)作。

智能三維千斤頂液壓系統(tǒng)工作流程為：液壓泵站為油缸提供動(dòng)力，根據(jù)主控計(jì)算機(jī)的指令，執(zhí)行規(guī)定動(dòng)作。

智能三維千斤頂電控系統(tǒng)包括主控單元由西門(mén)子S7-300PLC、開(kāi)關(guān)量擴(kuò)展模塊EM222和模擬量擴(kuò)展模塊EM231、西門(mén)子觸摸屏組成。

3.3.6 鋼梁頂推裝置工作原理

頂推工作原理是豎向千斤頂頂起鋼箱梁，水平千斤頂完成向前推移，落梁后擱置于調(diào)節(jié)工裝上，千斤頂回油完成一個(gè)行程的頂推工作（每個(gè)行程10min），頂推過(guò)程中是一個(gè)自平衡的頂推動(dòng)作過(guò)程，如圖13所示。

圖13 鋼梁頂推設(shè)備工作流程

3.3.7 主線橋鋼梁頂推安裝流程

如圖14所示，主線橋鋼梁頂推流程如下：

圖14 主線橋鋼梁頂推（單位：mm）

（1）復(fù)查固定支墩標(biāo)高、軸線，施工機(jī)具及鋼箱梁分段就位，布置臨時(shí)支墩及頂推設(shè)備；

（2）左幅吊裝、拼接48m鋼箱梁與32m導(dǎo)梁，落至步履式千斤頂上，做好頂推準(zhǔn)備工作；

（3）將拼裝好的左幅鋼箱梁向前頂推49m的同時(shí)在右幅拼裝平臺(tái)上拼裝導(dǎo)梁和48m鋼梁；

（4）左幅鋼箱梁拼接后續(xù)46m鋼梁，同時(shí)右幅鋼梁開(kāi)始向前頂推49m，實(shí)現(xiàn)兩幅交替頂推；

（5）重復(fù)第三和第四步驟每次拼接長(zhǎng)度在44~50m直至頂推到臨時(shí)墩L7后拆除導(dǎo)梁；

（6）頂推至合龍?zhí)?，到位后采用步履式千斤頂進(jìn)行落梁，直至步履式千斤頂無(wú)法繼續(xù)降低為止；

（7）將墩頂步履式千斤頂更換為小型豎向千斤頂，并移除步履式千斤頂，然后安裝永久支座；

（8）鋼梁整體落梁至成橋標(biāo)高，墩頂落到永久支座上；

（9）利用跨中臨時(shí)墩上的千斤頂調(diào)整鋼梁豎向線型，設(shè)置好豎向鋼管支撐后移除千斤頂；

（10）吊裝主線橋7#墩處最后一個(gè)鋼梁，以及14#至15#墩55m跨鋼梁，7#墩鋼梁采用150t汽車吊或者100t履帶吊吊裝，55m跨鋼梁支架采用80t龍門(mén)吊吊裝；

（11）待橋面板安裝完成后，卸載跨中臨時(shí)支墩上的鋼管支架，拆除支架。

4 結(jié) 語(yǔ)

烏海至瑪沁公路（寧夏境）青銅峽至中衛(wèi)段A7標(biāo)鎮(zhèn)羅黃河特大橋?yàn)闉醅敻咚偾嚆~峽至中衛(wèi)段的控制性工程，大橋建成后，將與中衛(wèi)南站大橋線路形成一個(gè)連接中衛(wèi)市區(qū)、沙坡頭機(jī)場(chǎng)、中衛(wèi)南站的環(huán)線，也將基本實(shí)現(xiàn)烏海至瑪沁高速公路寧夏境內(nèi)路段全線貫通，形成寧夏沿黃經(jīng)濟(jì)區(qū)、賀蘭山東麓第二條南北向快速運(yùn)輸大通道。

鎮(zhèn)羅黃河特大橋?yàn)榇罂缍冗B續(xù)鋼混組合梁，主線橋采用了頂推施工。施工該橋技術(shù)含量高、精度控制要求嚴(yán)，主線橋頂推工藝是整個(gè)項(xiàng)目的關(guān)鍵點(diǎn)。安裝過(guò)程中，頂推長(zhǎng)度達(dá)600m，如何控制頂推過(guò)程中橋梁的線型，如果對(duì)鋼梁進(jìn)行糾偏。施工期間水上交通組織難度大等，對(duì)施工過(guò)程控制都提出了極高要求。

烏海至瑪沁公路（寧夏境）青銅峽至中衛(wèi)段A7標(biāo)鎮(zhèn)羅黃河特大橋已在緊密鑼鼓的施工過(guò)程中，全部橋梁的建設(shè)工程計(jì)劃在2021年6月份完成。