薛 飛 周艷晨

1中交路橋建設(shè)有限公司鋼結(jié)構(gòu)分公司 北京 100024

2中交路橋建設(shè)有限公司 北京 100024

無支架施工技術(shù)是現(xiàn)代橋梁建設(shè)領(lǐng)域的新型技術(shù)，其包含鋼結(jié)構(gòu)橋梁施工、混凝土結(jié)構(gòu)橋梁預(yù)制拼裝、懸臂澆筑施工等多項(xiàng)內(nèi)容[1-3]。通過無支架施工技術(shù)的應(yīng)用，能夠給高架橋跨越繁華地區(qū)的施工提供可靠的技術(shù)支持，在現(xiàn)代化進(jìn)程中具有重要地位。

1 工程概況

某高速公路橋長270.5m，全橋共包含2聯(lián)，上部結(jié)構(gòu)為鋼混組合梁形式。梁體地面寬度4.2m×3=12.6m，箱體頂板外挑0.3m。橋梁鋼箱梁施工期間，采取無支架整體吊裝的方法，以便將非跨線鋼箱梁安裝到位。

2 無支架施工流程

施工所用鋼箱梁均在指定工廠分段制作成型，做全面的檢查，滿足要求后轉(zhuǎn)運(yùn)至現(xiàn)場并吊裝，形成完整的整體結(jié)構(gòu)。吊裝作業(yè)內(nèi)容主要包含如下幾部分：

（1）主線橋3～7號(hào)墩整體吊裝。主要施工工藝流程：7號(hào)橋墩處支架小標(biāo)放樣→設(shè)臨時(shí)支墩→地面拼裝鋼混疊合梁段→質(zhì)量檢驗(yàn)→逐跨吊裝（具體為雙機(jī)130t汽車式起重機(jī)）→箱梁精準(zhǔn)就位→焊接成型→拆除首段臨時(shí)支架。

（2）每跨橫截面上鋼梁吊裝。主要施工工藝流程：橋型曲線內(nèi)弧支車→橋外弧鋼箱梁單元吊裝作業(yè)→橋位內(nèi)弧箱梁吊裝作業(yè)→中間橫梁吊裝作業(yè)。

（3）E匝道3～10號(hào)墩整體吊裝。主要施工工藝流程：3號(hào)橋墩處支架小標(biāo)放樣→設(shè)臨時(shí)支墩→地面拼裝鋼混疊合梁段→質(zhì)量檢驗(yàn)→逐跨吊裝（具體為雙機(jī)300t汽車式起重機(jī)）→箱梁精準(zhǔn)就位→焊接成型→拆除首段臨時(shí)支架。

3 無支架施工技術(shù)的概述

3.1 主要應(yīng)用優(yōu)勢

多數(shù)工作均在地面完成，減少了高空作業(yè)量；支架方面所投入的租金以及裝拆費(fèi)用相對較少；地面拼裝期間安全隱患得到有效的控制；吊車吊裝時(shí)間縮短；可實(shí)現(xiàn)對安裝全流程的全方位監(jiān)測，以便及時(shí)掌握實(shí)際情況。

3.2 適用范圍

無支架施工工法在跨度≤60m、橋墩高度＜20m的工程場景中具有適用性，或是被應(yīng)用于橋跨下方具備汽車式起重機(jī)站位的鋼混疊合梁等相關(guān)剛構(gòu)橋梁工程中。通過無支架施工工法的應(yīng)用，可減少臨時(shí)支墩的數(shù)量，工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度得以減輕，安裝成本相對較低，全程各項(xiàng)作業(yè)均具有安全可靠的特點(diǎn)。

3.3 工藝原理

首段搭設(shè)臨時(shí)墩，于該處組織首段的吊裝作業(yè)，再依次吊裝后續(xù)節(jié)段。具體而言，于地面拼裝連續(xù)鋼構(gòu)吊裝單元，按設(shè)計(jì)圖紙?jiān)O(shè)置橋墩支座并檢驗(yàn)，通過吊裝的方式將各單元置于橋墩處并與支座穩(wěn)定連接，檢測鋼梁的平面及標(biāo)高情況，達(dá)標(biāo)后即可對相鄰單元采取焊接措施。按上述流程將整聯(lián)橋梁吊裝到位并焊接，構(gòu)成連續(xù)剛構(gòu)體系，將預(yù)先設(shè)置的首段臨時(shí)支墩拆除。

4 施工流程

（1）搭設(shè)第1段首個(gè)梁段的臨時(shí)支墩，如圖1所示。

圖1 第1段首個(gè)梁段的臨時(shí)支墩

（2）以汽車式起重機(jī)為施工設(shè)備，將首段鋼箱梁吊裝到位，如圖2所示。

圖2 首段鋼箱梁吊裝

（3）完成對橫梁的嵌補(bǔ)處理，再依次吊裝后續(xù)節(jié)段，如圖3所示。

圖3 橫梁的嵌補(bǔ)

（4）在地面有序拼裝其它節(jié)段，合理調(diào)整拼裝區(qū)，以免因汽車式起重機(jī)卡臂而難以順利起吊。

（5）拼裝成型后做全面的檢查，滿足要求即可吊裝第二節(jié)段。無支架安裝的關(guān)鍵在于發(fā)揮出橋墩的支撐作用，根據(jù)此特點(diǎn)，節(jié)段普遍較長，可采取雙機(jī)或多機(jī)抬吊的方式，具體應(yīng)根據(jù)拼裝區(qū)所處位置合理確定。

（6）嵌補(bǔ)中間橫隔梁，如圖4所示。

圖4 嵌補(bǔ)中間橫隔梁

（7）做好1～27段的吊裝及焊縫焊接作業(yè)后，再將第三節(jié)段吊裝到位。

5 安裝質(zhì)量保證措施

5.1 梁段地面拼裝措施

鋼梁拼裝以路基板為主要材料，配置適量短柱。以箱體尺寸為主要參考，合理調(diào)整臨時(shí)拼裝墩的布設(shè)位置，對原土地基采取夯實(shí)處理措施，提高現(xiàn)場地基的穩(wěn)定性與平整性，利用水平儀檢測立柱頂標(biāo)高，根據(jù)實(shí)際情況合理調(diào)整。拼裝期間地面易形成微小的沉降現(xiàn)象，對此，在圓管頂部設(shè)楔形調(diào)節(jié)墊塊，提供的最大調(diào)節(jié)高度達(dá)100mm，以保證拼裝精度的合理性。

5.2 鋼橋的測量定位

通過全站儀在起始7號(hào)墩處測放橋梁端頭及底板邊線，該墩周邊布設(shè)臨時(shí)支架，于該處測放出鋼橋的底板邊線，以所得的控制線為主要基準(zhǔn)，合理組織安裝作業(yè)，利用全站儀在鋼橋翼板處放出理論腹板中點(diǎn)，若偏差超出合理范圍，需根據(jù)實(shí)際情況及時(shí)調(diào)整。本橋梁施工中，主控制點(diǎn)總量為9個(gè)，分別為各點(diǎn)配置儀器，利用導(dǎo)線測設(shè)的方式確定觀測和水平角在施工期間的具體情況，經(jīng)平差計(jì)算后確定主控制點(diǎn)的精確小標(biāo)。為保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，可采取往返觀測的方式，角度測量3測回測定。

5.3 空中對接安裝質(zhì)量控制

安裝前做好準(zhǔn)備工作，復(fù)核蓋梁頂面墊石標(biāo)高及中心點(diǎn)，將對應(yīng)型號(hào)的支座安裝到位，充分考慮鋼橋的實(shí)際位置情況，在全站儀的輔助下測放鋼橋就位邊線，再組織鋼箱橋的吊裝作業(yè)，就位后復(fù)測，若滿足要求即可通過點(diǎn)焊的方式固定。

6 技術(shù)可行性研究

施工階段的工程變更將對整體施工質(zhì)量造成影響，不具備大幅度修改設(shè)計(jì)圖的條件，為保證原有橋型結(jié)構(gòu)不發(fā)生變化，宜采取無支架施工技術(shù)，其中最具代表性的當(dāng)屬移動(dòng)模架施工技術(shù)。移動(dòng)模架指的是不落地的模板支架平臺(tái)，在部分工程建設(shè)領(lǐng)域也稱為移動(dòng)造橋機(jī)，可實(shí)現(xiàn)在橋墩頂面的靈活移動(dòng)。移動(dòng)模架澆筑期間，承重支腿全程不落地，穩(wěn)定支撐在已成型的橋墩或蓋梁上，借助軌道、滑道等裝置行走。移動(dòng)模架改變了傳統(tǒng)橋梁上部結(jié)構(gòu)預(yù)制的方式，轉(zhuǎn)為橋墩原位現(xiàn)澆，是業(yè)內(nèi)較為主流的技術(shù)形式。現(xiàn)階段的移動(dòng)模架類型較多，以結(jié)構(gòu)形式為劃分依據(jù)，主要有上行式和下行式兩種移動(dòng)模架及逐跨澆筑的移動(dòng)模架等。

常規(guī)的移動(dòng)模架施工普遍以逐跨澆筑的方式為主，除了完成當(dāng)前跨的混凝土澆筑作業(yè)外，還涉及到下一跨4m～8m的懸出部分，一聯(lián)多跨的分段施工縫布設(shè)位置為距墩頂4m～8m處。結(jié)束澆筑作業(yè)后，需在分段的施工界面上張拉預(yù)應(yīng)力，通過預(yù)應(yīng)力連接器的作用實(shí)現(xiàn)與下一段梁體預(yù)應(yīng)力的穩(wěn)定連接。相較于整聯(lián)預(yù)應(yīng)力張拉方式而言，逐跨澆筑及分段張拉的應(yīng)用優(yōu)勢更為顯著，可有效減少預(yù)應(yīng)力損失量，所得預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量良好，期間原結(jié)構(gòu)可維持穩(wěn)定狀態(tài)，幾乎不出現(xiàn)受損等異常狀況。

通過上述分析可知，移動(dòng)模架施工技術(shù)的可行性較好?？紤]到原設(shè)計(jì)方案中整聯(lián)支架澆筑的局限性，將其改為逐跨移動(dòng)模架澆筑的方式，此時(shí)原結(jié)構(gòu)未發(fā)生明顯的變動(dòng)，預(yù)應(yīng)力損失量大幅減少，保證了預(yù)應(yīng)力張拉質(zhì)量。雖然預(yù)應(yīng)力連接頭的數(shù)量有所增加，且局部截面尺寸發(fā)生小幅度變更，但對施工單位的日常工作狀態(tài)并不會(huì)產(chǎn)生明顯的影響。從現(xiàn)階段移動(dòng)模架技術(shù)的應(yīng)用狀況來看，可完成一聯(lián)混凝土的施工，但其結(jié)構(gòu)較為龐大，所需成本較多，而本橋梁工程中每一聯(lián)跨度都具有較明顯的變化，因此采取整聯(lián)澆筑的移動(dòng)模架方式缺乏可行性。鑒于此，僅考慮在采用逐跨施工的移動(dòng)模架技術(shù)設(shè)計(jì)變更難以通過時(shí)，將其視為備選方案而使用。

6.1 施工成本分析

原設(shè)計(jì)方案包含河道改造、建筑垃圾清除、支架拼裝、混凝土澆筑、養(yǎng)護(hù)、張拉等一系列施工內(nèi)容，普遍存在機(jī)械化程度低，施工人員工作強(qiáng)度大的問題。而應(yīng)用移動(dòng)模架后，能夠?qū)崿F(xiàn)對原施工方案的優(yōu)化，有助于提高機(jī)械化程度，解決以往施工人員勞動(dòng)強(qiáng)度過大的問題。從施工成本的角度來看，移動(dòng)模架方案的一次性投入略高于支架方案，其中以施工準(zhǔn)備階段的成本投入最多，但后續(xù)各項(xiàng)工作可高效推進(jìn)，避免了因各類工程問題而引發(fā)的超預(yù)算現(xiàn)象，對于全流程成本而言，移動(dòng)模架方案投入相對更少。

6.2 施工進(jìn)度分析

現(xiàn)澆支架施工進(jìn)度主要取決于施工人員投入量及周轉(zhuǎn)材料量，通過對現(xiàn)場情況的分析，決定采取二聯(lián)、雙幅橋兩幅同時(shí)施工的方式，其優(yōu)勢在于可縮短施工工期，正常施工狀況下，有支架施工的進(jìn)度可達(dá)到1跨/20d，所花費(fèi)的總工期約16個(gè)月。若采取兩套移動(dòng)模架施工的方式，此時(shí)單跨施工時(shí)間可縮短至15d，總工期約12個(gè)月。由此表明，移動(dòng)模架施工方式的效率更高，可節(jié)省約4個(gè)月的工期。從技術(shù)可行性、經(jīng)濟(jì)效益性、安全可靠性等多方面來看，移動(dòng)模架技術(shù)都更具優(yōu)勢，且縱觀城市發(fā)展趨勢，以移動(dòng)模架為代表的無支架施工技術(shù)更能順應(yīng)發(fā)展潮流，在保證施工質(zhì)量的同時(shí)還可有效保護(hù)現(xiàn)場環(huán)境，以達(dá)到社會(huì)與環(huán)境協(xié)同發(fā)展的效果。因此，施工單位應(yīng)優(yōu)先選擇移動(dòng)模架施工技術(shù)。

7 結(jié)束語

受政策推動(dòng)以及發(fā)展訴求等多方面的影響，新建高速公路及市政公路的建設(shè)規(guī)模逐步擴(kuò)大，沿線橋梁建設(shè)領(lǐng)域中應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)橋梁的頻率較高，在此背景下，以何種方式在短時(shí)間內(nèi)創(chuàng)造高品質(zhì)的橋梁體系是亟需探討的問題。受橋址區(qū)場地的限制，部分地區(qū)不具備搭設(shè)臨時(shí)支架的條件，此時(shí)大節(jié)段鋼箱橋吊裝成為主要的方法，具有省時(shí)、省力的特點(diǎn)。但需明確的是，大節(jié)段鋼箱梁的自重較大，對汽車式起重機(jī)等相關(guān)設(shè)備提出較高的要求，且需配套高精度的測量技術(shù)。因此，工程實(shí)踐中應(yīng)以實(shí)際情況為立足點(diǎn)，選擇相適應(yīng)的吊裝方法，以安全施工為前提，依據(jù)規(guī)范落實(shí)各項(xiàng)工作，保質(zhì)保量完成鋼箱梁橋的施工作業(yè)。