武漢青山長江大橋跨乙烯管廊橋鋼板梁施工技術(shù)分析

管義能，魯金龍

(1.武漢青山長江大橋有限公司，湖北 武漢 430000；2.武漢和縱盛地產(chǎn)有限公司，湖北 武漢 430000)

1 工程概況

青山長江大橋是武漢市四環(huán)線的跨江橋梁，位于天興洲長江大橋下游約7.5 km，陽邏大橋上游約12.0 km，大橋全長7.548 km，包括2.442 km的南岸引橋、1.638 km的主橋和3.468 km的北岸引橋等部分。[1，2]

跨乙烯管廊橋從吳沙大道和已建乙烯上游管廊Jd-32～Jd-41頂跨過，沿道路中心線全長143 m，跨度為(32+2×41+29)m，主梁平面位于圓曲線上，沿道路中心線曲線半徑2 200 m，主梁立面縱坡-0.503%。為縮小跨徑，主跨橋墩采用斜置形式，S44#～S46#橋墩平行于道路，斜交58°；S43#、S47#橋墩與橋梁線路中心線正交布置。主梁采用多縱梁正交異性橋面板結(jié)構(gòu)，沿道路中心線分為兩幅，左幅段全寬為20.25 m，垂直中心線方向有六片縱梁，右幅段全寬為24.25 m，垂直中心線方向有七片主梁，每片梁的橫向距離為3.6 m[3]。主梁頂板采用T肋加勁，底板根據(jù)受力的要求采用變截面；縱向梁的腹板高度為1.95 m，縱向梁之間沿曲線徑向每隔4 m設置一道橫向隔板。構(gòu)部件材料選用Q345qD鋼、10.9S等級的高強度螺栓和ML15電弧螺柱焊用的圓柱頭剪力釘。鋼梁在工廠分段預制，運輸至現(xiàn)場吊裝完成后焊接成橋。

2 跨乙烯管廊橋鋼板梁總體施工方案

鋼梁在工廠分段預制成型后，采用特種運輸車型運輸至現(xiàn)場，搭設臨時支架，采用汽車吊或履帶吊在支架上拼裝，橫向多片縱梁分別吊裝，第一片梁安裝時臨時固定、確保穩(wěn)定，后面主梁安裝時及時與相鄰梁段橫向連接，預拱度橫向隨縱梁分片布置，縱向在支點處抄墊調(diào)整。

施工順序以吳沙大道為合攏段，在43#墩側(cè)從43#往在47#吊裝，在47#墩側(cè)從47#往43#吊裝，在吳沙大道處合攏。同時以吳沙大道合攏段為界，43#墩側(cè)先吊裝右幅再吊裝左幅，47#墩側(cè)先吊裝左幅再吊裝右幅，安裝順序為先完成各區(qū)域縱梁節(jié)段的橫向接縫連接，各區(qū)域縱梁節(jié)段架設完成并連接為整體后再進行縱梁順橋向接縫的連接。

3 跨乙烯管廊橋鋼板梁施工技術(shù)

3.1 鋼梁拼裝支架

(1)臨時支架地基處理

臨時支架的基礎采用高為70 cm(80 cm)的C30混凝土條形基礎，基礎露出地面20 cm，局部軟弱地帶的條形基礎下采用碎石換填，確保地基承載力不小于100 kPa。

(2)臨時支架結(jié)構(gòu)

采用2 m×2 m的井字型臨時支架，其支撐立柱采用四根φ273×8 mm的鋼管，鋼管間的連接采用L70×5 mm的等邊角鋼。分配梁選用H型鋼，其規(guī)格為H440×300×11×18，腹板的每個受力部位均設一道筋板。支架長度方向分為6 m標準支架，3 m標準支架，2 m標準支架三種類型。

(3)臨時支架布置

選用25 t起吊量的汽車吊進行臨時支架吊裝，立柱置于混凝土條形基礎上，與條形基礎上的預埋件進行焊接并在立柱柱腳處焊接加勁板，立柱與立柱間用螺栓進行有效連接。

3.2 支座安裝

(1)支座灌漿

漿體嚴格按照灌漿料廠家提供的配合比采用電動攪拌機進行拌制。灌漿前，用水平尺檢測支座鋼板水平度，提前計算本次灌漿需要的漿體量，確保攪拌量稍微大于計算量，以防澆筑過程中發(fā)生漿體不足的情況。灌漿過程中，首先將灌漿管置于墊石與支座間隙的中心部位，慢慢由支座中心向四周注漿，不留氣泡，使灌漿材料注滿間隙，以從支座底板四周的間隙觀察到灌滿為標準[4]，單個支座灌漿應在10 min內(nèi)完成。

(2)支座養(yǎng)護

當灌漿施工發(fā)生在在冬季低溫(小于5 ℃)尤其負溫條件下時，必須要選用電熱棒、電暖風等工具對錨栓孔和施工面提前施加防凍、加熱措施，漿體攪拌時可將水加熱至15～30 ℃灌漿施工完成后，為了提前達到設計強度，一般采用棉絮包裹、暖風機吹熱風(溫度≥30 ℃)等方式進行保溫養(yǎng)護[5]。

(3)支座拆模

模板拆除需滿足灌漿料硬化并達到設計強度的要求，不能提前拆除。拆模過程中，一方面要檢查是否存在因漏漿和拆模不當對砂漿層造成破損，另一方面也要檢查支座污損及表面防銹漆涂刷，如果存在以上現(xiàn)象，此時一定要采取補漿、清除及補漆等處理措施。

3.3 鋼梁安裝

(1)鋼梁吊裝

鋼梁吊裝應結(jié)合鋼節(jié)段的結(jié)構(gòu)形式和重心選擇合適的吊裝方式，本工程采用四繩起吊、吊裝點對稱設置的方式，鋼絲繩與水平方向的夾角應不小于60°。結(jié)合現(xiàn)場實際情況，選擇滿足要求的吊車、鋼絲繩、卸扣和吊耳進行節(jié)段吊裝。梁段吊耳安裝時應將吊耳安裝到梁段強結(jié)構(gòu)位置，盡量分布在三維模擬計算出的梁段重心上。吊裝過程中，如出現(xiàn)偏重現(xiàn)象使梁段傾斜，應通過卸扣調(diào)整鋼絲繩長度使其處于水平狀態(tài)。選擇鋼絲繩和卸扣時，需要考慮計算安全系數(shù)和不均勻系數(shù)的影響，確保吊裝安全。

(2)鋼梁架設

安裝好臨時支架，整個吊裝分12種工況，依次選擇旋轉(zhuǎn)半徑、額定起重量、負載率均滿足相應工況需求的履帶吊按如下順序進行吊裝：ZA-1～ZA-6、YH-1～YI-7，ZB-1～ZB-2、ZC-1～ZC-2、YG-5～YG-7，ZB-3～ZB-4、ZC-3～ZC-4、YG-3～YG-4，YA-1～YA-2、YH-1～YH-2、ZH-1～ZH-2，YB-1a～YB-2a、YB-1b～YB-2b、ZG-5b～ZG-6b，YB-3a～YB-4a、YB-3b～YB-4b、ZG-3b～ZG-4b，YB-5～YB-7、ZG-1～ZG-2，YC-5～YC-7、YF-6～YF-7，YC-1～YC-4、YF-1～YF-5、ZC-1～ZC-6、ZG-3～ZG-6，YD-5～YD-7，YD-1～YD-4、ZE-1～ZE-6，YE-1～YE-7、ZF-1～ZF-6。

(3)鋼梁焊接

①焊接準備：焊接前必須先進行工藝評定試驗并出具報告，據(jù)其確定焊接工藝，焊接過程中不能擅自修改焊接參數(shù)。焊接前，需要對所有焊縫的銹跡、油漬和預涂底漆進行清理，清理范圍為焊縫兩側(cè)20～30 mm，以出現(xiàn)金屬光澤為合格標準。當環(huán)境溫度低于5 ℃或板厚大于30 mm時，鋼板焊接前應采取預熱措施，焊接作業(yè)指導書有具體要求時，預熱溫度應符合其要求，否則應設為80～150 ℃。

②定位焊：正式焊接前，應先進行定位焊。定位焊焊縫長度為50～100 mm，間距400～600 mm，焊腳尺寸不應大于設計焊腳尺寸的1/2。定位焊縫和正式焊縫應采用一樣的焊接工藝，必須滿足相關(guān)質(zhì)量要求，不能出現(xiàn)夾渣、焊瘤、裂紋等問題，有裂紋的部分應該在確保焊件裝配尺寸正確的情況下進行修復，并將有裂紋的焊縫拆除。

③焊接施工：梁段吊裝就位后，系統(tǒng)檢查底板和相鄰梁段面板間的拼接情況，主要包括間隙尺寸、吻合程度以及接頭坡口尺寸、臨時連接件定位等方面，確保面板吻合間隙與成橋線型一致。所有對接焊縫應在起、熄弧處分別設置一對引(熄)弧板[7]。焊接完成后，對熔渣進行清理，一般選用氣割的方法將兩端引板切除，保證切口平滑順直，不能對母材造成損傷；同時，拼接處縱向與垂直應力方向的對接焊縫也許進行打磨處理，保證勻順；所有焊縫按相關(guān)要求采用超聲波、磁粉或射線檢驗。

3.4 高強螺栓施工

(1)施工準備

施工前應進行施擰工藝性試驗，測量能夠?qū)εぞ叵禂?shù)產(chǎn)生影響的因素，包括扭矩系數(shù)、預拉力損失、溫度與濕度四項，根據(jù)試驗結(jié)果設定施擰扭矩，擰緊后還需再次檢查扭矩，同時對每批連接板板間的滑動摩擦系數(shù)等參數(shù)進行復驗[6]。組裝前，對連接板摩擦面進行清理，以免減小其抗滑移系數(shù)，主要去除油跡、污垢，以及板邊、孔邊的毛刺、飛邊和其他附著物。高強度螺栓的初擰和終擰是施工過程的重要環(huán)節(jié)，為便于操作管理和施工質(zhì)量控制，本工程均選用定扭矩電動扳手。電動扳手電源應設專用電源線，同時為了確保擰栓過程的電壓始終保持在200～220 V之間，有必要配備穩(wěn)壓設備，其輸出電源線長度應控制在15 m以內(nèi)，防止造成電壓損失。

(2)高栓安裝

穿放螺栓前，先將高強螺栓孔內(nèi)的灰塵、銹跡全部清除，確保栓孔潔凈。實際安裝過程中，如果遇到螺栓不能順利穿放的栓孔，此時嚴禁強行傳入，必須采用與栓孔同等直徑大小的鉆頭或絞刀進行修整或擴孔，將調(diào)整情況記錄備案，嚴禁采用氣割方式擴孔[7]。修整或擴孔前，必須先將栓孔周圍的螺栓擰緊，不留間隙，避免因其產(chǎn)生的鐵屑進入板層縫。高栓安裝時，應在螺母和螺栓頭兩側(cè)各設置一個墊圈，注意墊圈方向，有倒角的一面應分別朝向螺母支撐面和螺栓頭[8]。

(3)高栓緊固

①高栓初擰

初擰前應檢查拼裝部位的高栓是否符合規(guī)定，檢查螺栓規(guī)格、螺母及墊圈方向、螺栓朝向是否符合要求，檢查無誤后先用套筒扳手將高強度螺栓作一般擰緊，并做標識(標識為一個白點，標記在螺母側(cè)螺栓中心)，再用相應的初擰電動扳手，自中間向兩邊、自中排向邊排上下層對稱初擰，施擰的同時要跟蹤對稱卡游，避免螺栓隨螺母轉(zhuǎn)動。

初擰完成后，用白色油漆筆對該接頭已初擰高栓劃線做標記并檢查，采用0.3 kg小錘敲擊螺母一側(cè)，手按住相對的另一側(cè)，如顫動較大者為不合格[9]，應予復擰，復擰扭矩等于初擰扭矩。同時用0.3 mm塞尺插入桿縫，插入深度小于20 mm者為合格，合格后劃線標識。

②高栓終擰

終擰前應檢查初擰是否符合要求及有無漏擰的高栓，符合要求方可進行終擰。終擰的方法及施擰順序與初擰基本相同，終擰完成后，用紅色油漆筆在螺栓端部做終擰標記，并詳細記錄終擰日期、終擰扭矩、扳手編號、天氣情況和施擰人員等相關(guān)信息備查[10]。

在終擰完成4～24 h內(nèi)，須對終擰情況進行檢查。實際操作時一般選用緊扣法[11]，在螺母棱角處用畫針劃線并延伸至墊圈，用標定好的數(shù)顯扳手再次擰緊螺栓，讀取螺母劃線相對于墊圈劃線剛剛轉(zhuǎn)動時的扭矩值，偏差不超過檢查扭矩值的5%為合格。

3.5 壓重混凝土施工

鋼板梁壓重采用鐵砂混凝土，在鋼板梁制造時，為便于壓重混凝土澆筑，頂板壓重區(qū)每個箱式設置一個500 mm×260 mm的澆筑孔，全部澆筑完畢后，封閉此部分預留孔。壓重混凝土共計293 m3，其中左幅126 m3，右幅167 m3，壓重鐵砂混凝土在商混站拌制，通過混凝土罐車在規(guī)定時間內(nèi)送至施工現(xiàn)場，經(jīng)混凝土泵輸送至指定位置。

4 結(jié) 語

武漢青山長江公路大橋建設規(guī)模大、技術(shù)含量高、環(huán)境復雜，需要跨過吳沙大道上的乙烯管廊Jd-32～Jd-41。結(jié)合現(xiàn)場實際條件及特點，制定了跨乙烯管廊橋鋼板梁施工方案，綜合考慮了施工的經(jīng)濟性、合理性、安全性和可靠性，確保了跨乙烯管廊橋施工的順利進行。該橋已于2018年12月完成，實踐證明前期施工方案的選擇是正確、合理的，可為今后其他類似工程提供借鑒。