跨既有線鋼混組合梁鋼結(jié)構(gòu)分段吊裝施工技術(shù)分析

夏妮娜

（江西省公路工程有限責(zé)任公司，江西 南昌 330000）

0 引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展，基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)速度日益加快，山區(qū)高速公路等項(xiàng)目正在如火如荼地進(jìn)行，其中山區(qū)高速公路拼接及跨設(shè)施、線路施工情況較多。因山區(qū)地勢起伏大，地質(zhì)溝壑穿插、地形險(xiǎn)隘，會(huì)增加線路施工的難度，為滿足跨徑的整體要求，可采用鋼混組合梁形式，確保施工順利進(jìn)行。施工過程中，需要對施工因素進(jìn)行綜合考量，評估橋梁荷載、地基承載力等，在保證確保施工質(zhì)量與安全的前提下，快速完成鋼結(jié)構(gòu)安裝，提升施工效率。

1 工程概況

某山區(qū)高速公路項(xiàng)目位于省級要道，其中F 匝道為整體式橋梁，起到貫通南北交通的重要作用。橋長627.63m，橋?qū)?0m，梁高2.5m，第21 跨為鋼混組合梁。該橋上跨既有高速公路，跨徑為42m。施工過程中梁體鋼材選用型鋼+混凝土，型鋼規(guī)格和使用數(shù)量如表1 所示。

表1 組合鋼梁型鋼材料清單

該項(xiàng)目整體施工難度大，鋼結(jié)構(gòu)吊裝是施工中的重難點(diǎn)。由于該橋梁第21 跨位置特殊，位于既有高速公路正上方，加之兩端頭在陡壁處，臨時(shí)搭建支護(hù)結(jié)構(gòu)難度較大。此外，鋼混組合梁在F 匝道橋位置，體型和重量均比較大，難以吊裝（該處橋高46m，吊車無法在橋下施工）。綜合上述情況，需借助汽車吊采取分段吊裝方式，夯實(shí)鋼結(jié)構(gòu)施工基礎(chǔ)，以確保施工順利進(jìn)行。

2 跨既有線鋼混組合梁鋼結(jié)構(gòu)分段吊裝施工思路

結(jié)合施工現(xiàn)場吊裝需求，需要合理拆分F 匝道橋鋼混組合梁，將鋼結(jié)構(gòu)主梁分為不同的吊裝節(jié)段（見表2），并能采用工廠分段制造方法。既有高速公路左右幅中間地勢平穩(wěn)，可搭設(shè)1 處臨時(shí)支架，確保整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。鋼結(jié)構(gòu)分段運(yùn)至既有高速公路對應(yīng)橋位處，臨時(shí)封閉部分道路，借助吊車進(jìn)行施工，吊車將結(jié)構(gòu)起吊至臨時(shí)支架上，為后續(xù)施工提供保障。

表2 分段吊裝明細(xì)

3 跨既有線鋼混組合梁鋼結(jié)構(gòu)分段吊裝施工技術(shù)

3.1 測量放樣

在跨既有結(jié)構(gòu)箱梁分段吊裝施工中，需落實(shí)好測量放樣，以保證吊裝施工品質(zhì)和效率。在具體實(shí)踐中，可借助全站儀進(jìn)行放樣，確保鋼混組合梁施工的規(guī)范性，在放樣階段測出臨時(shí)支架的具體參數(shù)值。此外，在支座墊石中心點(diǎn)做好相應(yīng)的標(biāo)記，明確沉降觀測點(diǎn)的位置。上述步驟完成后，要借助精準(zhǔn)的水準(zhǔn)儀復(fù)核標(biāo)高等參數(shù)，復(fù)核已經(jīng)安裝的節(jié)段，確保安裝位置精準(zhǔn)無誤，為后續(xù)施工提供保障[1]。

3.2 臨時(shí)支架基礎(chǔ)施工

測量放樣結(jié)束后，要對場地回填平整，并有效夯實(shí)。臨時(shí)支架基礎(chǔ)施工前還需要檢測場地承載力。結(jié)合施工技術(shù)要求，若承載力小于300kPa，說明臨時(shí)支架基礎(chǔ)處理不到位，無法滿足后續(xù)施工需求，需對地基實(shí)施換填處理。

臨時(shí)支架基礎(chǔ)施工要點(diǎn)如下：

第一，對支架基礎(chǔ)實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)硬化（采用C30 混凝土夯實(shí)），提高地基承載力，基礎(chǔ)內(nèi)設(shè)兩層鋼筋，強(qiáng)化支撐效果，鋼筋同排間距20cm，預(yù)埋地腳螺栓，為后續(xù)的支架搭設(shè)提供保障。支架材質(zhì)為Q235B，施工中采用標(biāo)準(zhǔn)節(jié)搭設(shè)，各節(jié)段采用法蘭盤連接，且單個(gè)法蘭需要配備8 個(gè)高強(qiáng)螺栓，以形成一定的支撐力。

第二，為強(qiáng)化施工效果，消除吊裝施工質(zhì)量隱患，要求施工中所用材料具備較高的耐久性，減少結(jié)構(gòu)腐蝕風(fēng)險(xiǎn)。鋼結(jié)構(gòu)等材料附帶產(chǎn)品合格證及相關(guān)性能檢測報(bào)告方可進(jìn)場。此外，要結(jié)合行業(yè)規(guī)定實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)的抽樣復(fù)檢[2]。

3.3 吊裝施工

3.3.1 吊裝準(zhǔn)備

吊裝前的準(zhǔn)備工作包括以下內(nèi)容：

第一，搭設(shè)臨時(shí)支架，并通過相關(guān)質(zhì)量驗(yàn)收。對150t 汽車吊、吊裝使用的鋼絲繩等設(shè)施進(jìn)行安全性檢測，減少施工風(fēng)險(xiǎn)[3]。需要對吊裝方案、安全措施等進(jìn)行交底，明確相關(guān)技術(shù)參數(shù)。吊車及鋼結(jié)構(gòu)運(yùn)輸車要停放在服務(wù)區(qū)（指定位置）。

第二，由于吊裝施工十分復(fù)雜，因此在正式吊裝前需封閉現(xiàn)有高速公路，提前發(fā)布施工信息，并聯(lián)系相關(guān)部門有效疏導(dǎo)交通。

第三，施工區(qū)域封閉后，要對支座位置進(jìn)行精準(zhǔn)放樣，以準(zhǔn)確確定吊車支腿位置，為后續(xù)施工提供便利。結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，采用2m×2m×0.04m 的鋼板材料作為支腿墊板較為可靠，可確保受力均勻，消除施工風(fēng)險(xiǎn)。

3.3.2 試吊

采用150t 汽車吊完成整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)節(jié)段吊裝，每節(jié)段吊裝前需先要進(jìn)行試吊，確保吊裝的合理性。試吊技術(shù)要求：2 臺吊車落鉤，同時(shí)系好鋼絲繩，經(jīng)檢驗(yàn)合格吊車緩慢起鉤，待受力在40t 左右時(shí)，吊車停止動(dòng)作，停頓1～2min 無異常后，繼續(xù)完成后續(xù)操作。起重機(jī)起重量要求如下：

式（1）中：Q1、Q2為額定起重量；Q梁為箱梁的重量；Q索具為索具的重量；常數(shù)K為起重機(jī)降低系數(shù)。

此外，吊裝用鋼絲繩校核同樣不容忽視。設(shè)單根鋼絲繩的實(shí)際拉力為F1、F2，主梁為對稱吊裝，平衡方程如下：

式（2）中：F1、F2分別為單根鋼絲繩的實(shí)際拉力；T為單根鋼絲繩在吊裝階段的作用力。由于F1、F2和箱梁的吊裝夾角為60o，已知起重重量為53.5t，結(jié)合公式=G=535N，最終推導(dǎo)出單根鋼絲繩在吊裝階段的作用力T為308.89kN。

3.3.3 正式吊裝

右線鋼結(jié)構(gòu)吊裝時(shí)，要明確運(yùn)輸順序，結(jié)合表2，正確的順序?yàn)锳-l、A-2、A-3，借此保障施工合理性，強(qiáng)化分段吊裝施工效果；左線鋼結(jié)構(gòu)吊裝要秉持同樣的方法與原則，科學(xué)調(diào)整運(yùn)輸順序，正確順序?yàn)锽-1、B-2、B-3，借助分層和分段吊裝，搭建固定的鋼結(jié)構(gòu)。在實(shí)際吊裝過程中，需復(fù)核其軸線位置及標(biāo)高等，確保設(shè)計(jì)符合要求，達(dá)到理想施工狀態(tài)。鋼結(jié)構(gòu)安裝后（至臨時(shí)支架），吊車緩慢卸力，在此過程中需做好變形監(jiān)測和沉降量估算等工作[4]。配置鋼筋時(shí)，為滿足截面承載的具體要求，需精準(zhǔn)計(jì)算截面抗剪承載力，計(jì)算公式如下：

式（3）中：vd為截面抗剪承載力；vcs為截面內(nèi)鋼筋共同的承載力（kN）；vsd為截面相交位置彎起鋼筋的承載力（kN）；vpd為預(yù)應(yīng)力彎起鋼筋的承載力（kN）。結(jié)合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)可知，當(dāng)參數(shù)γ取值為1.1 時(shí)，最大剪力應(yīng)為747.6kN，T 梁剪應(yīng)力要想滿足設(shè)計(jì)要求，原則上不應(yīng)大于1.1×747.6kN。

在鋼桁架吊裝過程中，應(yīng)遵循科學(xué)吊裝原則，即先遠(yuǎn)后近、先兩側(cè)后中間。將兩側(cè)的鋼桁架先行吊裝到位，同時(shí)落實(shí)好標(biāo)高復(fù)測，借助全站儀測量鋼桁架的實(shí)際位置，確保施工位置精確。在此基礎(chǔ)上，調(diào)整鋼桁架位置，確保誤差在允許范圍內(nèi)。完成調(diào)整作業(yè)后，在上下弦處設(shè)置并拉緊纜風(fēng)繩，以調(diào)整鋼桁架的垂直狀態(tài)，使其始終保持穩(wěn)定，之后再對鋼桁架進(jìn)行吊裝，提高吊裝作業(yè)質(zhì)量和效率。

3.4 縱、橫向接口焊接

在鋼結(jié)構(gòu)分組吊裝施工中，焊接環(huán)節(jié)至關(guān)重要，影響整體架構(gòu)的穩(wěn)定性?？v、橫向接口焊接為重要焊接內(nèi)容，需采用CO2氣體保護(hù)焊方式，提升焊接質(zhì)量。焊接順序十分重要，要先進(jìn)行縱向接口焊接，待質(zhì)量達(dá)標(biāo)后，再實(shí)施橫向接口焊接，以提高整體焊接效果。焊接完畢要進(jìn)行焊縫外觀檢測，確保焊縫整齊，無質(zhì)量隱患。經(jīng)檢查外觀合格，可借助無損檢測方法深度評估鋼結(jié)構(gòu)的整體狀態(tài)。上翼緣板頂面是重要部位，原則上不得進(jìn)行涂裝，因此在安裝前要做好除銹工作，為后續(xù)施工提供保障。

超聲無損檢測原理如下：

式（4）中：L 為探傷距離長度（m）；C 為超聲波傳播速度（m/s）；T 為發(fā)射到接受的時(shí)間（s）。

分段吊裝焊接質(zhì)量控制要點(diǎn)如下：

第一，鋼桁架定位焊接時(shí)，為達(dá)到理想的施工效果，在鋼桁架分段吊裝并到達(dá)指定位置后，要先進(jìn)行找平和調(diào)整。分段接口處坡口位置，保障焊接效果。

第二，上述環(huán)節(jié)結(jié)束后，可實(shí)施定位點(diǎn)焊。為避免焊接變形，在點(diǎn)焊過程中應(yīng)合理確定焊接順序，并科學(xué)調(diào)整坡口角度，以有效降低焊接殘余應(yīng)力，保障焊接施工順利實(shí)施。此外，焊接前預(yù)熱可提升焊接質(zhì)量和實(shí)操效率。

第三，焊接鋼桁架構(gòu)件時(shí)，應(yīng)采用多道焊接工序，并保證各工序的質(zhì)量，焊接后應(yīng)仔細(xì)檢查，存在質(zhì)量問題應(yīng)及時(shí)返工。

3.5 變形監(jiān)測

在分段吊裝施工中，變形監(jiān)測不容忽視。需明確沉降位置觀測點(diǎn)和水準(zhǔn)基點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上選擇適宜的測量方法，確保監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性，為施工方案的完善提供科學(xué)依據(jù)。

目前常用的變形監(jiān)測方法有兩種：一是適合小規(guī)模監(jiān)測的人工監(jiān)測方法，二是自動(dòng)化水平較高的自動(dòng)監(jiān)測法。人工監(jiān)測法需借助相關(guān)儀器展開，監(jiān)測較為精準(zhǔn)，但整體效率難以提升；自動(dòng)監(jiān)測法是一種自動(dòng)化、全方位的橋梁變形遠(yuǎn)程監(jiān)測技術(shù)，且能克服外界因素的干擾，監(jiān)測精準(zhǔn)度與效率較高。

結(jié)合相關(guān)經(jīng)驗(yàn)可知，自動(dòng)監(jiān)測法較為先進(jìn)，在橋梁的短期監(jiān)測中比較有優(yōu)勢。自動(dòng)監(jiān)測法最具特點(diǎn)的是可以借助GPS 變形測量技術(shù)完成實(shí)際工況評估。在GPS 變形測量期間，通過定位技術(shù)和衛(wèi)星導(dǎo)航對橋梁變形進(jìn)行監(jiān)測，能夠?qū)崿F(xiàn)全天候不間斷監(jiān)測，便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)問題，準(zhǔn)確評估施工品質(zhì)。GPS 變形測量技術(shù)的具體操作如下：在橋梁的某一參考點(diǎn)上放置1 臺接收器，用以收集和分析結(jié)構(gòu)變形參數(shù)，幫助技術(shù)人員掌握橋梁結(jié)構(gòu)變形值，為施工方法優(yōu)化提供重要參考。

除了GPS 變形監(jiān)測技術(shù)，還可以采用激光圖像變形監(jiān)測法進(jìn)行輔助，以掌握動(dòng)態(tài)的結(jié)構(gòu)信息。實(shí)際監(jiān)測過程中，激光光束隨著橋梁變形移動(dòng)，當(dāng)固定在某一點(diǎn)位時(shí)，技術(shù)人員可借助光電接收器采集重要的激光信號，分析結(jié)構(gòu)的變形趨勢，同時(shí)結(jié)合光斑偏移情況得出變形程度與范圍的參考值。

4 結(jié)語

案例項(xiàng)目施工條件復(fù)雜，F(xiàn) 匝道橋鋼混組合梁需要跨越既有高速公路施工，施工技術(shù)難點(diǎn)較多。經(jīng)過多次現(xiàn)場勘查，最終選用最佳吊裝方案及運(yùn)輸方式。同時(shí)，在分段吊裝施工中，全面落實(shí)技術(shù)要點(diǎn)與溝通協(xié)調(diào)工作，對交通進(jìn)行封閉管制，并對鋼結(jié)構(gòu)吊裝過程進(jìn)行全程跟蹤，保證了施工品質(zhì)。