橋鋼主梁合龍段施工關鍵技術

劉 磊

（中電建路橋集團有限公司，北京 100160）

在橋梁施工中，主梁合龍段技術尤為關鍵，這直接關系著橋梁的整體結(jié)構(gòu)承受力情況，同時也影響著其使用性能?；诖?，本文重點針對銀洲湖特大橋中山至開平高速公路工程江門段主梁合龍段施工關鍵技術進行了詳細分析，旨在為橋梁建設提供一些新思路、新方法，充分掌握技術要點，促進橋鋼主梁合龍段高質(zhì)量施工。

1 工程簡況

本次選取的案例工程主梁使用的是雙荷索面混合模式梁斜拉橋，半漂浮體系，跨徑組合為56.8+131.2+530+131.2+56.8m，邊中跨比約為0.355，整個橋的長度達到了906m。主梁采用的是中跨及邊跨形式，其中中跨梁結(jié)構(gòu)為組合式，邊跨梁則使用的是混凝土澆筑，在中跨與主塔8.74m 位置采用的是鋼混結(jié)合結(jié)構(gòu)。主梁以半封閉箱梁斷面模式為主，其中中心梁的高度達到了3.5m。在A 型索塔斜拉橋中使用了4×24m 斜拉索，中跨索距10.5m，邊跨索距7.2/7.0m，以鋅鋁合金材質(zhì)高強度的鋼絲斜拉索為主。主梁縱向采用半漂浮體系，將粘滯限位阻尼約束裝置安裝于索塔和主梁之間縱向位置。同時還將雙向球鋼支座安裝于主枯的橫向索塔、過渡墩抗風支座、索塔、輔助墩、過渡墩頂?shù)炔煌课弧?/p>

2 合龍段施工方案及重點

2.1 施工方案

邊跨、掛籃懸臂二者的澆筑位置設計有2.00m 的合龍段，其中邊跨合龍段使用了55.9m3的混凝土，當主梁對稱懸澆到合龍位置的時候根據(jù)“邊跨先澆筑、中跨后澆筑的”形式進行施工，溫度、標高、軸線等都要與設計規(guī)范及要求相符。

在主梁施工環(huán)節(jié)，中跨合龍段極其關鍵，重點在于主梁線形、斜拉橋體系轉(zhuǎn)換的有效控制。此段施工時使用的是溫度配合自然合龍的形式，中跨合龍段編號為Z25，長度為6m，重約328.53 噸；重點控制合攏口寬度、東西岸Z24 組合梁中鋼梁端口相對高程、相對軸線，提前根據(jù)實際測量的數(shù)據(jù)，在進行深入分析以后完成施工現(xiàn)場配切操作，在運抵橋位合龍口正下方后利用單側(cè)橋面吊機吊裝，當時間、溫度均處于合適條件下完成龍口嵌入操作，結(jié)合預定溫度完成自然合龍施工[1]。

2.2 施工重點

在邊跨混凝土主梁現(xiàn)澆過程中和組合梁吊裝施工過程中，受施工荷載、風荷載、不平衡荷載等外部作用影響，安全風險高。主橋跨度大，梁段懸澆或吊裝懸臂長，施工精度要求高，大跨徑斜拉橋主梁裝施工，線形控制是施工的重點，也是難點，在施工過程中要采取有效的措施進行控制。主梁采用雙懸臂施工工法進行施工，邊跨混凝土主梁節(jié)段重598t，中跨標準節(jié)段重427t，最大懸臂長度265m。主梁懸臂兩端的節(jié)段不平衡重量的差異對索塔塔柱偏位、主梁結(jié)構(gòu)、塔梁臨時錨固等影響極大，施工控制難度較大。斜拉索施工塔內(nèi)工作空間有限，斜拉索除第一對索錨固在塔柱內(nèi)壁錨固齒塊上，其余塔段均采用鋼錨梁的錨固方式。受鋼錨梁結(jié)構(gòu)的影響，塔內(nèi)作業(yè)空間有限，鋼錨梁影響張拉設備安裝。同時工地起重設備不能滿足斜拉索吊裝要求，本橋斜拉索最大索重27.34t，3#塔、4#塔各布置兩臺塔吊，塔吊型號分別為TC7035 和TC8039，塔吊不能滿足所有斜拉索吊裝上橋需要[2]。

3 施工關鍵技術

3.1 合龍時間及溫度確定

邊跨合龍之前需要48h 監(jiān)測主梁溫度、撓度是否發(fā)生變化，主要是為了更好地選擇最佳的合龍時間。通常情況下合龍時間在凌晨2 時，氣溫較低，但是由于綜合考慮到梁體溫度滯后性明顯，要比環(huán)境溫度更低，所以合龍時間需要推遲一些，可結(jié)合梁體溫度測量實際情況合理地選擇具體時間。根據(jù)合龍日期的安排，查閱、收集近10 年及最近3 年詳細的氣象資料，確定合龍期間每天的氣溫變化情況以及溫差，從而確定合龍溫度（設計合龍溫度20±5℃）。

中跨合龍施工的時候要對12 天左右溫度變化、合龍間隙變化規(guī)律全面掌握，合龍之前還要連續(xù)測量24h的溫度，通常情況下觀測頻率在20：00～8：00 為1 小時一次，其余時段為2 小時一次。主橋技術員需根據(jù)要求采集以下數(shù)據(jù)：采用溫度計測量大氣溫度（23#段完成安裝后即可開始進行，溫度計需要提前購買）；采用點溫計測量鋼梁溫度（23#段完成安裝后即可開始進行，點溫計需要提前購買）。

3.2 合龍段壓重施工

壓重采用鐵砂混凝土預制塊，共計142.2m3。在進行橋面附屬工程施工橋進行壓重混凝土施工。永久壓重鐵砂砼采用預制安裝形式，壓重塊安裝需避開人孔位置，以方便箱內(nèi)縱向通行。為節(jié)省壓重混凝土預制塊安裝時間，采用25t 汽車吊配合，直接將預制塊吊入邊箱內(nèi)進行安裝和放置。在臨時墩壓重施工中根據(jù)施工輔助墩施工圖紙，需在施工輔助墩承臺上布置4000KN 的配重荷載，為減少承臺頂部配重施工荷載加載量，控制預制砼塊的數(shù)量，項目采用鋼管內(nèi)部填砂+預制砼塊進行配重施工。

3.3 邊跨合龍施工

3.3.1 吊架及模板安裝

合龍段兩側(cè)邊跨及懸臂澆筑施工的時候，需要將勁性骨架、鋼板提前埋好，同時還要做好掛籃錨固預留孔。合龍之前觀測溫度變化，明確溫度和合龍段標高長度間存在的關聯(lián)性，進而確定每日最低溫度段，通常情況下觀測周期為7 天。邊跨合攏段施工采用吊架進行施工，吊架兩端均采用精扎螺紋鋼φ32mm 錨固于B24 節(jié)段和邊跨現(xiàn)澆段梁面上。

在安裝底模時的具體流程如下：（1）掛籃底籃整體放到1.5m 以上的高度，主要是為了使合龍段吊籃安裝空間更大，同時作為吊籃安裝的作業(yè)平臺。（2）在預留孔內(nèi)穿入精軋螺紋，安裝橫橋向型鋼，在型鋼上分別安裝縱橋向型鋼以及橫橋向I25a 工字鋼，鋼模板，組成吊架、底模系統(tǒng)。（3）調(diào)整精軋螺紋受力，保證底籃系統(tǒng)與箱梁混凝土保持緊貼狀態(tài)。

3.3.2 合龍鎖定

主梁合龍時臨時鎖定使用的是勁性骨架，具體流程如下：（1）為保證合龍以后梁底線形達到預期效果以及高程、軸線誤差在合理范圍之內(nèi)，需要聯(lián)測3～4個塊件撓度、高程，高差在20mm 之內(nèi)，軸線偏差則在10mm 之內(nèi)。（2）合龍之前48h 觀測主梁溫度、撓度變化情況，確保合龍時間的合理性。（3）勁性骨架安裝、焊接時間要想縮短，需要分為兩步進行，待勁性骨架安裝結(jié)束以后先對一端進行焊接固定，等到合龍的時候再對另一端焊接固定。（4）安裝勁性骨架之前要先放樣，將預埋板頂面雜物清除，保證準確獲取剛接桿安裝具體位置，焊接時和預埋板緊緊相貼。（5）焊接時使用的是點焊工藝，焊接時采取降溫操作，以免對混凝土造成損壞。（6）鎖定焊接勁性骨架之前，將壓重設置于大里程懸臂端。

待邊跨合攏段鋼筋綁扎完成后，先將勁性骨架一端焊接，根據(jù)觀測記錄選擇在一天中平均溫度較低、氣溫變化幅度較小時鎖定合攏段，鎖定后應盡快澆筑合龍段砼，確保低溫合攏。合攏段骨架預埋鋼板采用不小于16mm 鋼板，并設置錨固鋼筋，在箱梁倒角位置設置調(diào)平塊，保證骨架平順。

3.3.3 鋼筋施工

現(xiàn)澆段施工模板主要包含：底模、側(cè)模、端頭模板及人洞模板組成，模板結(jié)構(gòu)形式基本一致，面板采用6mm 鋼板、分配梁為[8（間距不超過40cm），大背帶采用2[14（間距不超過1.2m），模板之間連接采用Φ16 螺栓連接?，F(xiàn)澆段主要有Ф25、Ф22、Ф22、Ф16 及Ф12 規(guī)格的三級鋼筋，共10.895t。鋼筋安裝施工順序為：底板底層橫向鋼筋→底板底層縱向鋼筋→縱向橫隔板主筋、水平筋及拉鉤筋→底板頂層縱向鋼筋→底板頂層橫向鋼筋→底板倒角鋼筋及拉鉤→風嘴主筋安裝及縱向鋼筋→頂板底倒角橫向及縱向鋼筋→頂板底層橫向及縱向→頂板頂層縱向及橫向鋼筋→頂板拉鉤鋼筋。

3.3.4 混凝土施工

邊跨合龍段混凝土約55.9m3，澆筑合龍段混凝土時，根據(jù)新澆筑混凝土重量分級將平均重卸去。合龍段混凝土澆筑時間為每日氣溫較低的時候，確保新澆筑的混凝土始終處在氣溫緩慢上升狀態(tài)下，受壓時便可以達到較好的終凝效果，避免有裂縫。澆筑時首先是安裝底板，然后分層澆筑縱向橫隔板、斜腹板，直至頂板，最后是澆筑頂板，由中間開始澆筑，最后澆筑兩側(cè)。

3.3.5 預應力施工

預應力分為橫梁預應力束和邊跨合攏段通長鋼束，其中合攏段通長鋼束采用單端張拉合攏段錨固形式，砼澆筑前需將鋼絞線安裝到位。

合龍段混凝土凝固7 天以后，強度與設計要求的強度相符，并且大于90%的時候可以進行后續(xù)預應力鋼束的安裝與張拉施工。要按照設計要求規(guī)定的順序進行烘拉。預應力鋼束使用的工藝為逐根穿束、整體張拉，在混凝土強度高達90%的時候才能進行預應力張拉施工，齡期至少保證7 天方可進行，張拉過程實行雙控，鋼絞線錨下張拉控制應力1395MPa，計算彈性模量Ep=1.95×105MPa，管道均采用塑料波紋管。所有粗鋼筋標準強度fpk=930MPa，張拉控制應力744MPa，計算彈性模量Ep=2.0×105，管道均采用內(nèi)徑50mm 的鍍鋅波紋管[3]。

3.4 中跨合龍段施工

3.4.1 施工準備

1.中跨合龍段組合梁在工廠制作時兩側(cè)各留有100 mm 加工余量，運輸前根據(jù)監(jiān)控單位和設計提供的配切數(shù)據(jù)對合龍段進行配切。

2.余量配切后，根據(jù)要求在合龍段上安裝吊裝裝置。

3.合龍段運輸至橋位后，吊裝前將環(huán)口焊接位置進行打磨。Z25 梁段環(huán)口內(nèi)部焊接位置進行打磨。

4.吊裝到合龍口，待溫度合適的情況下準確嵌入至合龍口內(nèi)，通過橋面吊機對鋼梁高程、軸線、平面位置進行合理調(diào)整，然后快速地安裝連接板、合龍段耳板，再將銷軸插入合龍段上勁性骨架的耳板孔，然后將合龍段耳板與鋼梁焊接。精確調(diào)整焊縫間隙，達到施工控制要求。

5.安裝完勁性骨架以后，焊接合龍段焊縫，在溫度變化的影響，勁性骨架承載主要力量，合龍口出現(xiàn)的焊縫大多是無應力狀態(tài)下的。合攏段焊縫采用單面焊頂板對接焊縫，施焊時頂板環(huán)口同時從中間向兩邊對稱施焊（4 個作業(yè)面同時進行，每個作業(yè)面配2 個焊工，共8 名，預計6 小時完成）。（注：6 點半前至少完成頂板焊接）。

6.最后采用箱外貼陶瓷襯墊箱內(nèi)單面焊雙面成型工藝施焊腹板焊縫（兩條環(huán)口四個作業(yè)面同時進行，每個作業(yè)面配1 個焊工，共4 名，預計5 小時完成）。

7.根據(jù)實際量配切并組焊勁板嵌補段。

8.設備：共配備4 臺打磨機，8 臺CO2氣體保護焊接機。（注：需要各增加2 臺備用設備。）

3.4.2 標高軸線初步調(diào)整

中跨合龍之前，需要對已經(jīng)干的梁段線形、索力、橋塔偏位及應力進行監(jiān)測，如果與要求不相符需要第一時間調(diào)整。為保證合龍梁段、兩側(cè)懸臂端頭梁段處于平順連接狀態(tài)，要對中跨合龍口兩側(cè)梁段軸線、高程偏差重點控制；主梁兩個懸臂端變形同步和協(xié)調(diào)性可能存在一定差異，這樣在整個合龍過程中需要對龍口寬度、軸線和高程進行全面關注。應該在Z24#梁段的時候就開始進行鋼梁數(shù)據(jù)的采集工作，溫度、軸線、高程、平面位置等[4]。

3.4.3 合龍梁段起吊

合龍口單側(cè)吊機將中跨合龍梁段起吊的時候，如果與合龍口距離較近，利用吊機的調(diào)位裝置和手拉葫蘆，保證合龍梁段能夠準確無誤地嵌入合龍口內(nèi)。起吊至合龍口底部位置這一操作可以在白天完成，待晚上實測合龍口寬度比鋼梁寬度寬2cm～3cm 時，可將合龍段慢慢吊入合龍口。

3.4.4 合龍梁段調(diào)位及焊接

待合龍段與兩側(cè)縫寬符合要求以后，立即用勁性骨架鎖定Z25 梁段和其兩端的Z24 梁段，完成鎖定后在同一溫度時間段內(nèi)快速解除塔梁縱向限位（縱向阻尼器，豎向支座鎖定，橫向抗風支座縱向鎖定，拉壓桿割除），割除過程中對東西岸兩側(cè)進行同時焊接。日出之前至少完成腹板焊接。（注：兩側(cè)不同時焊接根本無法完成腹板焊接工作，監(jiān)控意見需進一步溝通）。

4 結(jié)語

我國經(jīng)濟增長速度日益加快，交通基礎設施建設工程涌現(xiàn)，橋梁作為重要的基礎設施建設，由于其施工難度較大，施工環(huán)境惡劣，所以對于各個層面的施工要求也會更高一些，除了要美觀舒適以外，更重要的是安全問題。而本文通過對銀洲湖特大橋中山至開平高速公路工程江門段邊跨及中跨合龍段兩個關鍵節(jié)點的技術要點進行分析，詳細闡述了每一個重要環(huán)節(jié)，旨在為其他類似工程的實施提供可以借鑒的思路[5]。