大跨度钢拱桥整体吊装施工关键技术研究.pdf

第 3 期（总第 146 期）2023-09-25嘉定新城远香湖会客厅整体品质提升项目对原设计的沪宜公路钢拱桥位置进行了调整，平面位置向湖中平行移动约4 m，跨度增加到48 m。这一调整使主跨钢拱梁的安装施工难度增加。由于场地条件受限，超过600 t的起重机无法展开作业，而采用常规施工方法，不但影响施工进度且成本过高。1 工程概况沪宜公路桥位于上海市嘉定区远香湖公园 J 区，沪宜公路与天祝路交叉口西南侧约100 m处，周边各类管线密集、早期永久结构物承载标准受限、实际场地狭窄、新建场地周围地形受限。沪宜公路桥桥梁上部结构采用箱型断面钢板梁；下部结构采用埋置式桥台，墩台桩基础均为800 钻孔灌注桩，共计 16 根。具体布置及数据见表 1、表 2 和图 1、图 2、图 3。表 1 沪宜公路桥概况表项目名称桥面净宽斜交角度桩基根数每根桩长沪宜公路桥6 m016 根28 m两侧引道总长钢梁总重钢筋混凝土12 m104.973 t33.791 t264 m表 2 沪宜公路桥钢梁厂家细化设计单件结构尺寸和重量序号编号单重/t数量单件重量/t结构尺寸/mm1GQ131.254131.25415 3113 5002 0752GQ232.581132.58115 3133 5002 0753GQ3 北岸桥台埋件4.74714.7472 7913 5002 0754GQ431.644131.64414 7983 5002 0755GQ5 南岸桥台埋件4.74714.7472 7883 5002 0756GQ1 GQ2 GQ4组合件95.44645 4223 5002 075大跨度钢拱桥整体吊装施工关键技术研究 武 政摘 要随着城市现代化迅速发展，大跨径桥梁在公路和城市道路中越来越重要。其中薄壁钢箱梁桥集合了箱型截面抗弯抗扭刚度大，同时具有钢结构强度高、自重轻、施工工期短、安装方便快捷、美观等优点，已然成为大跨径桥梁的主要结构形式。文章以嘉定新城远香湖会客厅整体品质提升项目为例，着重对大跨度钢拱桥整体吊装施工关键技术进行研究和分析。关键词 大跨度 钢拱桥 整体吊装市政设施管理Shizheng Sheshi Guanli工程管理环境安全保障措施，确保实现“工程优质、环境优美”的目标。参考文献1 黄怿杰.大断面类矩形顶管下穿既有箱涵粘弹塑性安全控制研究 D.同济大学,2018.2 杨转运.市政项目中长距离顶管工程若干问题探讨 J.非开挖技术,2008,25(1):102-106.3 黄永春.超大直径混凝土顶管长距离顶进施工控制措施J.城市道桥与防洪,2018(7):5.4 薄利.大直径铁路盾构机始发施工技术J.城市建设理论研究:电子版,2014(8):1-6.5 韩建东.超大断面矩形顶管浅埋过河施工技术J.工程技术研究,2019,4(10):2.6 李响.浅谈大管径的浅覆土顶管施工 J.四川水泥,2017(6):2.（作者单位：上海建工一建集团有限公司，收稿日期：2023-07-05）-30-第 3 期（总第 146 期）2023-09-25图 2 桥台处断面图图 3 钢梁断面图2 吊装方案选择在重新确定设计方案后，钢梁加工厂家进行了钢拱梁结构细化，主跨拱形钢梁的吊装成为沪宜公路桥施工的难点。方案1：按常规满堂支架法施工，在河道中架设安装支架，拱形钢梁GQ1、GQ2、GQ4三段运输至现场后，吊装至支架上拼装焊，与桥台埋件钢梁焊接成整体。此方案需在河道上搭设满堂支架，打钢管桩做支撑，仅此项工作工期将延长 1 个月，无法满足合同工期要求，且成本超出较大，故本方案不可行。方案 2：临时支架 GQ1、GQ2、GQ4 三段拼装整体吊装方案，在南岸桥头地面搭设钢管脚手架拱形胎架。拱形钢梁 GQ1、GQ2、GQ4 三段运输至现场后，用 200 t 汽车吊装至支架上拼装焊，然后由600 t 大吨位起重机将GQ1段GQ2段GQ4段整装段起吊后北移至构件最北端头距离北桥台 14 m 处，将钢梁一端落在南岸桥台上的临时支架上，同时完成北侧300 t汽车吊挂钩起吊与600 t大吨位起重机换钩。600 t大吨位起重机再重新挂钩南岸临时支架处钢梁吊点后，600 t大吨位起重机和300 t汽车吊抬吊完成安装，与桥台埋件钢梁焊接成整体。方案 2 需在南岸桥头地面搭设钢管脚手架拱形支架，南岸桥台上搭设临时支架（完成吊点转换，同时变单吊成抬吊），工期可控制在 7 d 内，且成本超出不大，故选择方案 2。3 重点控制环节及准备3.1 施工便道和场地3.1 施工便道和场地南北两岸为杂填土地基，地基承载力设计值 fd武 政：大跨度钢拱桥整体吊装施工关键技术研究市政设施管理Shizheng Sheshi Guanli图 1 沪宜公路钢桥平面、立面图-31-第 3 期（总第 146 期）2023-09-25为 85 kPa。在 GQ3、GQ5 钢梁预埋和沪宜公路桥桥台施工完成后，即可安排便道及场地准备工作。（1）在两岸桥头 30 m18 m 汽车吊起吊占位区换填 150 cm 厚破碎的混凝土块和砖块填筑基础后满铺 20 mm 厚钢板，在汽车吊每个支腿处设置4.5 m2.5 m0.20 m 路基箱板。（2）修筑长约 450 m 的专用施工便道，便道顶宽 4 m，换填 60 cm 厚破碎的混凝土块和砖块填筑基础后满铺 20 mm 厚钢板，设备和材料可运至结构部位。（3）在南岸桥头填筑拱形钢梁 GQ1、GQ2、GQ4三段构件组装焊接场地，基础采用厚1.5 m回填建筑碎料，然后采用 20 mm 厚钢板满铺。3.2 钢箱梁加工、组焊拼装平台设计 3.2 钢箱梁加工、组焊拼装平台设计 为保证足够的梁段精度，梁段组焊和预拼装在胎架上一次完成。组装采用“反装法”，以胎架为桥面，各板单元按纵、横基线就位，辅以加固设施以确保精度和安全，见图 4。为使梁段对接时易于调校各板的相互位置，将腹板、纵肋等端部焊缝留200 mm 长暂不焊，待安装架设时再施焊。标准梁段组装按照桥顶板横隔板腹板底板的顺序逐段进行组装与焊接。图 4 钢箱梁总装胎架图3.3 南岸桥头拼装支架3.3 南岸桥头拼装支架在南岸桥台后 50 m5.5 m0.6 m 区域进行换填。从 3.925 m 以上高程开始搭设扣件式钢管脚手架，脚手架搭设高度为 1.04 2.6 m。脚手架顶托可调，其高度按设计高程和线型等数据进行测量控制。基础回填采用建筑渣料分层压实，表面用满铺20 mm 厚钢板进行加强。脚手架的横断面 6 排立杆，立杆之间的横距分布为 1.1 m 0.5 m 1.3 m 0.5 m 1.1 m，步距为0.55 m，立杆之间的纵距为1.0 m，连墙杆设置2 步 2 跨。剪刀撑沿手脚架的架体纵向连续布置，脚手架的搭设高度要求一次搭设完成，四周高度超出当前施工结构高度 1.2 m，详见图 5。沿结构周围和上人马道部位布置安全护栏，并悬挂醒目的安全警示标识，同时，搭设上下交通斜坡道或专用梯道，以确保施工过程中的安全。图 5 钢箱梁 GQ1、GQ2、GQ4 三段现场拼装胎架图3.4 南岸桥台临时过渡钢支撑架3.4 南岸桥台临时过渡钢支撑架钢支架设计方案：主横梁采用双拼 32a 工字钢，与桥台钢筋焊接固定或采用化学锚固定；采用20a工字钢作为纵梁，其上铺10 mm厚钢板。纵梁与主横梁接触部位满焊，钢板与纵梁间隔焊接，每段焊缝长不少于 100 mm，见图 6。图 6 钢箱梁 GQ1、GQ2、GQ4 整装段吊装换吊点临时支架图3.5 吊点设置3.5 吊点设置吊耳设置原则：吊耳板在桥面板与竖向腹板交汇处，每个横断面布置 2 个，每节段布置 4 个，拼装成整体后，其吊点按 4 个布置，吊耳与钢梁采用满焊连接，见图 7。图 7 钢箱梁 GQ1、GQ2、GQ4 整装段吊点图武 政：大跨度钢拱桥整体吊装施工关键技术研究市政设施管理Shizheng Sheshi Guanli-32-第 3 期（总第 146 期）2023-09-254 钢箱梁安装4.1 钢箱梁安装 4.1 钢箱梁安装 4.1.1 钢箱梁梁段的运输钢箱梁运输最长 16.47 m，宽度 3.5 m，需提前在运输前报请政府主管部门审批核准后实施运输。构件运输次序：南岸 GQ1 段、北岸 GQ2 段、合拢段GQ4。运输时间以甲方通知为准。采用3辆17 m长拖车一次运输到现场。在指定的吊装位置停车。4.1.2 GQ1、GQ2、GQ4 三段现场拼装起吊安装顺序依次为：GQ1 GQ2 GQ4。使用200 t汽车吊单次驻位能满足各钢箱梁的安装需要。节段钢箱梁在拼装脚手架上的朝向、高程、空间位置应调整到一致后，才能固定该节段并开始下段的吊装。待全部吊装到位，测量箱梁轴线、空间位置、高程等完全符合设计图纸及规范要求后，开始组焊。4.1.3 整装梁段吊装（1）起吊安装前的准备：在北岸桥台上架设全钻仪和水准仪，根据设计院提供的控制线形，分解到各个安装梁段，安装前调好标高，比设计值高出30 mm，并再次复核，准确无误。在临时支架操作平台上准备好钢箱梁吊装和精确调整所需要的机具和物料。（2）梁段安装：GQ1 段 GQ2 段 GQ4 段整装后用 200 t 600 t 起重机抬吊北移 14 m（向河中），前点 600 t 起重机落钩，钢梁落南岸桥台临时支撑，600 t 起重机换吊点；600 t 起重机换吊点完成后，起吊钢梁沿桥轴线北移至钢梁最北端头距离北岸桥台 14 m 处，钢梁缓慢降落，南端落在南岸桥台临时支撑上；北岸桥头的 300 t 起重机挂钩钢梁北端起吊点，600 t 起重机松钩换吊点；300 t 600 t 起重机抬吊钢梁就位。挂设吊索、吊具，调整梁体、吊钩、吊索，使钢箱梁节段能平衡起吊。满足要求后将钢箱梁吊起约 30 cm，稳载 5 min。钢箱梁安装位置沿桥轴线北移，吊装移动时钢梁缓慢地向北移动，就位时，钢箱梁的中轴线应与桥轴线保持一致，钢箱梁桥台预埋段断面位置与钢箱梁断面也应当保持一致。4.2 钢箱梁施工要点4.2 钢箱梁施工要点（1）钢箱梁梁段空间位置按设计坐标及标高，设左、中、右三点控制，其平面位置用全站仪和 GPS法双控；箱梁标高控制采用在桥台上设水准点，箱梁标高可直接用水准仪测量。（2）梁段吊装避开大风期进行，确保架设钢箱梁的安全。（3）钢箱梁安装采用几何控制控法控制。在起吊本段箱梁前，应先复测两岸桥台预埋箱梁标高和位置。（4）钢箱梁安装过程中，对每阶段吊点及其位置，均安排专人操作，技术人员复核后才能进行下一步作业，如出现特殊情况，应立即停止作业，确保人员、设备安全。在各方面充分准备的前提下，本项目中大跨度钢拱桥的整体吊装在一天内顺利完成。过程中经检查起重机工作正常，试吊后，支腿处路基箱板板面高程变化在预设范围内，在临时支撑转换吊点过程中，钢梁总体平衡，姿态稳定，就位后与南北桥台箱梁埋件对接精度较好地控制在20 mm内，基本达到一次安装就位，较好地控制了吊装风险，圆满完成整体吊装任务。5 结语综上所述，结合工程现场的实际情况，选择应用合适的施工工艺技术，因地制宜，能够保证在有限的工期内完成施工，并确保施工的安全、质量和造价成本满足要求。本次吊装任务在场地受限、结构跨度大、作业半径大、构件重量大、场地较狭小、拱形构件对接精度要求较高、施工难度大等诸多不利因素下，采用多种措施，利用大吨位起重机，同时利用在桥台顶设置临时支撑，成功转换吊点，完成拱形钢梁整体吊装，施工前综合考虑经济、技术等各方面的综合指标，优选施工方案，在保证安全的前提下，降低了工程造价，缩短了工期，为工程顺利圆满完成创造了条件。（作者单位：上海新骏建设集团有限公司，收稿日期：2023-06-30）武 政：大跨度钢拱桥整体吊装施工关键技术研究市政设施管理Shizheng Sheshi Guanli-33-