中交路桥华北工程有限公司 北京市 101100
摘要：伴随着我国近年来高速公路飞速发展，跨既有高速公路施工逐渐增多，钢箱梁凭借自身施工步序少，工期快，对周围环境影响小的优点越来越多的用于跨既有高速公路段落施工，本文借助跨京沪高速公路钢箱梁架设施工为例，研究介绍在车流量大，可施工区域窄且无法进行全封闭施工条件下的大跨度跨既有高速钢箱梁架设施工的技术方法，并对跨既有高速钢箱梁现场节段拼装、焊接和安全保通防护等控制措施进行阐述和分析。
关键词：跨高速、钢箱梁；节段；拼装
1工程概况
首都环线高速公路采于高架桥位于北京市大兴区，其中主线89#-92#墩跨越京沪高速公路采用钢箱梁结构，钢箱梁设计为三跨50+75+46m的跨径布置，共171m。半幅桥面宽为16m，采用三箱单室直腹板连续钢箱梁，梁高2-3.5m。钢箱梁桥面板横坡与桥面横坡一致，底板水平设置，腹板垂直于底板，箱内设横隔板,箱间设置横向联系，设计重量3500.538t。由于跨高速施工的限制条件较多，钢箱梁架设的施工工艺的确定决定着工程是否能够顺利实施，经过仔细研究，跨京沪高速钢箱梁施工决定采用搭设临时支墩、分段拼装的方案，最大程度的减少了对京沪高速通行的影响，同时也取得了较好的经济效益和社会效益。
2方案设计比选
由于京沪高速是进出北京的重要通道，原设计为双向四车道，具有可施工区域窄，车流量大且无法进行全车道全封闭施工的施工难点；上跨京沪高速段落钢箱梁设计为75m跨径，跨径大，质量重，但由于可施工区域受限，无法采用特大型吊车进行整段吊装，根据现场施工情况，经论证决定采用设置临时支墩，将主梁分节段拼接的施工方案，该方案具有以下优点;
2.1加工运输存放方便
钢箱梁节段划分后，单节段钢箱梁长度变短，质量变小，加工工艺简化，运输方便，临时存放场地较整段相比占用用地减少，提高了施工存放可操作性。
2.2减小施工区域，减小对既有高速影响
针对跨高速施工特殊性，采用高速两端和中央隔离带架设临时支墩的方式分节段拼接架设，采用两台350吨吊车进行配合吊装，使施工占用既有高速车道减少到了最小，保证了既有高速公路至少双向两车道通行，将施工对既有高速的影响减少到了最小。
2.3施工灵活性、连续性、安全性好
将钢箱梁分节段拼装可满足各工序流水作业和交叉作业施工，各钢箱梁节段拼装焊接影响小，采用临时支墩的形式，组装方便、安全快捷，钢箱梁对位时调整也比较容易，具有较好的连续施工性和灵活性，且分段吊装采用的吊车吨位小，站位对场地要求不高，安全性与较大跨径钢箱梁吊装相比有更大的保证性。
3临时支墩选型
跨京沪钢箱梁支架布置采用高速两侧和中央隔离带位置搭设钢管临时支架，临时支架位置若是回填土或原基坑回填位置处，先用挖掘机除去回填土和软弱土层，用山皮石或6%灰土回填并夯实（使地基承载力达到250KPa以上）。地基处理完成后浇筑C25混凝土长方形基础，支架基础采用混凝土扩大基础，尺寸为：3900*3100*600mm，在基础顶面预埋1000*1000*20mm钢板，便于与钢管焊接固定。根据现场实际情况及钢箱梁加工分段的情况，在梁段接口处搭设临时支架。支架由支架基础、钢管立柱、横梁及横斜撑组成。支架采用φ800×10mm钢管搭设，每个接口处搭设6组钢管支架，支架搭设在腹板正下方，每组支架由四根钢管组成，横撑采用20#槽钢，斜撑采用16#槽钢，钢管横向布置40b双拼工字钢分配梁，分配梁上布置钢管砂筒。
临时支墩总体平面布置图
支架三维示意图
4钢箱梁现场节段拼接安装技术
跨京沪高速钢箱梁上跨既有京沪高速段主梁长度为75m，梁底距离京沪高速路面净空大于5.5m；根据现场实际情况，施工采用地基处理→临时支架→钢梁成品运输→钢梁吊装→钢梁节段拼装→钢梁喷涂→临时支架拆除的施工工艺，吊装前进行高速交通导改，保证施工时的通行安全。
钢箱梁吊装拼接时采用汽车吊按临时支座搭设跨度自小桩号方向往大桩号方向进行节段拼接安装，纵向节段接头位置设置在临时墩顶，钢箱梁共设9排临时支架，33节钢箱主梁，采用2台350T汽车吊进行主梁吊装，一台70T吊车进行横隔板与翼缘板的吊装作业，吊装完成后进行钢箱梁环焊缝的焊接，焊接顺序为：对接缝马平→腹板对接焊缝→顶板对接焊缝→底板对接焊缝→底板U肋板肋嵌补段焊缝→顶板U肋板肋嵌补段焊缝，焊接完成后拆除临时支架，再进行钢箱梁配重混凝土浇筑。
4.1钢箱梁拼接节段的划分
钢箱梁节段的划分要根据桥梁跨度和现场施工条件进行纵向和横向的设计，在必要时可对整体梁段进行截断，但截断不能过多，以保持主梁整体性。跨京沪段钢箱梁由于工程工期紧，跨线导改要求条件苛刻，需保证既有高速半幅通行，施工区域受限，只能采用吊装能力有限的350T吊车，综合上述因素，将钢箱梁节段拼装时横断面划分为3个主箱室+2个箱间隔板+2个现场拼接悬挑臂，纵向根据现场实际施工环境划分为42拼装节段，节段划分图如下：
钢箱梁三维示意图
4.3分节段拼装成形技术
（1）吊装前准备工作。
下部临时支架和临时支座对钢箱吊装具有重大的影响，吊装前一定要做好临时墩轴线放线，标高定位和侧面定位限，对有预埋的抗震设施，做好与钢箱梁节段预埋孔的对位，防止吊装时钢节段无法下放。
（2）钢箱运输
钢箱梁出场前一定要进行严格的成品检测，出具检测证明，方可装车，运输路线选择要以安全为前提，
①选择的线路要适合于汽车的通行，路面平坦，没有过大的坡度，道路曲线最小半径能保证汽车顺利通过；
②应尽量避开交通拥挤的路段；
③运行线路应能保证汽车中速行驶；
（3）吊装施工步骤
第一步：吊车就位
为吊车选取合适的站位，要求满足吊梁的回转半径要求，且吊车站位处先进行地基处理，保证地基承载力满足要求，并安排两名人员观察周围临时设施状况，吊车按设计就位后，支腿并装好配重，呆运梁车运梁至合适位置，进行起吊。
第二步：运梁炮车到位
运梁车根据设定线路和现场设计吊装位置将钢箱梁节段运至吊车可吊装的位置。
第三步：吊装钢箱梁节段
吊装时首先将钢箱梁吊离地面200mm进行试吊，对起重设备制动、吊装各重要受力部位及关键处、重物的平稳性进行检查，确认一切正常后方能继续起吊；提升过程缓慢平稳，严禁同时进行两种操作动作。
第四步：运梁车退出作业区域
钢箱梁吊装到一定高度后，运梁炮车立刻退出工作区域，保障梁车的安全。
第五步：钢箱梁节段回转、定位
安排专人指挥吊车将钢箱梁吊装到指定位置，可在钢箱梁节段两端各设置两根缆风绳，安排工人利用缆风绳对钢箱梁节段进行落位控制。
第六步：落梁
钢箱梁节段位置定位好后，进行落梁，下落速度保证匀速平稳，在有伸缩缝位置处保证好伸缩缝预留宽度，调整好轴向定位，确保梁体平面位置准确。
第七步：解除扣环，进行下片钢箱梁节段吊装
5钢箱梁现场现场安装成形质量控制要点
5.1节段拼装的高程及线性控制
主要指在节段吊装前如何对节段平面线形、纵横向坡度、里程位置、标高进行测量和控制。首先需要确定各临时支墩的位置标高，临时支墩的标高的准确性是对钢箱梁整体标高控制起着决定性的作用，对钢箱梁标高的控制要考虑预留合适的跨中预留拱度和施工误差，然后根据考虑后的设计标高由中间向两端按抛物线进行分配，对纵横向坡度一并考虑在内，以最终确定各临时支墩支点的标高，然后在钢箱梁临时就位后，在钢箱梁两侧设置挡块，防止钢箱梁滑移、倾覆。在钢箱梁分段接口位置利用马板和匹配件对就位的梁段进行临时固定，防止钢箱梁梁段位移，并在横向相邻两阶段间采用U型钢板连接固定位置，每20cm设置一道，对整个钢箱梁节段线性进行加固作用，当拼装过程中发现节段位置有变化和标高误差过大时，须及时用干斤顶、倒链葫芦等进行调整，使整个钢箱梁线形保持流畅。
5.2节段间焊接施工要点
钢箱梁的桥位调整到位后，首先进行钢箱梁环缝施焊，钢箱梁的桥位接口环缝焊接应先焊大环缝（腹板对接焊缝、顶、底板对接焊缝）；待探伤合格后，组焊接口处U肋及板条肋嵌补段。
顶板、底板横向焊缝的起弧、息弧均应避开纵向焊缝200mm以上。为减少因焊接而产生的附加应力及变形，直腹板采取从下到上的方向施焊；顶板、底板横向焊缝从桥轴中心线向两侧对称施焊；每完成一个梁段接口的焊接后配合架设单位进行钢箱梁桥轴线测量，测量数据作为下一梁段精调整控制依据。
工地焊接主要是钢箱梁环焊缝的焊接，待箱梁吊装到位，调整好间隙后再进行焊接。环焊缝的焊接顺序为：对接缝马平→腹板对接焊缝→顶板对接焊缝→底板对接焊缝→底板U肋板肋嵌补段焊缝→顶板U肋板肋嵌补段焊缝。
1)顶、底板打底焊接由两名焊工从中间向两边对称、同时施焊；顶板的填充、盖面由一台埋弧自动焊机进行焊接，自动焊不易达到的位置，用CO2半自动气保焊进行；
2)腹板的对接焊缝，每条焊缝选派一名焊工，进行立焊。
3)待环缝的主要焊缝焊接完成后，再进行加劲肋嵌补的焊接。加劲肋嵌补的焊接时，先焊接嵌补对接，后焊接嵌补角接；加劲肋嵌补的焊接应从梁段中心向两边对称施焊。
桥上焊接作业时应采取防风、防雨等保护措施。箱内设置有效的通风、除尘及照明设施。雾天或湿度大于80%时，采取火焰烘烤措施进行除湿，箱内施工应设置必要的脚手架等辅助设施。
6临时支架拆除时的控制要点
6.1支架拆除原则
拆除顺序应遵循“由上至下，由外至内”逐层拆除的原则，禁止上下同时拆除。严禁拆除下来的配件从高空向地面抛掷，拆除的材料应及时运出拆除现场，以保持拆除作业区整洁。
拆除时应注意：
1)临时支架经土建单位工程质量负责人检查验证并确认不再需要时方可拆除。
2)临时支架拆除前应清除架上的材料、工具和杂物。
3)拆除临时支架时，应设置警戒区和警戒标志，并由专职人员负责警戒。
4)临时支架的拆除应在统一指挥下，按后装先拆、先装后拆的顺序及下列安全作业的要求进行：
5)临时支架的拆除应从一端向另一端、自上而下逐层进行拆除横向连接，最后在吊车的保护下去除柱底连接，分片取出。
6)拆除时，严禁高空抛掷，防止碰撞。
6.2临时支架拆除顺序
拆除小钢管立柱→拆除横梁→拆除槽钢横撑与角钢斜撑（槽钢斜撑）→钢管立柱分拆。
（1）拆除小钢管立柱：同步分层切割小钢管，直到小钢管顶部与梁底间出现足够间隙，将小钢管挪到支架一侧，利用吊车将小钢管缓缓放到地面，严禁高空抛掷。
（2）拆除横梁工字钢：火焰切割将横梁与钢管立柱连接部位进行分离，确认完全分离后，利用吊车将横梁吊起缓慢放至地面。
（3）拆除槽钢横撑与角钢斜撑（槽钢斜撑）：从上到下依次拆除槽钢横撑与角钢斜撑（槽钢斜撑），用钢丝绳绑扎牢固，然后利用吊车将其缓慢放置到地面，严禁高空抛掷。
（4）分拆钢管立柱：首先在吊车的保护下去除柱底连接，然后利用吊车单根吊起，缓慢放倒，将其移动至地面规定位置摆放整齐。
结束语
在我国现阶段高速公路施工中，对跨既有高速公路施工要求越来越高，钢箱梁的分节段现场安装施工工艺，极大的减少了施工用地占用范围，为跨既有高速公路不封路施工带来了有效的解决措施，减少了对既有高速公路运营的干扰，且因其具有可分段拼接的灵活性，增加了跨路施工的安全性，且施工工期短，具有较大的经济效益。
在现在跨越既有高速公路架设中，车流量一般都较大，现场施工作业面较为狭窄，且对于一些跨度较大的高速，由于地形和保通要求受限，无法采用较大的吊装机械，通过对跨京沪高速公路钢箱梁节段拼装的实践，对于这类跨路施工中灵活对较长的节段的施工提出了进行再分段架设拼装的方式，减小了对施工机械的要求，减少了对既有高速通行的影响，为类似工程提供了借鉴和参考，尤其对于跨越高速公路钢箱梁桥的施工有着现实和积极的影响。
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论文作者:何艳龙,钟凯
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第32期
论文发表时间:2019/2/28
标签：支架论文; 吊车论文; 钢管论文; 腹板论文; 位置论文; 标高论文; 底板论文; 《建筑学研究前沿》2018年第32期论文;