城市高架桥梁钢箱梁的吊装施工技术探讨

赵 军

（天津滨海新区众达环境建设发展有限公司，天津 300457）

为了解决交通拥堵的现象，城市大量建设道路交通，高架桥梁有效解决了多条道路交叉的局面，并可以为城市道路交通进行分流。钢箱梁跨径可达上百米，施工周期短，因此广泛应用在高架桥梁施工环节，极大地提高了高架施工效率，可以快速跨越既有线路，有效减少了施工对交通运行的影响。吊装技术是钢箱梁施工的重要环节，直接影响到钢箱梁施工工艺质量和结构安全。

1 工程概况

某互通式立交工程主桥采用钢箱梁结构，为简支钢箱梁，跨越既有高速，平面位于圆曲线上，半径320m。两端头各设置6个LNR d570×163规格的支座。钢箱梁中心线长度为61.5m，钢梁宽13.25m，采用三箱单室截面，梁高为3.3～3.7m。

2 吊装前的准备

吊装前的准备工作直接关系到吊装是否成功以及吊装施工是否安全，因此，在吊装前必须做好相应的准备工作。吊装前，需要对地基进行加强处理。该案例在既有高速南侧修建100m×60m的吊装平台，平台兼作钢箱梁单片对接平台，采用5%石灰土填筑，厚2m，以保证足够的地基承载力。

3 钢箱梁吊装施工技术

3.1 钢箱梁吊装方案的确定

考虑到此高速为该区域交通主动脉，车流量大，且跨越处既有高速为桥梁段，为减少对交通及既有桥梁结构的影响，通过对顶推、分段吊装、分片吊装3个方案的比选，最终选择采用1台450t履带吊车进行分片吊装。为保证桥下高速通行和保护既有桥梁结构，在既有高速桥面上不设置任何支撑措施，吊车在高速南侧分3次把3片钢箱梁进行吊装，然后通过横隔梁连接为整体。在每片吊装时临时封闭交通1h，尽量保证不影响高速正常通行。后续焊接过程中不影响高速正常通行，焊接作业时采用下设防护箱（接火盆）的措施。吊装平面布置如图1所示，立面布置如图2所示。

3.2 钢箱梁分段分块

钢梁在厂内预制，为方便钢梁运输，钢梁横向单箱室分别制作，纵向分为3段，3个节段长度为20m左右；运输到现场吊装平台后，进行单箱室组对，然后采用单箱室整体吊装。钢箱梁分片基本参数如表1所示。

图1 钢箱梁吊装平面布置图

图2 钢箱梁吊装立面布置图

表1 钢箱梁分片基本参数

钢箱梁分块运输至现场，在吊装平台进行分片组对，难点在于分块接头的组对，在组对过程中容易产生变形，从而影响钢箱梁的线性。为了提高钢箱梁接头组对能力，可以使用钢箱梁分块接头组对装置，这种组对装置组对间隙均匀、组对速度快。分块接头组对工艺流程：分块接头定位—焊接短工字钢—安装活动传力矩—安装液压千斤顶—调试接头组对装置—顶升液压千斤顶—检查组对情况—顶升到位—检查顶板和底板的对接间隙—调整对接间隙—固定焊接。

3.3 钢箱梁制作与精度控制

钢箱梁制造采用倒装法和无余量精度控制，倒装法制作工艺流程：放样—下料切割—组焊顶板—在顶板上组焊纵肋—中腹板组装—安装横隔板—安装侧腹板—底板安装—翼缘安装—计算机模拟预拼装—校正数据—涂装。

由于钢箱梁在分段的时候，无余量时增加了一定的补偿量，但是在钢箱梁合拢过程中，一旦控制不好找正精度，则可能影响到钢箱梁的成型精度。无余量精度控制法是在钢箱梁安装过程中，综合考虑到焊缝收缩量、变形量，以及钢箱梁零部件、分段、分块尺寸预放一定的收缩变形量，避免安装后钢箱梁分段无法合拢。钢箱梁主箱梁和侧翼是否达到公差标准值，是决定钢箱梁安装制造质量的重要条件，所以钢箱梁分段总装合拢过程中，必须严格控制找正精度，让钢箱梁成型以后达到其安装精度标准。

3.4 钢箱梁临时支顶架

由于钢箱梁主跨比较大，吊装过程中需要在钢箱梁的端头处（两侧桥墩处）设置支顶架，用来临时支撑钢箱梁。同时在每一个支顶架上部安装3个重达500kN千斤顶升降装置，在校正钢箱梁的位置时可以调整钢箱梁的角度和高低。钢箱梁的支顶架同时也可以作为钢箱梁的组对和焊接操作平台。

3.5 确定钢箱梁的吊点

根据该高架桥钢箱梁的外型尺寸大小、单件尺寸的重量，选择4个吊点。由于钢箱梁的内部结构比较复杂，同一段钢箱梁线性密度不同，在设计的时候，必须分段分块进行设计，确定整个钢箱梁构件的重心，最终确定吊点的位置。由于钢箱梁构件比较大，为了避免构件在吊装过程中出现变形现象，更好地让构件安装到预定位置，吊点设置在横隔和纵向加筋的交汇处，否则需要对吊点加固处理。钢箱梁吊点位置示意图如图3所示。

图3 钢箱梁吊点位置示意图

3.6 选择合适的钢丝绳

钢丝绳作为钢箱梁吊装过程的承重物件，钢丝绳的质量直接关系到吊装是否成功。经过计算，钢丝绳的安全性能符合吊装要求。

按照最重梁段计算，最重梁段为164t共4个吊点，每个吊点受力为55.74t，索具配置：抗拉强度1670MPa、Φ65-6×37+FC，30m钢丝绳6根（备用2根），夹角60°。

3.7 钢箱梁吊装就位时稳定性控制

钢箱梁在正式吊装前，需要对其进行试吊测试，确保正式吊装时一次成功。试吊一般在正式吊装前一天进行。吊装前，必须检查吊装所需的机械设备各项性能是否达到吊装要求，钢丝绳是否存在裂缝或者磨损，地基是否符合吊装承载力，吊装路线是否正确等各项因素，确认吊装条件可靠以后，方可起吊。起升速度应控制在1.25m/min以下，将钢梁起高至超过桥墩支座0.5～1m处，并伸臂至24m作业半径，根据实际工况调整超起配重；并旋转吊装构件，直到旋转到指定位置以后，钢箱梁构件慢慢落下来。钢箱梁构件梁底部距离梁200mm位置停止降落，这个时候需要调整钢箱梁横向和纵向安装距离，确定安装位置以后，将构件缓慢落下到预定位置。将吊钩松开后，检查钢箱梁的受力情况，如果受力良好，则继续紧千斤顶，直到不受力才松开撑杆。撑杆松开以后，才松开千斤顶，千斤顶从箱梁下降以后，还要及时做好相应的记录。

第一片钢箱梁就位是整个吊装过程的核心所在，也是主要风险点位，必须采取有效措施保证安全。由于第一片钢箱梁在与第二片钢箱梁连接之前，处于一个孤立状态，易发生倾覆事故，为确保不出现倾覆问题，在吊装前必须进行单片钢箱梁稳定性验算，并采取在钢箱梁外侧翼缘上安装临时支撑结构（利用支撑架）进行支撑，就位后确保梁不会发生倾覆后方可卸吊钩。

3.8 钢箱梁的现场焊接工艺

钢箱梁吊装就位完成后，进行现场验收，确保绝对位置与相对位置无误后，开始进行整体连接。为确保后续焊接过程中不影响高速正常通行，利用移动式门架安装横梁，焊接横梁前，在每两个相邻梁段之间满铺跳板，跳板上加盖模板，模板上覆盖防火石棉布并准备防火盆，以防止高空坠物以及保护施工人员安全。

由于钢箱梁体积比较大，焊接工作量大、焊接质量高，因此采用二氧化碳气体保护焊和埋弧焊接工艺。各个部件焊接工艺要求如表2所示。

表2 焊接工艺表

在焊接的时候，必须严格按照焊接工艺要求，采用对称、同步和等速的方式进行焊接。焊接顺序：定位焊—横隔板—纵向肋板—腹板对接焊接—顶板和底板的对接焊接—检查焊缝的外观质量。吊装就位后进行焊接时，由于处于高空中，必须采取有效的防风措施以保证焊接质量。

4 结束语

城市立交桥作为城市重要的基础设施，对改善城市交通拥堵具有重要意义。钢箱梁作为城市高架桥重要的结构，可以有效快速解决跨越既有线路的难点问题，因此钢箱梁的合理运用是当前桥梁工程的一个重要发展方向。吊装是钢箱梁施工工艺的关键环节，在吊装过程中，必须严格控制吊装的各个环节，确保吊装安全与质量。