池州长江公路大桥钢主梁合龙段施工关键技术*

余 竹，王海伟，陈 杨，杜宪亭

(1.安徽省交控建设管理有限公司，安徽 合肥 230088； 2.中交路桥华南工程有限公司，广东 中山 528405； 3.北京交通大学土木建筑工程学院，北京 100044)

0 引言

钢箱梁以其优越的性能被广泛用作大跨度斜拉桥主梁，随着工业化进程的发展，多采用工厂化节段制作、现场节段整体吊装等快速施工工艺。但受材料特性、气候、施工环境、结构体系转换等多种因素的影响，经常出现超大跨桥梁的钢箱梁合龙段间隙过大(超出焊缝宽度要求)或过小(需二次返工切割)等问题，引起结构不利次应力和变位。因此，大跨度桥梁钢箱梁精确匹配、合龙的施工技术需进一步深入研究。本文以池州长江公路大桥钢主梁合龙段施工为例，从施工方案制订、技术措施实施等方面系统介绍钢箱梁主跨合龙施工关键技术[1-2]，有效解决了上述问题。

1 工程概况

池州长江公路大桥跨江主桥为不对称混合梁双塔斜拉桥，桥跨布置为(3×48+96+828+280+100)m，如图1所示，其中北岸边跨及辅助跨采用混凝土箱梁结构，其余梁段为钢箱梁。全桥钢箱梁长 1 301m， 划分为DJH，D1～D18和D2′共20种类型，如图1所示。其中，D3位于主塔位置，D7(HLD)为跨中合龙段，D18为边跨合龙段。合龙段HLD梁段设计外形尺寸为4.4m(长)×39m(宽)×3.5m(高)，由顶板、底板及加劲肋、纵腹板及加劲肋、横隔板、锚拉板等构成，净重87.7t，外加连接板等总质量约90t。除腹板、腹板纵肋及顶板U肋连接采用高强螺栓，其余构件均采用焊接。

图1 池州长江公路大桥布置及合龙段截面构造(单位：m)

2 总体施工难点及方案

2.1 施工难点

1)主跨跨径达828m，一方面，合龙口对温度变化敏感，另一方面，钢箱梁吊装悬臂长，安装精度要求高，增大了施工质量控制难度。

2)合龙段安装涉及高空、涉水施工、桥面吊机等作业，在大悬臂吊装施工过程中，受施工荷载、风荷载等外部作用影响大，安全风险高。

3)合龙段安装工序多且复杂，需对施工组织和技术方案进行严密论证。

2.2 合龙方案

温度配切法即在与合龙段吊装匹配施工期间相同温度环境下，以合龙口长度测量数据为依据，现场对合龙段梁进行配切施工的方法，其可在不解除塔梁临时约束条件下实现中跨钢箱梁合龙[3-7]，依据该方法制订合龙方案。具体步骤为：通过现场观测合龙口间距随温度变化规律确定合理的合龙段梁长度；在拖船上完成拼装的梁体配切；利用南岸侧2台桥面吊机进行提吊作业；合龙段南、北两侧依次与SM27，NM27号梁段进行对接安装。

3 施工关键技术

3.1 合龙时间及温度确定

根据大桥施工进度及前期主梁安装工效分析，中跨合龙段安装时间确定为2019年3月29日。温度变化对钢主梁合龙段提吊就位起控制作用，需在温度相对稳定的时间段进行连接作业。根据安徽省枞阳县2014—2018年连续5年3月气象条件调查分析，每年3月25—31日温度基本在0～15℃，夜间温度在0～7℃。进一步对29日气温观测为0～14℃，夜间温度在0～6℃。考虑到22：00至次日5：00 气温变化幅度小(估计在0～5℃)，故选择在此时间段内提吊合龙段与南岸侧梁段匹配连接。

3.2 合龙口长度观测

为确保合龙线形，便于合龙梁段精确配切，从中跨22号梁段开始，对剩余梁段线形及合龙口距离进行联测，确保轴线偏位及高程偏差满足要求。

在夜间气温为5℃的情况下，对北岸NM27号梁及南岸SM27号梁斜拉索二次张拉完成后轴线、里程及标高进行测量。测量结果表明，北岸NM27号梁里程方向较设计值向北侧偏移148mm，轴线较设计值向下游偏移4mm；南岸SM27号梁里程方向较设计值向北侧偏移65mm，轴线较设计值向下游偏移5mm。因此，合龙段(HLD)所需梁长最大值为设计值4.4m，叠加伸长量0.083m，而加工长度为4.6m，满足配切施工要求。

3.3 合龙口临时压重施工

南岸中跨SM27号钢箱梁一次张拉完成后，桥面吊机自SM26号梁向SM27号梁行走12m并锚固，同时南、北岸27号钢箱梁二次张拉完成后进行配重作业。首先，按南岸桥面吊机(100t)加吊装整个HLD梁段(90t)时的等效荷载在北岸施加配重，然后，根据北岸NM27号钢箱梁端部施加配重后的标高，在南岸进一步施加临时配重80t保证合龙口两侧协调。采用预制块压重，布置时按桥轴线对称布置，避免左右不均匀荷载造成梁段扭转。

3.4 合龙口两侧轴线调整

合龙口配重完成后，对两侧轴线等数据进行观测并调整。具体方法为：采用φ28钢丝绳和2台10t手拉葫芦对两岸27号梁端交叉对拉。其中，钢丝绳和手拉葫芦通过10t卸扣连接在27号梁段顶面设置的临时耳板上，如图2所示。

图2 合龙口轴线对拉调整

3.5 合龙口长度测量

观测前将桥面无关施工荷载全部清理，合龙口两侧钢箱梁现场调整到设计状态时，对合龙口两侧(SM27，NM27号)进行连续48h观测(白天1次/h，夜晚2次/h)，合龙口两侧梁段顶板与底板各布置5个观测点，采用全站仪与钢尺2种方法进行复核测量，分析合龙口随温度、日照等的变化规律[8-10]。最终选取22：00左右环境温度6℃时测量结果作为温度配切依据：底板上游侧为4.485m，中间处为4.487m，下游侧为4.479m；顶板上游侧为4.499m，中间处为4.497m，下游侧为4.503m，如图3所示，可看出顶口间距大、底口间距小，为倒T形。为保证梁体能顺利进入合龙口，以下口间距为基准，兼顾提升空间要求，最终选定配切长度为4.422m。在同环境下现场拖船上用划线自行走切割小车完成梁体配切，保证合龙段配切长度满足要求。

图3 合龙段底口与顶口空余长度

3.6 合龙段施工

合龙梁段吊装采用南岸2台桥面吊机进行起吊，桥面吊机主体钢结构为 Q345B钢，主桁采用2片菱形框架平行布置，呈 H 形(见图4)。桥面吊机总重为95t，2台桥面吊机单边最大提升荷载为5 600kN。

图4 合龙段桥面吊机吊装

合龙段HLD梁段设置有8个吊耳。提吊时使用4根φ40钢芯钢丝绳(抗拉强度1 770MPa，破断力1 010kN)，分别缠绕吊具锚头φ158销轴，通过8个55t卸扣与吊耳连接，如图5所示。

图5 合龙段提吊示意

配切后的中跨合龙段运输至吊装现场后起吊，同步观测合龙口两侧27号梁段端部标高、轴线及间距，确保间距满足要求。合龙段提吊过程中易受到施工荷载、风荷载等外部作用影响。为此，正式提吊前清除合龙段以外的施工荷载，并选择提吊开始时间为17：55。当天夜间为东南风1～2级，风荷载对吊装提升影响很小。合龙段提升至合龙口时间为21：45，合龙口间距与测量时基本吻合，一次性提升到位。

调节合龙梁段标高和轴线满足要求后，将合龙段边腹板与南岸SM27号梁段边腹板及水平肋板连接板使用临时冲钉连接。前期对南、北两岸27号梁段观测表明，当温度每升高5℃时合龙口两侧梁段伸长2cm。合龙段在22：00入合龙口提升完成，到第2天白天最高气温可达16℃，钢箱梁总体将伸长4cm。现场对北岸NM27号梁段和合龙段进行配孔连接板连接，边配孔边打入临时冲钉，完成HLD梁段临时锁定；并进行梁段环口码缝及焊接。此时顶口两侧各2cm左右间隙，底口两侧各1cm左右间隙，满足现场焊接要求。同时，进行腹板及顶板U形肋高强螺栓安装。待中跨合龙段环口焊接及螺栓安装全部完成后，对南、北两侧主塔同步解除塔梁临时锚固完成体系转换。

4 结语

依托池州长江公路大桥，针对大跨桥梁合龙钢箱梁空间定位问题，本文从施工方案、技术措施及施工技术实施方面进行分析研究，使得主桥中跨合龙后梁顶高程偏差1～2mm，轴线偏位最大值为4mm，满足设计规范要求。