自锚式悬索桥钢箱梁支架滑移快速施工技术
2018-03-05
1 工程概况
沈阳四环快速路新建工程高坎浑河景观桥主桥为自锚式钢箱梁悬索桥，桥跨布置为48m+2×
180m+48m，钢箱梁桥面宽42.5m。主桥钢箱梁共分28种类型、55个梁段，最重节段为466.9t，最轻节段为111.7t，全桥钢箱梁总重量为11607.4t。
2 工程特点和难点
2.1 工期紧
由于东北地区工程施工受温度影响较大，每年只有4～10月份能拼装焊接钢箱梁，而本工程需在4个月内完成1.2t钢箱梁制造和架设任务。
2.2 结构新颖
本桥为塔梁固接结构，火苗状独塔位于钢箱梁横断面的中间部位，两侧为行车道和非机动车道，而传统的钢箱梁单向顶推施工方案受到限制，双向顶推施工方案成本投入过大。
2.3 地形条件受限
本桥所处浑河为非通航河道，钢箱梁节段运输受到限制，只能通过公路运输板单元，现场组拼为钢箱梁节段。
2.4 钢箱梁拼装质量控制
东北地区昼夜温差大，而温度对钢箱梁线形的影响非常敏感。因此，钢箱梁在架设安装过程中，应考虑支架的刚度和温度对后续施工的影响。
3 总体施工方案
根据本工程的施工特点和难点，主桥钢箱梁节段架设采用场内组焊桥址支架上拖拉滑移架设和桥址原位拼装焊接相结合的施工方案。其中塔梁固接段板单元原位拼装；南北主跨和边跨标准段共44节段后场组拼桥址支架拖拉滑移架设；南北辅助墩顶自锚加厚段共8节段板单元在提升站拼装平台处拼装，拖拉至设计位置。
4 钢箱梁标准节段滑移架设
4.1 钢箱梁节段分块制造和运输
受运输条件影响，标准段钢箱梁在后场内横断面划分成5块制造，其中包括2块挑梁块段、2块行车道块段和1块中央块段。各块段在钢梁场内组拼完成，焊缝经检测合格后用100t运梁平板车运至打砂涂装房内进行涂装，再经运梁通道运至桥址。
4.2 钢箱梁滑移架设支架设计
钢箱梁标准节段滑移支架及提升拼装平台采用钢管桩+贝雷梁结构，另外南北两岸提升拼装平台也作为自锚加厚节段板单元拼装胎架。南北两岸提升站各布置一台100t龙门吊，跨度为46m，净高32m，作为钢箱梁块段的提升设备。
塔梁固接段钢箱梁拼装支架采用钢管桩+工字钢分配梁结构，上面布置桁架式胎模及牙板结构，可以同时拼装共3个节段。
4.3 钢箱梁块段二次组拼
钢箱梁块段运输至提升站处，通过100t龙门吊吊装至拼装平台上进行二次组拼。钢箱梁块段标高调整通过支架上设置的楔块，调整量可达5cm。南北岸提升拼装平台可拼装2个节段钢箱梁。
4.4 钢箱梁节段滑移架设
4.4.1 施工机具和工装。钢箱梁块件组拼完成后，利用8台150t千斤顶同步将钢箱梁节段顶起，卸落楔块及抄垫钢板，将钢箱梁节段落于滑块上，然后拖拉滑移就位。
牵引系统：钢箱梁节段牵引系统由2条滑道、4个滑块、2根钢绞线、2台TS15-200型千斤顶、2个反力座组成。
滑道：由2根32工字钢组成，上铺不锈钢板。工字钢滑道标准段长6m，采用法兰螺栓连接，不锈钢板宽22cm，为保证滑道平稳，不锈钢板接头处进行焊接并打磨平整。
滑块：由钢构件+MGB聚合物高分子材料组成。MGB聚合物高分子材料厚2cm，采用4个螺栓与钢构件连接，为减小摩阻力，滑块两头向上翘起。
反力座：滑道梁上每隔6m距离设置1个反力座固定点，即在滑道梁侧面开Φ50mm的孔，在滑道梁两侧开孔处加焊一块外径Φ150mm、内径Φ52mm的钢板。反力座用于固定牵引钢箱梁千斤顶，反力座通过一根Φ50×396mm的销轴插入轨道梁两侧开孔处使其与轨道梁固定。
4.4.2 施工准备。
（1）在进行钢箱梁滑移施工前检查滑道及牵引系统是否正常完好。
（2）为防止两侧支架上的钢箱梁滑移速度有差别，在两条滑道梁上用红油漆做标尺。钢箱梁滑移时以滑道梁上的标尺为参照物，观察钢箱梁滑移是否同步。
（3）钢箱梁滑移前对已建成的墩台顶面中线、标高和跨径进行复测，误差在允许范围内方可进行钢箱梁滑移施工。
（4）滑块在使用前进行压重预压，防止支撑钢箱梁滑移时滑块产生变形从而影响钢箱梁的
线型。
（5）为减小钢箱梁在轨道梁上滑移时产生的摩擦力，在滑道梁顶面涂抹硅油。
4.4.3 钢箱梁节段牵引滑移。
（1）距离待滑移钢箱梁节段约60m在滑道上安装反力座及TS15-200型千斤顶，采用2根Φ15.24mm钢绞线穿过千斤顶及梁底滑块并安装牢靠。在进行钢箱梁牵引施工前，为保证施工安全，先对钢绞线进行张拉试验，了解其性能。牵引用千斤顶距离钢箱梁不得过远，因钢绞线具有弹性，受力前将会下挠，钢绞线越长挠度越大。滑块与钢箱梁接触部分抄垫3cm厚橡胶板，抄垫橡胶板一则是为了在滑移过程中增加滑块与钢箱梁之间的摩擦力，保证钢箱梁与滑块之间不会滑移；二则是在钢箱梁滑移过程中因轨道不平整会导致钢箱梁四点支撑变成三点支撑，一个滑块托空时，利用橡胶板压缩量来微量调整钢箱梁四点之间的高差。 （2）千斤顶牵引钢绞线带动滑块缓慢在轨道梁上将钢箱梁向设计位置进行滑移，因钢箱梁滑移距离较远，滑移支架高度高，需时刻对支架及钢箱梁位置进行观测、检查。TS15-200型千斤顶可连续牵引钢绞线，使钢箱梁能处于不间断的滑动状态，因此必须在轨道梁两侧施工平台上安排专人对钢箱梁下部滑块位置情况进行观察。如果有滑块偏位或者行进速度不一，及时暂停施工，检查原因，待问题解决后才可继续施工。当钢箱梁滑移到距千斤顶一定位置后，千斤顶松开钢绞线，将反力座和千斤顶移至下一个反力座固定处，安装完成后继续牵引钢箱梁滑移。
（3）前一钢箱梁节段未焊接完成时，后一钢箱梁节段滑移会对贝雷梁支架产生位移，可能会影响前一钢箱梁节段的焊接。在前一钢箱梁节段未焊接完成时，后一钢箱梁节段先不滑移就位，停留在离就位还有一跨即12m距离的钢管支墩附近位置，尽量减小贝雷梁支架的位移。
4.4.4 钢箱梁节段滑移就位后精调。
（1）钢箱梁节段通过滑移装置拖拉至设计位置后，测量其位置偏差，之后采用三向调位装置进行位置调整。在滑块两侧的滑道分配梁上铺设一根长1.0m的垫梁（3Ⅰ22a），垫梁上铺设一层石棉网，上面安装三向调位装置。三向调位装置内放置一台150t竖向千斤顶，千斤顶与钢箱梁底板之间设置钢板、橡胶板。根据钢箱梁的偏位方向，开动相应的水平千斤顶，调位装置在水平顶力作用下与钢箱梁一起移动，直至钢箱梁位置满足设计和规范要求。调位时，纵向和横向不能同时进行，应按先后顺序作业。
（2）钢箱梁精准对位完成后，在钢垫块与滑道梁之间铺设Φ240×150×4mm的四氟板，将滑道梁上滑块拆卸下来换上钢垫块，并现场抄垫牢靠。150t千斤顶落顶，钢箱梁节段落在滑道梁上的四个临时支点上，然后进行钢箱梁节段间的焊接施工。每架设、安装完成一个节段的钢箱梁，都对其长度、坡度、标高等进行测量监控，并将测量数据与设计数据进行比较、分析，如有偏差，采取措施进行纠偏处理。
（3）钢箱梁之间的焊接连接，必须在梁段就位、固定并经检查合格后再进行施焊。施焊按顶板、底板的顺序对称进行。为保证成桥线形，梁段架设时须确保主缆锚固点的空间位置准确，每个梁段均应精确测量梁体长度，主跨钢梁总长度误差要求小于6mm。
5 自锚加厚段钢箱梁节段滑移架设
M19、M20、M21、M22四节自锚加厚段由于重量大，受设备限制，需在两岸提升拼装平台上进行板单元散拼，之后滑移至设计位置。滑移方法和要求同标准节段。
6 塔梁固接段钢箱梁原位拼装
8#墩塔座处T、M1段钢箱梁采用ZSL34300型动臂塔吊在原位拼装支架上进行拼装施工。钢箱梁的板单元在工厂加工完成后运至塔吊吊装施工区域进行板单元吊装。右幅T1节段因动臂塔吊施工占用其翼缘处挑臂段位置，此处暂不施工，待动臂塔吊拆除后使用汽车吊在原高坎大桥上站位进行吊装施工，拼装T1节段钢箱梁挑臂处。
7 结语
钢箱梁节段滑移架设施工技术打破传统顶推施工方案，提倡快速施工理念，能够开展多个工作面，使节段拼装、节段滑移、节段环焊可以同时操作，节省了各工序相互占用的时间，为受工期、地理、结构限制的工程提供了新的施工方法，丰富了钢箱梁架设施工工艺，将为类似工况的施工提供指导性的依据。
参考文献
[1] 汪一竣.钢结构设计手册（上册）[M].北京：中国建筑工业出版社，2004.
[2] 周水兴.路桥施工计算手册[M].北京：人民交通出版社，2001.
[3] 周孟波.悬索桥手册[M].北京：人民交通出版社，2003.
[4] 铁道部.铁道部钢桥制造规范[M].北京：中国铁道出版社，1998.
作者简介：翟洪志（1978-），男，中国中铁大桥局集团第四工程有限公司工程师，研究方向：路桥。
