楊斌財

（珠海交通集團(tuán)有限公司，廣東 珠海 519000）

0 引言

鋼混疊合梁斜拉橋墩頂梁段安裝一直是主梁安裝施工的關(guān)鍵性工程。傳統(tǒng)工藝一般為墩旁支架法，還有另一種創(chuàng)新型無支架法架設(shè)工藝。

本文結(jié)合珠海洪鶴大橋磨刀門主航道橋現(xiàn)場施工的實際情況，根據(jù)2 座主塔的施工進(jìn)度、橋位處施工環(huán)境、地質(zhì)條件、設(shè)備起重能力等因素，主塔墩頂梁段分別選用墩旁支架法和無支架法架設(shè)。

1 工程概述

珠海市洪鶴大橋東西向?qū)痈壑榘拇髽蜻B接線及黃茅海大橋，南北向?qū)訌V澳高速及金海公路大橋，路線長9.654 km。控制性工程為2 座串聯(lián)（73+162+500+162+73）=970 m 的鋼混疊合梁斜拉橋[1]。鋼梁包括主梁、橫梁、小縱梁、壓重箱、錨拉板及風(fēng)嘴等。主梁采用“工”字形斷面，梁高3.5 m，兩側(cè)主梁中心距為34.0 m。主梁上斜拉索錨固間距為12 m，每個索距設(shè)3 道橫梁，橫梁間距為4.0 m。預(yù)制橋面板采用C60 混凝土，板厚26 cm，存放6 個月以上方可進(jìn)行安裝[2]，疊合梁標(biāo)準(zhǔn)橫斷面見圖1。

圖1 疊合梁標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖Fig.1 Standard cross-section view of a composite beam

2 方案選擇

洪鶴大橋磨刀門水道主航道橋兩主墩因所處地質(zhì)水文條件不同，基礎(chǔ)施工選用不同的施工工藝，8 號主墩位于淺水區(qū)采用便道加筑島圍堰施工，9 號主墩位于深水區(qū)采用棧橋加雙壁鋼圍堰施工。不同的平臺結(jié)構(gòu)形式及橋位處水深基本決定了墩頂鋼梁的架設(shè)工藝，兩主墩墩頂梁段分別采用2 種施工方案。

支架法施工工藝方案：9 號主墩位于深水區(qū)，通航條件好，鋼梁在加工場整節(jié)拼裝上船，運(yùn)輸?shù)綐蛭?。預(yù)先在主墩處搭設(shè)墩旁托架，采用大型浮吊整體吊裝墩頂梁段，并通過墩旁托架縱橫移裝置調(diào)整梁段到設(shè)計位置，及時施工墩頂臨時固結(jié)體系，安裝橋面板后整體吊裝2 臺橋面吊機(jī)進(jìn)行對稱懸拼施工[3]。

無支架法施工工藝方案：8 號主墩筑島后打通陸路通道，鋼梁均采用汽車運(yùn)輸?shù)綐蛭?。選用320 t 履帶吊首先散拼墩頂中間梁段，安裝橋面板，及時施工墩頂臨時固結(jié)體系，在該梁段上散拼1 臺全回旋橋面吊機(jī)，用橋面吊機(jī)進(jìn)行墩頂其他2 個梁段的散拼安裝，完成墩頂3 個梁段后再利用已有橋面吊機(jī)拼裝第2 臺橋面吊機(jī)，再進(jìn)行對稱懸拼施工。

2 個施工方案比選見表1。

表1 施工方案比選Table 1 Comparison of construction plans

3 支架法施工

3.1 支架施工

9 號主塔塔區(qū)支架設(shè)置在下塔柱兩側(cè)，支撐在承臺上，在下橫梁和下塔柱適當(dāng)位置處設(shè)置附墻，由軌道梁、縱橫梁、鋼立柱、平聯(lián)支撐、附墻等組成[4]。支架立柱采用φ1 020 mm×12 mm鋼管，平聯(lián)采用φ630 mm × 8 mm 鋼管，縱橫梁均采用3HN800×300 mm 型鋼。塔柱施工期間利用履帶吊在棧橋平臺上完成支架搭設(shè)。因中間梁段浮吊不能直接吊裝落位在支座位置上，梁段需從塔旁支架整體滑移到位，在縱梁上布置軌道梁及滑道，通過設(shè)置千斤頂及反力座將梁段牽引到位。

3.2 墩頂豎向臨時固結(jié)設(shè)計

根據(jù)施工監(jiān)控計算文件得出，疊合梁對稱懸拼架設(shè)施工過程中最大不平衡彎矩為65 173 kN·m。疊合梁豎向設(shè)置4 處臨時約束，縱向間距7.2 m，橫向間距34 m，單處臨時約束受力F=65 173/（7.2×2）=4 526 kN，墩頂豎向臨時固結(jié)設(shè)計以此作為控制參數(shù)。

由計算可得，每處臨時約束設(shè)置12 根材質(zhì)為PSB830φ40 精軋螺紋鋼滿足施工要求，精軋螺紋鋼下端預(yù)埋入下橫梁中，通過連接器加長后上端錨固于鋼縱梁上，形成豎向臨時固結(jié)體系[5]，豎向臨時固結(jié)見圖2。

圖2 墩頂豎向臨時固結(jié)體系圖Fig.2 Vertical temporary consolidation system at pier top

3.3 塔區(qū)梁段施工

塔區(qū)梁段共3 節(jié)，其中0 號塊重約258 t，邊跨、中跨1 號塊重約160 t，吊裝高度約40 m。運(yùn)輸船直接將整節(jié)鋼梁及橋面板運(yùn)至橋位，采用600 t 浮吊起吊安裝。根據(jù)現(xiàn)場水深及通航情況，邊跨1 號梁段及0 號梁段均從中跨位置起吊。先整體起吊邊跨1 號梁段至縱移軌道上，浮吊繼續(xù)起吊安裝預(yù)制橋面板。利用縱移軌道將邊跨1 號梁段滑移到位，通過三向調(diào)位裝置精調(diào)到設(shè)計位置和標(biāo)高[6]。采用同樣的工藝吊裝、滑移、調(diào)位安裝0 號梁段，中跨1 號梁段直接吊裝到位采用三向調(diào)位裝置精確調(diào)位，滿足規(guī)范要求[7]，鋼梁整體吊裝見圖3。

橋面板濕接縫澆筑完成達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后，采用浮吊整體吊裝2 臺橋面吊機(jī)。對稱掛設(shè)張拉第1 對斜拉索，拆除墩旁支架，塔區(qū)3 節(jié)梁段支撐在墩頂臨時支墩上，臨時支墩設(shè)置在支座墊石兩側(cè)，為混凝土結(jié)構(gòu)，承受鋼梁架設(shè)過程中的豎向壓力。橋面吊機(jī)對稱懸拼架設(shè)鋼梁直至合龍段，完成整個鋼梁架設(shè)。

圖3 鋼梁整體吊裝圖Fig.3 Integral hoisting drawing of steel beam

4 無支架法施工

4.1 墩頂橫移裝置設(shè)置

塔區(qū)0 號塊梁段采用320 t 履帶吊進(jìn)行散拼架設(shè)，因中塔柱塔支內(nèi)傾，兩主縱梁無法直接吊放到墩頂臨時支墩上，需由履帶吊吊裝主縱梁在墩頂橫移裝置上，再通過橫向滑移到位。橫移裝置設(shè)置在臨時支墩旁，由豎向鋼管支墩、斜向型鋼支撐、橫移縱梁及滑移裝置等組成[8]，墩頂橫向滑移裝置見圖4。

圖4 墩頂橫移裝置布置圖Fig.4 Arrangement of lateral moving device at pier top

4.2 墩頂豎向臨時固結(jié)設(shè)計

疊合梁豎向臨時約束平面位置布置同9 號主塔，根據(jù)施工監(jiān)控計算提出的最大不平衡彎矩得出單處臨時約束受力F=4 526 kN。

主梁邊、中跨1 號節(jié)段采用橋面吊機(jī)單懸臂拼裝，因吊裝先后順序、橋面吊機(jī)的反力及風(fēng)載等因素的影響，主梁因不平衡荷載產(chǎn)生傾覆失穩(wěn)，需在墩頂主梁處設(shè)置豎向臨時固結(jié)系統(tǒng)，以滿足主梁邊、中跨1 號節(jié)段單懸臂吊裝施工時的抗傾覆要求。

通過空間模型建模，采用Midas 軟件對橋面吊機(jī)單懸臂先后吊裝邊跨、中跨1 號塊的工況進(jìn)行分析計算，得出單懸臂吊裝過程中臨時約束單點(diǎn)最大反拉力為4 936 kN，大于對稱懸拼過程中的最不利工況，墩頂豎向臨時固結(jié)設(shè)計以此作為控制參數(shù)。

由計算可得，每處臨時約束設(shè)置16 根材質(zhì)為PSB830φ40 精軋螺紋鋼滿足施工要求，連接形式同9 號主塔。

4.3 塔區(qū)梁段施工

塔區(qū)梁段共3 節(jié)，0 號塊長17 m，主縱梁重54.5 t，橫梁重26.5 t，邊跨、中跨1 號塊長12 m，主縱梁重36.4 t，橫梁重25.1 t。以吊重60 t，吊高45 m，吊距35 m 作為起重控制參數(shù)，320 t 履帶吊滿足吊裝要求。

鋼梁散件通過平板車運(yùn)輸?shù)? 號主塔位置，直接用履帶吊吊裝0 號塊主縱梁到墩頂橫移裝置上，橫向滑移到位后初步調(diào)位，首件主縱梁吊裝見圖5。履帶吊繼續(xù)吊裝橫梁、小縱梁、橋面板，整節(jié)0 號塊鋼梁通過三向調(diào)位裝置精確調(diào)位到設(shè)計位置，及時鎖定豎向臨時固結(jié)體系。

圖5 首件主縱梁吊裝圖Fig.5 Hoisting drawing of the first main stringer

完成0 號梁段橋面濕接縫混凝土澆筑后，用履帶吊在橋面上拼裝橋面吊機(jī)。橋面吊機(jī)首先單懸臂散拼邊跨1 號塊梁段，再進(jìn)行中跨1 號梁段吊裝，高強(qiáng)螺栓終擰完后對稱掛設(shè)第1 對斜拉索，按監(jiān)控指令進(jìn)行斜拉索初張后架設(shè)1 號梁段橋面板。濕接縫混凝土達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后進(jìn)行斜拉索二次張拉，完成塔區(qū)3 個梁段的安裝工作。利用已有橋面吊機(jī)拼裝另1 臺橋面吊機(jī)，對稱懸拼架設(shè)鋼梁直至合龍，完成全橋鋼梁架設(shè)。

5 結(jié)語

珠海市洪鶴大橋磨刀門主航道橋2 個主墩因施工條件不同，塔區(qū)3 個梁段架設(shè)選用了不同的架設(shè)方案，取得了預(yù)期的效果。

支架法施工工藝較常規(guī)，采用整體吊裝，節(jié)約了工期，但需要大型起吊設(shè)備，費(fèi)用相對較高。

無支架法特別適用于起重設(shè)備受限的橋位處墩頂梁段的施工，施工工藝新穎，創(chuàng)新點(diǎn)較多，起重設(shè)備利用率高，節(jié)約投資。雖然工期相對較長，但無支架法架設(shè)墩頂梁段是一種架設(shè)工藝的探索，體現(xiàn)了資源節(jié)約的建設(shè)理念。該工藝在洪鶴大橋項目成功實施，為同類橋梁施工提供了寶貴經(jīng)驗，具有較廣泛的推廣前景。