肖滋國

(廣東省南粵交通投資建設(shè)有限公司,廣州 510623)

0 引言

隨著社會和經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國公路工程建設(shè)取得了豐碩成果，山區(qū)高速公路建設(shè)亦日益增多，互通立交頻頻出現(xiàn)在崇山峻嶺之間，因此小半徑曲線簡支梁匝道橋越來越多地在該環(huán)境中被采用。該類型橋梁箱梁架設(shè)半徑小、超高大，對架梁設(shè)備的選擇和施工工藝有諸多限制。為降低施工安全風(fēng)險，節(jié)約成本，本文以廣東懷陽高速公路歐垌互通D3匝道橋?yàn)槔?，通過對超小半徑曲線箱梁架設(shè)的關(guān)鍵施工工序進(jìn)行分析研究，解決了60m超小曲線半徑19m箱梁架設(shè)的技術(shù)難題，為后續(xù)類似工程施工提供技術(shù)參考。

1 工程概況

懷陽高速公路全長約102km，采用雙向四車道高速公路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。項(xiàng)目起點(diǎn)位于肇慶市懷集縣崗坪鎮(zhèn)，終點(diǎn)位于云浮市郁南縣平臺鎮(zhèn)，與二廣高速公路、廣佛肇高速公路和廣梧高速公路相連通。歐垌互通D3匝道橋?yàn)榭缭降缆泛蜏瞎榷O(shè)，路線縱斷面較高，最大橋高約39m。橋跨組合為(30m+35m+30m)+3×(3×19m)+4×19m+2×19m。上部結(jié)構(gòu)采用預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)制小箱梁，其中D16～D31共15跨為19m小箱梁，每跨3片，總計(jì)45片；而D20～D29跨曲線半徑最小，僅為60m，橫坡為-6%，縱坡為-3.05%。

目前，國內(nèi)超小半徑曲線橋梁上部結(jié)構(gòu)施工大多采用支架現(xiàn)澆方案。預(yù)制箱梁的曲線半徑越小，曲線弧度就越大，施工安全風(fēng)險也越高，一直以來是盡量避免采用的施工方法。懷陽高速公路歐垌互通D3匝道橋跨越溝谷、地勢高差大，橋下地形復(fù)雜極不平坦，如采用現(xiàn)澆箱梁方案，使用大型吊車進(jìn)行物件吊裝時施工難度大、工期長、施工成本高。對于60m超小曲線半徑的箱梁架設(shè)施工，更無法使用普通架橋機(jī)進(jìn)行施工，也缺乏國內(nèi)同類型工程施工經(jīng)驗(yàn)作為借鑒和參考，因此需要在施工技術(shù)方面采取創(chuàng)新方式解決這一難題。

2 特制小半徑架橋機(jī)的技術(shù)開發(fā)

傳統(tǒng)的架橋機(jī)中支腿兩條導(dǎo)軌與兩條縱導(dǎo)梁保持垂直固定，且是同步移動，經(jīng)推演，無法在超小曲線半徑的箱梁架設(shè)中實(shí)施。為了解決施工難度大、風(fēng)險高等技術(shù)難題，懷陽高速公路建設(shè)項(xiàng)目針對性地設(shè)計(jì)了一種小半徑架橋機(jī)，以突破小半徑預(yù)制箱梁架設(shè)的技術(shù)瓶頸。經(jīng)與起重設(shè)備單位多次探討論證，研究改造出了WQJQ150-30A3型150t特制小半徑架橋機(jī)，該架橋機(jī)可適用于跨徑20～30m、橋?qū)挕?m、縱坡≤±5.0%、曲線半徑≥50m的曲線橋。架橋機(jī)自重約115t，經(jīng)設(shè)計(jì)受力計(jì)算，縱橫向抗傾覆安全系數(shù)均大于1.5，滿足相關(guān)安全技術(shù)規(guī)范要求。

特制小半徑架橋機(jī)主要由兩列縱導(dǎo)梁、兩部提升小車、中支裝置、前框架、后橫梁、前后支腿、后拖輪和液壓系統(tǒng)等組成，如圖1～圖2所示。針對超小半徑曲線箱梁的架設(shè)，在兩條前支腿和中支腿上各增加一套可旋轉(zhuǎn)裝置，以確保前支裝置、中支裝置和縱導(dǎo)梁可隨曲線半徑的變化作出相應(yīng)調(diào)整。當(dāng)兩條縱導(dǎo)梁采取活動連接方式時，可以使單條縱導(dǎo)梁獨(dú)立前后移動一定的距離，此時小半徑架橋機(jī)的兩條縱導(dǎo)梁雖保持平行，但前支、中支兩條導(dǎo)軌可變化為不平行，且與縱導(dǎo)梁也不垂直，在過孔過程中，可以通過兩條縱導(dǎo)梁獨(dú)立前后移動，從而被動調(diào)節(jié)可旋轉(zhuǎn)裝置，因而將前支導(dǎo)軌偏移一定的角度，確保前支腿剛好落在待架梁的蓋梁上,如圖3所示。

圖1 特制小半徑架橋機(jī)模型

圖2 特制小半徑架橋機(jī)構(gòu)造

特制小半徑架橋機(jī)架設(shè)預(yù)制箱梁，相比傳統(tǒng)的現(xiàn)澆支架施工及吊車架設(shè)施工，具有安全風(fēng)險低、施工工期短、節(jié)約成本且有利于自然環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，有效地解決了普通架橋機(jī)前支、中支兩條軌道必須平行，且和縱導(dǎo)梁垂直，否則無法完成過孔這一難題。普通架橋機(jī)的兩條前支腿與兩條縱導(dǎo)梁是固定的，如橋機(jī)尾部過長則無法喂梁。而特制的小半徑架橋機(jī)兩條前支腿是分別通過滑輪組夾緊兩條縱導(dǎo)梁，其優(yōu)點(diǎn)是：縱導(dǎo)梁過孔后，前支導(dǎo)軌依然固定在蓋梁后，但兩條縱導(dǎo)梁可以獨(dú)立地繼續(xù)前移，從而將影響喂梁部分的縱導(dǎo)梁移至前支腿前面使之懸臂，而架橋機(jī)天車可后移作為配重，有抗傾覆的作用。該優(yōu)點(diǎn)可解決普通架橋機(jī)因尾部過長難以喂梁的問題。

3 關(guān)鍵施工工序

利用特制的架橋機(jī)進(jìn)行超小半徑曲線橋箱梁架設(shè)的施工工序較多，其關(guān)鍵環(huán)節(jié)主要有施工前準(zhǔn)備、模擬演練、過孔、喂梁和落梁等過程，均需進(jìn)行嚴(yán)格控制。具體的工藝流程如圖4所示。

圖4 特制小半徑架橋機(jī)架梁工藝流程

3.1 施工前的準(zhǔn)備工作

(1)特種設(shè)備資質(zhì)必須通過地方政府安全監(jiān)督檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)的檢測和認(rèn)證，并取得相關(guān)證照，特種作業(yè)人員必須經(jīng)相關(guān)部門考核后持證上崗。

(2)施工單位須根據(jù)工程實(shí)際情況編制專項(xiàng)施工方案，并組織專家評審，根據(jù)評審意見修改完善方案后，報(bào)監(jiān)理和建設(shè)單位審批或備案。

(3)對橋梁下部結(jié)構(gòu)進(jìn)行復(fù)檢。架梁前，須對成品箱梁進(jìn)行檢查和交接，當(dāng)墩臺沉降變形達(dá)到設(shè)計(jì)要求時，對橋梁的中線、墩臺墊石標(biāo)高、水平和外部尺寸等進(jìn)行復(fù)測，復(fù)測結(jié)果滿足要求后方可進(jìn)行施工[1]。

(4)組織安全技術(shù)交底。正式施工前，須對施工班組進(jìn)行詳細(xì)的安全技術(shù)交底和安全教育培訓(xùn)，要求施工人員熟悉工藝流程和各類施工參數(shù)，同時做好個人安全防護(hù)，確保架梁施工質(zhì)量和安全[2]。

(5)試車試驗(yàn)。特制小半徑架橋機(jī)正式使用前需進(jìn)行試車試驗(yàn)，其中包括空載、靜載和動載試驗(yàn)。試車前必須檢查電動機(jī)的轉(zhuǎn)向是否符合要求，運(yùn)行機(jī)構(gòu)電動機(jī)是否轉(zhuǎn)向相同，卷揚(yáng)機(jī)制動瓦塊與制動間隙是否需要調(diào)整，檢查各減速機(jī)內(nèi)油量是否充足，各個油嘴、油杯、油管、油路等是否暢通，待一切經(jīng)檢查確認(rèn)正常后，方可試車運(yùn)轉(zhuǎn)。

3.2 架梁模擬演練

為保證特制小半徑架橋機(jī)架設(shè)的可操作性和安全性，獲取特制小半徑架橋機(jī)架設(shè)小半徑曲線箱梁的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)，應(yīng)在最不利工況下開展模擬架設(shè)演練，按照設(shè)計(jì)圖紙1:1設(shè)置模型，對橋墩、蓋梁、箱梁邊線、濕接縫等部位進(jìn)行放樣，并根據(jù)設(shè)計(jì)縱、橫坡平整模擬場地，對特制小半徑架橋機(jī)的拼裝、調(diào)試、運(yùn)梁、過孔、喂梁、梁體架設(shè)等進(jìn)行全方位的模擬演練。架設(shè)演練結(jié)束后，及時組織相關(guān)人員召開專題會議，總結(jié)梁體架設(shè)演練過程中發(fā)現(xiàn)的問題、采取的措施以及收集的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，通過對數(shù)據(jù)的分析、整合，得到特制小半徑架橋機(jī)的各項(xiàng)控制參數(shù)，用以指導(dǎo)后續(xù)小半徑箱梁架設(shè)的正式施工[3]。

3.3 過孔

架橋機(jī)過孔是箱梁架設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，主要步驟：確認(rèn)架橋機(jī)過孔前的基本姿態(tài)—中支裝置移動前的準(zhǔn)備—移動和安裝中支裝置—過孔配重和過孔前各項(xiàng)準(zhǔn)備工作的確認(rèn)—完成架橋機(jī)過孔準(zhǔn)備—架橋機(jī)過孔—前支腿安裝與調(diào)整—后支腿安裝與調(diào)整—臨時固結(jié)U型螺栓—解除配重捆綁，完成過孔[4]。特制小半徑架橋機(jī)過孔步驟與普通架橋機(jī)基本一致。

特制小半徑架橋機(jī)過孔過程中需重點(diǎn)控制：過孔時，先將前、后支腿頂起，前起吊天車將中支腿和軌道吊起，前移至已架設(shè)梁板前端并調(diào)整好角度，與前端蓋梁中心線平行。然后，天車后移，兩臺天車始終保持在中支和后支之間。再將前支腿提起，利用前支驅(qū)動使得前支腿前移至縱導(dǎo)梁前端，將后托頂起，和中支共同受力，同時對縱導(dǎo)梁姿態(tài)進(jìn)行調(diào)整。啟動中支和后托驅(qū)動，使架橋機(jī)縱導(dǎo)梁帶動前支裝置前移，前支到達(dá)蓋梁后，操作特制小半徑架橋機(jī)旋轉(zhuǎn)手柄，使架橋機(jī)緩慢旋轉(zhuǎn)至前支軌道與蓋梁頂平行。將前橫移軌道就位并用枕木支撐好，兩臺天車后移作為配重，啟動前支、中支驅(qū)動，使橋機(jī)縱向前移10m，尾部縮短，便于喂梁。

3.4 喂梁

特制小半徑架橋機(jī)喂梁前，運(yùn)梁車將梁板運(yùn)送至距中支腿1.2m止溜木楔處。前天車將梁板前端提起，另一端放在后炮車上，架橋機(jī)和后炮車配合喂梁。后炮車輔助喂梁至與前炮車連接處時，后天車吊起梁板后端，與前天車同步攜梁縱移。梁板縱移至指定位置后，橋機(jī)與天車先后橫移，使梁板安裝點(diǎn)對準(zhǔn)支座中心后開始落梁。梁板安裝到位后，對支座、梁板平面位置及標(biāo)高進(jìn)行檢查，確定各項(xiàng)指標(biāo)滿足規(guī)范要求后，解除鋼絲繩[5]。

3.5 架梁安全防護(hù)

在特制小半徑架橋機(jī)架梁的整個過程中，技術(shù)人員和管理人員需對施工人員進(jìn)行有效的監(jiān)督與管理，確保其嚴(yán)格依照施工安全技術(shù)規(guī)范進(jìn)行施工[6]。橋下應(yīng)設(shè)置安全防護(hù)，當(dāng)橋上作業(yè)時，杜絕人員和車輛進(jìn)入危險區(qū)域，防止因施工作業(yè)掉落的重物砸傷工作人員。首片梁體兩端就位落梁后，應(yīng)及時用臨時支架撐好梁體兩側(cè)，防止梁體傾覆。后續(xù)箱梁落梁后，應(yīng)立即進(jìn)行橫、縱向鋼筋連接和焊接，以確保施工安全。全跨完成架梁后，應(yīng)立即對梁體濕接縫進(jìn)行掛網(wǎng)防護(hù)，并對橋梁兩側(cè)臨邊安裝不低于1.2m高的防護(hù)欄桿，欄桿抗水平推力不得小于1 000N。底部應(yīng)設(shè)置不低于18cm高的擋腳板，伸縮縫處的運(yùn)梁通道應(yīng)采用厚度滿足要求的鋼板進(jìn)行支墊。

4 結(jié)語

懷陽高速公路采用特制的小半徑架橋機(jī)，解決了傳統(tǒng)架橋機(jī)過孔困難的技術(shù)難題，成功地完成了歐垌互通D3匝道橋60m超小曲線半徑19m箱梁的架設(shè)。該技術(shù)的推廣應(yīng)用，可較大程度地降低小半徑曲線橋預(yù)制梁架設(shè)的施工難度和安全風(fēng)險，為節(jié)約工程投資、縮短施工工期起到重要的作用。同時，也可使地形復(fù)雜地區(qū)的匝道橋梁設(shè)計(jì)方案更加靈活，也為高速公路改擴(kuò)建項(xiàng)目土地資源有限情況下的互通區(qū)設(shè)計(jì)、施工提供了工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。