戴鵬

（廣東冠粵路橋有限公司，廣東 廣州 511450）

0 引言

人行天橋通常處于人流和車流量較大的復(fù)雜環(huán)境中，為不影響行人和車輛的正常通行，必須制定科學(xué)合理、經(jīng)濟(jì)的施工組織方案。同時(shí)，地下管線復(fù)雜、場地空間有限等因素，對人行天橋的橋梁基礎(chǔ)、橋跨及設(shè)施設(shè)備吊裝都有不利影響。因此，研究復(fù)雜環(huán)境下人行天橋鋼箱梁的制作與安裝技術(shù)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 工程概況

新新公路（廣園快速路至葉嶺村段）改造工程位于廣東省廣州市增城南部，路線總體走向?yàn)橛赡舷虮?，起點(diǎn)位于廣園快速路向北200m，終點(diǎn)為葉嶺村，路線全線纜10.452km；該路段改造工程二標(biāo)，起點(diǎn)為新新公路永順大道路口南300m，終點(diǎn)為塔崗村委，按一級公路兼城市主干道標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施改造，左幅路線全長3.46km，右幅路線全長3.45km，紅線寬度為38.5+B（B為中央綠化帶寬度），設(shè)計(jì)速度為60km/h，雙向八車道；全線挖除舊路結(jié)構(gòu)并新建瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)，重做市政排水管道，其他管線按現(xiàn)有規(guī)模建設(shè)，改擴(kuò)建中小型橋梁1座共39m；新建人行天橋3座，設(shè)置大小平面交叉3處。主要建設(shè)內(nèi)容包括道路、橋涵、交通、照明、排水、綠化、電力管線等工程。項(xiàng)目投資25 702萬元，合同工期24個(gè)月。

2 工程區(qū)域環(huán)境分析

該工程項(xiàng)目處于交通干道要點(diǎn)，人流和車流量巨大，施工過程中難免對正常交通造成一定影響，給交通和人流疏散帶來壓力。同時(shí)，由于橋墩位于隔離帶和綠化道，樹木高大茂密，在保證不移植樹木的情況下，鋼箱梁需要采取科學(xué)合理的吊裝和運(yùn)輸方案，以保護(hù)樹木和綠化帶。另外，人行天橋結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對構(gòu)件加工要求較高，施工過程中構(gòu)件焊接和搭設(shè)較為困難，如果構(gòu)件尺寸超出限定，還會對運(yùn)輸造成一定影響。

3 鋼箱梁制作及安裝方案對比

該工程項(xiàng)目鋼箱梁制作及安裝考慮以下兩種方案并進(jìn)行比選（如表1所示）。

方案1：在鋼箱梁前端位置焊接掛環(huán)，用于懸掛鋼絲繩；在占線位置設(shè)置臨時(shí)墩，在其上懸掛焊滑輪用于改變拉力方向，并在臨時(shí)墩附近使用兩臺絞磨完成對鋼箱梁的拖拉。由于這個(gè)方案鋼絲繩需要搭設(shè)在人行天橋上空，會給路面車輛及行人帶來不安全因素，故此不適用。

方案2：在鋼箱梁后端使用鋼絲繩兜住鋼箱梁，并在萬能桿件平臺上安裝單雙門滑輪來改變推力方向，使用1臺絞磨實(shí)現(xiàn)對鋼箱梁的拖拉，這一方案可以在晚間作業(yè)，不會對正常交通造成影響，而且對路面車輛及行人不會造成任何安全威脅，效果良好。因此，該施工選擇方案2。

4 鋼箱梁的制作

4.1 制作場地選擇

根據(jù)對施工現(xiàn)場地形、土地承載能力等的考察，結(jié)合鋼箱梁制作要求，在不影響人行天橋下行人和車輛安全通行的情況下，應(yīng)當(dāng)沿著天橋軸線搭設(shè)拖拉平臺。但是，由于考慮到鋼箱梁本身自重大、施工現(xiàn)場為新填土、承載能力不足等因素，需要在平臺支腳制作8m×6m的C20混凝土基礎(chǔ)，使用平鋪枕木（間距為1m）的方式來保證鋼箱梁制作平臺的穩(wěn)定性，并在其上方鋪設(shè)2排鋼軌，便于鋪放鋼板。

4.2 鋼材下料

（1）頂板。鋼板放樣嚴(yán)格按照施工組織設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，遵循節(jié)約材料的原則，保證相鄰頂板、腹板和底板的對接焊縫錯(cuò)開1m以上，經(jīng)過周密安排，該環(huán)節(jié)既滿足施工組織要求，又滿足鋼箱梁制作要求，材料損耗也降低至最低范圍。接下來，方可進(jìn)行焊接。

（2）腹板。腹板除了要滿足頂板所有的要求外，由于人行天橋需要有一定的預(yù)拱度，需要通過控制腹板拱度來實(shí)現(xiàn)，故此需要將與腹板拱度相對應(yīng)的弧線標(biāo)出來。以下兩種方法可以獲得腹板預(yù)拱度圓弧數(shù)據(jù)：①通過精準(zhǔn)計(jì)算獲得：使用AutoCAD軟件畫出弧線，將該弧線的弦按照一定間距劃分成數(shù)段，并確定各自的垂線，然后通過AutoCAD軟件計(jì)算各線段的長度和各點(diǎn)弧弦距；②利用勾股定理近似計(jì)算：由于此弧線半徑較大（大約為700m），模擬放樣如圖1所示，故可以將其看作一個(gè)等腰三角形，從而求出各個(gè)點(diǎn)弧的弦距，即AB≈AD，故FG≈EF+1/2BD，按照這一方法可求出各個(gè)分段的弧弦距。

圖1 鋼箱梁模擬放樣

通過以上兩種腹板預(yù)拱度圓弧數(shù)據(jù)計(jì)算方法可以看出，勾股定理近似計(jì)算方法誤差相對較小，可以節(jié)約大量鋼材，故在本工程項(xiàng)目建設(shè)過程中采用方法②，方法①可以用來對已經(jīng)拼接完成的腹板進(jìn)行校驗(yàn)。

4.3 各梁板件拼接

（1）將頂板、腹板各段的鋼板拼接成一個(gè)整體，將拼接好的頂板底面朝上，鋪放在地面上。因腹板的長高比和柔性大，故要先拼裝尺寸較小的隔板。

（2）在頂板上彈出隔板一側(cè)邊線，使用吊車將其準(zhǔn)確定位于彈線上，點(diǎn)焊固定，按照同一方法安裝剩余隔板，然后方可安裝腹板。

（3）使用吊車將腹板吊至頂板上方并與隔板緊靠在一起，由于隔板本身具有一定的弧度，此時(shí)需用利用起吊機(jī)將隔板頂起，直至頂板與腹板之間的弧度完全重合，再將頂板和腹板點(diǎn)焊固定，最后按照施組設(shè)計(jì)要求將頂板固定在腹板上，拼裝固定加強(qiáng)筋，然后可正式焊接。

（4）將制作完成和經(jīng)過自檢合格后的腹板吊至鋼箱梁拖拉平臺上，測量經(jīng)過焊接收縮變形后梁的拱度。將底板鋪成與人行天橋梁一致的拱度，再將梁的上半部分吊至支撐平臺上，校驗(yàn)位置后進(jìn)行施焊，并在施焊完成后矯正變形鋼箱梁。

（5）矯正變形鋼箱梁后，進(jìn)行梁拼接。拼接前先畫出鋼梁中心線，核對無誤后開始合龍。合龍時(shí)，分別使用2個(gè)50t的千斤頂頂住鋼箱梁兩頭外側(cè)，緩慢向中心線頂進(jìn)。待兩個(gè)半梁在中心線合龍后，施焊梁間的縫隙。

（6）第一次拖拉制作完成和經(jīng)自檢合格的梁，要給剩余梁段留出制作空間。梁拼接時(shí)要保證圓弧過渡均勻，不留折角。

4.4 分段制作及加工流程

4.4.1 分段制作

鋼箱梁由頂板、腹板、底板共3個(gè)部分組成。在具體施工過程中，可先對鋼箱梁進(jìn)行單元?jiǎng)澐郑偻瓿煞侄沃谱?，最后在胎架上進(jìn)行分段拼裝。

4.4.2 分段加工流程

（1）備料、鋼箱梁板單元制作。在備料、鋼箱梁板單元制作環(huán)節(jié)，應(yīng)綜合考慮冷彎處理，合理分析該人行天橋梁的平、縱橫坡度對鋼箱梁構(gòu)件尺寸的影響，并預(yù)留相應(yīng)的預(yù)拱度。分段制作鋼箱梁和整體制作鋼箱梁的區(qū)別在于在現(xiàn)狀拼裝環(huán)節(jié)應(yīng)考慮焊接收縮量給接余量帶來的影響，并預(yù)留大約5mm的焊接收縮余量，在具體拼裝環(huán)節(jié)完成對焊接余量的準(zhǔn)確切割。

（2）鋼箱梁胎架搭設(shè)。根據(jù)吊裝分段進(jìn)行胎架搭設(shè)，搭設(shè)時(shí)應(yīng)保證場地的堅(jiān)固和平整，將制作合格并經(jīng)過驗(yàn)收的頂板、腹板和底板運(yùn)輸至胎架上進(jìn)入下一道工序。

（3）頂板單元焊接拼裝。在胎架上畫出人行天橋中線，將誤差控制在1mm以內(nèi)，將頂板單元放置在胎架上，U形肋朝上，使用門架裝置準(zhǔn)確核對位置，確保無誤后，進(jìn)行定位點(diǎn)焊，先在頂板端部20cm處初步定位，每間隔70cm進(jìn)行一次定位點(diǎn)焊，以此類推完成剩余頂板點(diǎn)焊。

（4）橫隔板與腹板焊接與拼裝，橫隔板與腹板固定在指定位置，采用人工焊接施焊，橫隔板焊接從兩側(cè)向中間對稱施焊。

（5）鋼箱梁底板焊接與拼裝。先安裝底板U肋和加勁板，后鋪設(shè)底板。底板焊接時(shí)，在U肋與加勁板接口的位置預(yù)留一段長度不施焊，便于鋼箱梁拼裝時(shí)調(diào)整。

4.5 梁的焊接

梁的焊接應(yīng)嚴(yán)格按照《鋼結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB 50205—2020）中的相關(guān)要求和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，本工程項(xiàng)目所用鋼材為Q235B，主要焊縫用4.2焊條大電流焊接3次，每次都要將焊渣和飛濺物清理，然后才能進(jìn)入下一道工序。

4.5.1 鋼梁焊接質(zhì)量保障措施

為有效保證鋼梁焊接質(zhì)量，特采取以下措施：

（1）雇傭經(jīng)考試合格并取得上崗證的焊工進(jìn)行鋼梁焊接，并根據(jù)施工組織設(shè)計(jì)要求和鋼箱梁焊接工藝選擇科學(xué)合理的焊接方法和材料。

（2）焊條應(yīng)先烘干再使用，特別是對于表面潮濕的焊縫區(qū)更應(yīng)當(dāng)烘干后再進(jìn)行施焊，以保證施工質(zhì)量。

（3）在頂板和腹板焊接過程中，應(yīng)安排兩名施焊人員分別在鋼箱梁內(nèi)外同時(shí)對稱施焊，并在頂板和腹板之間設(shè)置支撐，減少焊接過程中頂板和腹板出現(xiàn)的變形問題。

（4）為保證焊接質(zhì)量，焊接時(shí)應(yīng)斷續(xù)焊、分層焊，盡量縮短間隔時(shí)間，每一層焊接完成后要及時(shí)清理焊渣，然后方可進(jìn)入下一道施焊工序。

（5）嚴(yán)格按照焊接順序施焊，對于鋼板分塊拼接焊接應(yīng)遵循先橫后豎的原則。

4.5.2 焊縫質(zhì)量控制

（1）通過肉眼觀察焊縫是否平順光潔，是否有砂眼、焊瘤或咬縫等現(xiàn)象，保證焊接牢固。

（2）使用焊縫測量尺測量車輛焊縫寬度、焊腳高度，保證其符合施工組織設(shè)計(jì)要求。

（3）使用超聲波探傷儀對焊縫進(jìn)行探傷檢測，保證所有焊縫均無內(nèi)部缺陷且檢驗(yàn)合格。

4.5.3 焊接變形矯正

焊接變形矯正方法分冷矯和熱矯兩種：

（1）冷矯。冷矯正鋼箱梁變形時(shí)，應(yīng)當(dāng)使用千斤頂一類的機(jī)械工具，于焊接變形處施加反方向力，直至變形完全恢復(fù)至焊前水平。

（2）熱矯。熱矯正鋼箱梁變形時(shí)，使用焊槍在變形處加熱，通過冷卻時(shí)的自然收縮力恢復(fù)鋼箱梁變形。熱矯正工程中，溫度控制在750～900℃范圍為宜，同一部位加熱不得超過2次，并自然冷卻，切忌使用水驟冷。

4.6 鋼箱梁制作預(yù)留拱度可行性分析

鋼箱梁的制作，應(yīng)沿著人行天橋的縱向分2片完成，并以單片成品梁計(jì)算鋼箱梁在自重作用下產(chǎn)生的撓度?？紤]到鋼箱梁在制作過程中需要使用大量鋼箱梁焊接件，容易出現(xiàn)熱脹冷縮現(xiàn)象，根據(jù)資料記載，施工中預(yù)留的拱度應(yīng)為施組設(shè)計(jì)中的1.8倍，即143mm，以確保鋼箱梁在制作完成后頂?shù)墓岸炔坏陀?5mm。

5 人行天橋鋼箱梁安裝

5.1 鋼箱梁分塊

本工程項(xiàng)目鋼箱梁面積大，需要將整個(gè)鋼箱梁分段制作，然后運(yùn)抵施工現(xiàn)場完成安裝。

5.2 鋼箱梁施工現(xiàn)場安裝順序

（1）將中墩梁定位，分3段由小拱向大拱方向安裝；

（2）安裝中跨橋體箱梁；

（3）合龍中跨橋體箱梁；

（4）定位及安裝0#墩；

（5）安裝大小拱，由兩端拱腳向橋中心合龍；

（6）定位及安裝邊墩梁。

5.3 中、邊墩梁安裝

（1）使用2臺200t汽車吊進(jìn)行吊裝，將分段的中墩梁依次吊裝于梁的支撐架體系上，并精準(zhǔn)定位；

（2）對于邊墩梁安裝，分別使用一臺80t和65t的履帶吊共同配合完成吊裝，將邊墩梁安裝在邊墩的橡膠支座上，使用千斤頂完成定位與安裝工作。

6 施工效果

本工程項(xiàng)目主要通過萬能桿平臺和拖拉法架梁，有效克服了施工現(xiàn)場場地狹小的問題，消除了鋼箱梁在工廠預(yù)制完成后的運(yùn)輸過程中可能發(fā)生的變形問題，同時(shí)施工方法簡單，便于操作，確保鋼箱梁制作和安裝安全、可靠，不中斷人行天橋下人流及車輛正常通行，為企業(yè)節(jié)約了大量的吊裝費(fèi)用，同時(shí)取得了良好的社會效益。

7 結(jié)語

綜上所述，由于復(fù)雜環(huán)境下人行天橋鋼箱梁的制作與安裝施工對人流和車流影響較大，加之鋼箱梁結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制作精度和施工質(zhì)量要求高，需要制定合理的鋼箱梁施工組織和設(shè)計(jì)方案，明確制作流程，運(yùn)用科學(xué)安裝方法，保質(zhì)保量地完成施工任務(wù)。