復雜環境下人行天橋鋼箱梁的制作及安裝施工技術

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雜環境中，為不影響行人和車輛的正常通行，必須制定科學合理、經濟的施工組織方案。同時，地下管線復雜、場地空間有限等因素，對人行天橋的橋梁基礎、橋跨及設施設備吊裝都有不利影響。因此，研究復雜環境下人行天橋鋼箱梁的制作與安裝技術具有重要的現實意義。

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，路線總體走向為由南向北，起點位于廣園快速路向北200m，終點為葉嶺村，路線全線纜10.452km；該路段改造工程二標，起點為新新公路永順大道路口南300m，終點為塔崗村委，按一級公路兼城市主干道標準實施改造，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），設計速度為60km/h，雙向八車道；全線挖除舊路結構并新建瀝青混凝土路面結構，重做市政排水管道，其他管線按現有規模建設，改擴建中小型橋梁1座共39m；新建人行天橋3座，設置大小平面交叉3處。主要建設內容包括道路、橋涵、交通、照明、排水、綠化、電力管線等工程。項目投資25 702萬元，合同工期24個月。

2 工程區域環境分析

該工程項目處于交通干道要點，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，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合理的吊裝和運輸方案，以保護樹木和綠化帶。另外，人行天橋結構復雜，對構件加工要求較高，施工過程中構件焊接和搭設較為困難，如果構件尺寸超出限定，還會對運輸造成一定影響。

3 鋼箱梁制作及安裝方案對比

該工程項目鋼箱梁制作及安裝考慮以下兩種方案并進行比選（如表1所示）。

方案1：在鋼箱梁前端位置焊接掛環，用于懸掛鋼絲繩；在占線位置設置臨時墩，在其上懸掛焊滑輪用于改變拉力方向，并在臨時墩附近使用兩臺絞磨完成對鋼箱梁的拖拉。由于這個方案鋼絲繩需要搭設在人行天橋上空，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臺絞磨實現對鋼箱梁的拖拉，這一方案可以在晚間作業，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

根據對施工現場地形、土地承載能力等的考察，結合鋼箱梁制作要求，在不影響人行天橋下行人和車輛安全通行的情況下，應當沿著天橋軸線搭設拖拉平臺。但是，由于考慮到鋼箱梁本身自重大、施工現場為新填土、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，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定性，并在其上方鋪設2排鋼軌，便于鋪放鋼板。

4.2 鋼材下料

（1）頂板。鋼板放樣嚴格按照施工組織設計要求進行，遵循節約材料的原則，保證相鄰頂板、腹板和底板的對接焊縫錯開1m以上，經過周密安排，該環節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拱度，需要通過控制腹板拱度來實現，故此需要將與腹板拱度相對應的弧線標出來。以下兩種方法可以獲得腹板預拱度圓弧數據：①通過精準計算獲得：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段，并確定各自的垂線，然后通過AutoCAD軟件計算各線段的長度和各點弧弦距；②利用勾股定理近似計算：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等腰三角形，從而求出各個點弧的弦距，即AB≈AD，故FG≈EF+1/2BD，按照這一方法可求出各個分段的弧弦距。

圖1 鋼箱梁模擬放樣

通過以上兩種腹板預拱度圓弧數據計算方法可以看出，勾股定理近似計算方法誤差相對較小，可以節約大量鋼材，故在本工程項目建設過程中采用方法②，方法①可以用來對已經拼接完成的腹板進行校驗。

4.3 各梁板件拼接

（1）將頂板、腹板各段的鋼板拼接成一個整體，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邊線，使用吊車將其準確定位于彈線上，點焊固定，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，此時需用利用起吊機將隔板頂起，直至頂板與腹板之間的弧度完全重合，再將頂板和腹板點焊固定，最后按照施組設計要求將頂板固定在腹板上，拼裝固定加強筋，然后可正式焊接。

（4）將制作完成和經過自檢合格后的腹板吊至鋼箱梁拖拉平臺上，測量經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，校驗位置后進行施焊，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，分別使用2個50t的千斤頂頂住鋼箱梁兩頭外側，緩慢向中心線頂進。待兩個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自檢合格的梁，要給剩余梁段留出制作空間。梁拼接時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個部分組成。在具體施工過程中，可先對鋼箱梁進行單元劃分，再完成分段制作，最后在胎架上進行分段拼裝。

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節，應綜合考慮冷彎處理，合理分析該人行天橋梁的平、縱橫坡度對鋼箱梁構件尺寸的影響，并預留相應的預拱度。分段制作鋼箱梁和整體制作鋼箱梁的區別在于在現狀拼裝環節應考慮焊接收縮量給接余量帶來的影響，并預留大約5mm的焊接收縮余量，在具體拼裝環節完成對焊接余量的準確切割。

（2）鋼箱梁胎架搭設。根據吊裝分段進行胎架搭設，搭設時應保證場地的堅固和平整，將制作合格并經過驗收的頂板、腹板和底板運輸至胎架上進入下一道工序。

（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，將頂板單元放置在胎架上，U形肋朝上，使用門架裝置準確核對位置，確保無誤后，進行定位點焊，先在頂板端部20cm處初步定位，每間隔70cm進行一次定位點焊，以此類推完成剩余頂板點焊。

（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，后鋪設底板。底板焊接時，在U肋與加勁板接口的位置預留一段長度不施焊，便于鋼箱梁拼裝時調整。

4.5 梁的焊接

梁的焊接應嚴格按照《鋼結構施工質量驗收規范》（GB 50205—2020）中的相關要求和標準進行，本工程項目所用鋼材為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，然后才能進入下一道工序。

4.5.1 鋼梁焊接質量保障措施

為有效保證鋼梁焊接質量，特采取以下措施：

（1）雇傭經考試合格并取得上崗證的焊工進行鋼梁焊接，并根據施工組織設計要求和鋼箱梁焊接工藝選擇科學合理的焊接方法和材料。

（2）焊條應先烘干再使用，特別是對于表面潮濕的焊縫區更應當烘干后再進行施焊，以保證施工質量。

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

（4）為保證焊接質量，焊接時應斷續焊、分層焊，盡量縮短間隔時間，每一層焊接完成后要及時清理焊渣，然后方可進入下一道施焊工序。

（5）嚴格按照焊接順序施焊，對于鋼板分塊拼接焊接應遵循先橫后豎的原則。

4.5.2 焊縫質量控制

（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計要求。

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

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，應當使用千斤頂一類的機械工具，于焊接變形處施加反方向力，直至變形完全恢復至焊前水平。

（2）熱矯。熱矯正鋼箱梁變形時，使用焊槍在變形處加熱，通過冷卻時的自然收縮力恢復鋼箱梁變形。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 鋼箱梁制作預留拱度可行性分析

鋼箱梁的制作，應沿著人行天橋的縱向分2片完成，并以單片成品梁計算鋼箱梁在自重作用下產生的撓度?？紤]到鋼箱梁在制作過程中需要使用大量鋼箱梁焊接件，容易出現熱脹冷縮現象，根據資料記載，施工中預留的拱度應為施組設計中的1.8倍，即143mm，以確保鋼箱梁在制作完成后頂的拱度不低于85mm。

5 人行天橋鋼箱梁安裝

5.1 鋼箱梁分塊

本工程項目鋼箱梁面積大，需要將整個鋼箱梁分段制作，然后運抵施工現場完成安裝。

5.2 鋼箱梁施工現場安裝順序

（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

本工程項目主要通過萬能桿平臺和拖拉法架梁，有效克服了施工現場場地狹小的問題，消除了鋼箱梁在工廠預制完成后的運輸過程中可能發生的變形問題，同時施工方法簡單，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，為企業節約了大量的吊裝費用，同時取得了良好的社會效益。

7 結語

綜上所述，由于復雜環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，加之鋼箱梁結構復雜，制作精度和施工質量要求高，需要制定合理的鋼箱梁施工組織和設計方案，明確制作流程，運用科學安裝方法，保質保量地完成施工任務。