鋼箱梁組合式拼裝及預抬懸托整體澆筑技術探究

梁驥 胡劍 彭亮亮 景浩 蔡爵仲

(中鐵五局集團華南工程有限責任公司，廣東 東莞 516001)

0 引言

隨著中國經濟的快速發展和人們對交通建設要求的提高，橋梁建設正朝著更快、更長、更輕的方向發展。鋼箱梁頂推施工多采用全橋頂推，鋼混組合橋梁多由鋼結構箱梁+疊合板+鋼筋混凝土現澆面組合而成，因此可用較快的施工速度完成，但此種施工方式對疊合板拼接技術要求較高且橋梁在后期運行過程中容易產生裂縫，影響橋梁的使用功能和壽命。在新建樞紐互通多匝道跨越既有公路的鋼箱梁群密集施工中，因頂推節段較短，故采用中跨頂推、邊跨原位吊裝的組合拼裝技術，快速完成鋼箱梁群頂推施工，可顯著降低施工成本和涉路頂推時間。完成拼裝作業后，通過懸托吊模架體系和整體預抬升預應力擠壓，橋面不用搭設腳手架便能實現整體一次澆筑成型，保障了施工效率和施工質量。

沿大別山高速雞公山至商城（豫皖省界）段JSSG-2標全線共5座（6聯）鋼箱梁橋，包括主線k64+725主線橋、B匝道Bk0+309.5匝道橋、C匝道Ck1+078.5匝道橋、F匝道Fk0+411.5匝道橋和J匝道Jk0+610匝道橋，采用頂推法施工上跨大廣高速，采用邊跨原位吊裝技術完成未涉路部分節段拼裝，解決密集的鋼箱梁群涉路頂推施工安全風險高、施工難度大和施工工期緊的難題。拼裝完成、橋面板支模完成后采用預抬懸托整體澆筑技術，縮短分步澆筑時間，提高施工效率。

1 技術應用特征優勢

1.1 組合式拼裝技術特征優勢

組合式拼裝按照支架安裝→鋼箱梁中跨拼裝→鋼箱梁中跨頂推→鋼箱梁邊跨原位吊裝→支架拆除的流程完成，當第一座鋼箱梁橋支架安裝完成后，開始第二座鋼箱梁橋支架安裝，如此循環施工，形成大面積流水作業面。采用中跨頂推、邊跨原位吊裝組合施工，頂推前僅需拼裝頂推節段，頂推過程中頂推設備對梁底涂層損傷面積比全橋頂推減少了近60%，更有利于鋼箱梁涂層質量控制；頂推節段重量比全橋減少了60%，且頂推行程短，涉路施工時間短，施工安全可控；頂推節段長度及頂推重量均減少60%，支架布設數量少、頂推設備可選擇小型號，且頂推涉路時間短，保通費用減少，顯著降低了施工成本。

1.2 預抬懸托整體澆筑技術特征優勢

中間懸托模架體系如圖1所示，是利用鋼箱梁兩個橫梁的下翼板做支撐，先搭設雙拼槽鋼支撐梁，再在雙拼槽鋼上搭設單根槽鋼承重橫梁，在橫梁上搭設鋼管支架，在支架上鋪設方木模板。若是在橋面翼緣采用型鋼懸吊模架，在箱梁中間可采用懸托模架代替在地面搭設腳手架支模，可節約搭設腳手架的時間。翼緣懸吊模架體系如圖2所示，是采用雙拼槽鋼做懸臂，在鋼箱梁外側使用鋼管支撐槽鋼，內側將“U”形螺栓拉桿焊接在鋼箱梁上部螺栓，然后張拉雙拼槽鋼，槽鋼尾部有兩根鋼管組成的吊梁，使用螺桿做吊桿鎖定下部的外伸鋼管，外緣拉桿固定在鋼管梁上，中間拉桿固定在槽鋼懸吊梁上，在底部外伸鋼管上鋪設方木模板。箱梁吊裝時在柱頂對鋼箱梁預抬升，澆筑完成后整體降落，形成對橋面的擠壓力，可提高橋面質量，避免裂縫產生。

圖1 懸托模架體系示意圖

圖2 懸吊模架體系示意圖

2 技術應用關鍵點

2.1 組合式拼裝支架設計加工

2.1.1 荷載分析

支架的設計結構從下到上分別為混凝土基礎、鋼管立柱、工字鋼橫梁、工字鋼縱梁。支架結構僅承受鋼箱梁頂推節段的重量，主要驗算支架結構中鋼管立柱穩定性、工字鋼抗彎和抗剪性能、混凝土基礎抗滑性，以及支架基礎的地基承載力。

2.1.2 支架的加工與布設

支架加工制作要考慮支架結構強度、剛度及穩定性是否能滿足頂推施工和吊裝施工時荷載的要求，且支架各構件間采用焊接連接，焊縫必須滿足規范要求，并采取槽鋼連接加固措施。臨時支架設置位置均位于鋼箱梁縱向分段位置，鋼箱梁頂推行程范圍內的臨時支架均為頂推支架，其余為拼裝支架。

2.2 支架施工

2.2.1 基礎承載力測試與鋪筑

按驗算要求對支架基礎地基開展地基承載力測試，若地基承載力滿足驗算要求，則對基礎地基實施平整碾壓即可；若不滿足要求，則采用片石對基礎地基實施換填。支架基礎采用混凝土結構，并按要求在基底設置防裂鋼筋網片，在頂部設置預埋鋼板，用于連接鋼管立柱，應提前放樣鋼管立柱平面位置并預埋鋼板。

2.2.2 支架及頂推設備安裝

支架安裝結合工程現場條件，嚴格按照支架結構設計要求施工，控制支架安裝高程，尤其是臨時支撐鋼管的位置和高程，確保鋼箱梁整體高程一致。確保各結構間的焊接質量高，焊縫飽滿，無漏焊、缺焊、過焊等現象，保證支架結構整體穩定性高，確保鋼箱梁頂推施工安全。頂推設備安裝固定在支架上，采用將限位擋塊固定在頂推設備四周的限位措施，確保頂推設備的穩定性。

2.3 鋼箱梁頂推

頂推前應考慮鋼箱梁頂推過程中可能出現的所有最不利工況，驗算鋼箱梁抗傾覆穩定性，并根據最不利工況對頂推設備選型，確保頂推施工安全。因頂推過程需不斷將鋼箱梁落梁，不可避免地會對鋼箱梁梁底涂層造成損傷，所以在鋼箱梁落梁時需在鋼箱梁前端支架處修復涂層。鋼箱梁正式頂推時應做好監測工作，每頂進1米需監測導梁前端高程，發現監測數據異常及時上報；實時觀測鋼箱梁頂推狀態，檢查鋼箱梁左右是否偏離支撐管，發現偏離立即糾偏。

2.4 鋼箱梁吊裝

鋼箱梁地上拼裝完成后使用吊機吊裝，按照在鋼箱梁上預留的吊點，將吊環與鋼箱梁連接后緩慢抬升，抬升到合適高度后調整吊臂挪動到指定區域。鋼箱梁下放之前在中間橋墩柱頂上放鋼支墩，通過調整鋼支墩高度和墊塊高度控制鋼箱梁標高，鋼箱梁落在支架橫梁上的鋼支墩上。測量檢查預抬值標高滿足安裝精度后，完成鋼箱梁各節段焊接后，連接施工整體，并完成全橋鋼箱梁安裝，使鋼箱梁安裝相對于設計標高整體形成一個向上的預拱度。

2.5 懸吊、懸托模架施工

懸吊模架采用長200cm雙拼12號槽鋼作為吊模的承重梁，在邊緣鋼梁內外兩排剪力釘位置采用φ48mm×3.5mm鋼管支撐承重槽鋼梁，將“U”形螺栓焊接在鋼箱梁上，使用“U”形螺栓作拉桿固定槽鋼端部，至此懸臂吊架系統安裝完成；在鋼箱梁中間區域采用連接橫梁作為主要的受力構件，在兩個橫梁工字鋼中間搭設雙拼12號雙拼槽鋼做承重梁，槽鋼兩端搭在橫梁下翼緣鋼板頂面，在承重梁上安裝間距為100cm的單槽鋼支撐梁，在單槽鋼支撐梁上安裝鋼管支架底托，搭設φ48mm×3.5mm豎向鋼管支架，在鋼管頂部設置12號槽鋼分配梁，在分配梁上鋪設間距為30cm的方木做背肋，其上鋪設模板，組成懸托模架體系。

2.6 同步頂升落梁

選擇與墩頂梁體荷載相匹配的智能千斤頂，墩頂千斤頂總頂升量不大于梁體計算荷載的80%，在橋墩頂布置同數量的千斤頂，中間橋墩柱向兩邊千斤頂依次減少。工程中使用的千斤頂全部采用同步智能控制，以中間橋墩的千斤頂作為控制主機，通過無線信號傳輸命令，實現墩頂箱梁下方的若干千斤頂同步頂升、抽取鋼支墩、同步回油，完成落梁到墩頂支座上。落梁時，若干千斤頂同步頂升，使鋼箱梁與蓋梁間的鋼支墩不受力，抽取較高鋼支墩，更換較低鋼支墩，千斤頂回油，落梁于較低鋼支墩上，然后，抽取部分位于千斤頂下方的頂升鋼支墩，再安放千斤頂重復頂升，箱梁逐步下落，如此循環完成落梁。該施工工藝可以有效預防各墩各點不同步落梁易產生梁體扭曲變形，提高了梁體安裝定位精度，在大體量落梁技術上取得了創新。

3 結束語

本文采用將涉路和不涉路鋼箱梁分開施工（涉路部分采用中跨頂推，不涉路部分采用邊跨原位吊裝）的組合式拼裝技術，代替全橋頂推施工和占路時間長、安全風險高的吊裝作業法，顯著縮短了鋼箱梁頂推涉路時間和整體施工工期，提升了鋼箱梁涂層施工質量；使用鋼箱梁預抬反壓法，在組合鋼箱梁安裝過程中預抬升，澆筑完成后的路面在拆除預抬支墩后受到擠密反壓效果，解決了傳統路面施工受到環境溫度影響產生裂縫的問題，提高了公路路面的使用壽命；充分利用箱梁的連接工字鋼，建立了箱梁間懸托支模架支模體系，支模施工速度快，拼縫質量改善明顯，鋼箱梁路面施工速度和施工質量有著不同程度的提高；工程應用結果表明，鋼箱梁組合式拼裝及預抬懸托整體澆筑技術應用效果良好，推廣應用價值較高。