澳門路氹連貫公路圓形地行人天橋的施工技術(shù)
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姜 昊 吳凱光
（珠海東方重工有限公司，廣東珠海519175）
摘要：鋼箱梁結(jié)構(gòu)橋梁具有鋼板厚度較大，加勁肋密集，裝配精度要求嚴(yán)，焊接質(zhì)量等級要求高等特點(diǎn)。結(jié)合澳門特區(qū)的路氹連貫公路圓形地行人天橋的施工實(shí)踐，從該行人天橋施工的重難點(diǎn)、鋼箱梁制作及分段的工藝流程、鋼箱梁的裝運(yùn)拼裝、鋼箱梁的吊裝以及臨時(shí)支墩的計(jì)算等方面進(jìn)行分析總結(jié)。
關(guān)鍵詞：鋼橋；鋼箱梁；吊裝；施工技術(shù) DOI:10. 13206/j.gjg201604021
1 工程概況
澳門路氹連貫公路圓形地行人天橋的主體結(jié)構(gòu)為鋼結(jié)構(gòu)環(huán)形鋼箱梁，橋段全長為391 m，半徑為62 m，橋面寬6 m，橋面設(shè)有頂棚，環(huán)形外側(cè)設(shè)有5處上落點(diǎn)，各配有樓梯、自動(dòng)扶梯和升降梯（圖1）。鋼箱梁的頂板、底板與腹板采用Q345厚度為30 mm的鋼材；縱向加勁肋采用Q345的鋼材，縱向加勁肋的截面為L 150×20。鋼箱梁整體用鋼近3 000 t，由14根混凝土橋墩支承。受現(xiàn)場環(huán)境制約，14大段的預(yù)制件又分成7~9個(gè)段長3～4.5 m的構(gòu)件，以便在現(xiàn)場進(jìn)行拼接。本文從該橋施工的角度出發(fā)，分析施工過程中的主要技術(shù)難點(diǎn)，并進(jìn)行總結(jié)，為同類型的橋梁施工提供一些技術(shù)參考。
2 施工的難點(diǎn)、重點(diǎn)
本工程鋼結(jié)構(gòu)施工特點(diǎn)及難點(diǎn)主要是：
1)本工程鋼箱梁橋身跨度大和鋼構(gòu)件單件質(zhì)量大，天橋位于澳門路氹繁忙路段，因此較大質(zhì)量的鋼箱梁橋面吊裝顯得尤為困難；
2)在鋼結(jié)構(gòu)的施工過程中與土建方面存在交叉，如何充分利用較窄的工作面，保證工程如期竣工；
3)大跨度鋼結(jié)構(gòu)安裝過程中對水平度、對接位置、標(biāo)高等精度要求高，鋼結(jié)構(gòu)的安裝精度控制是保證整個(gè)工程主體質(zhì)量的一個(gè)重要環(huán)節(jié)；
4)在鋼構(gòu)件現(xiàn)場安裝焊接時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制鋼構(gòu)件的焊縫質(zhì)量，鋼構(gòu)件現(xiàn)場焊接應(yīng)嚴(yán)格按焊接工藝評定進(jìn)行，同時(shí)，還需要對風(fēng)、雨、冬季低溫等環(huán)境影響采取有效的應(yīng)對措施；
5)鋼結(jié)構(gòu)焊接變形一方面影響構(gòu)件的受力性能，另一方面影響構(gòu)件美觀。在鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場安裝過程中，應(yīng)通過成熟的焊接工藝、合理的焊接順序等措施來減少構(gòu)件變形；
6)施工場地位于澳門繁華路段，且屬于高空作業(yè)，在施工組織和管理過程中應(yīng)采取可靠的安全措施，確保整個(gè)工程安全施工。
3技術(shù)措施
3.1 鋼箱梁分段設(shè)計(jì)
由于鋼箱梁結(jié)構(gòu)整體重量重、體積龐大，整體制作無法進(jìn)行運(yùn)輸和吊裝，要確保整個(gè)工程的安裝，須對鋼箱梁進(jìn)行分段，確定鋼箱梁在工廠制作的長度，以滿足運(yùn)輸和現(xiàn)場吊裝的要求（圖2）。
影響鋼箱梁節(jié)段劃分的因素：
1)運(yùn)輸能力�？刂乒�(jié)段長度，運(yùn)輸路線；吊車現(xiàn)場起重能力及起重方案；合理的裝配工藝和焊接工藝。
2)鋼箱梁預(yù)制段在出廠前，應(yīng)按設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行預(yù)拼裝，經(jīng)檢驗(yàn)合格，各項(xiàng)指標(biāo)以及抽檢焊縫質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)要求后方可出廠。
3)架設(shè)臨時(shí)支墩。不得妨礙地面交通，滿足安全生產(chǎn)和文明施工的要求。
本工程主體為環(huán)形結(jié)構(gòu)，根據(jù)伸縮縫位置，總體分為7大段；為確�，F(xiàn)場安裝及焊接精度，工廠計(jì)劃將每大段進(jìn)行整體1:1放樣制作；每單節(jié)長度為3～4.5 m，重為130~190 k N。如圖3、圖4所示。
3.2 鋼箱梁構(gòu)件的運(yùn)輸
構(gòu)件制作符合大板車運(yùn)輸裝載條件，構(gòu)件在廠內(nèi)使用吊車和鏟車進(jìn)行搬運(yùn)和裝車，在施工安裝現(xiàn)場使用吊車進(jìn)行所有構(gòu)件卸車、裝運(yùn)（圖5）。
按規(guī)定的地點(diǎn)進(jìn)行堆放，在搬運(yùn)過程中不要混淆各構(gòu)件的編號、規(guī)格，應(yīng)做到搬運(yùn)裝卸合理，及時(shí)準(zhǔn)確地搬運(yùn)。具體應(yīng)滿足下列要求：
1)按安裝使用的先后次序進(jìn)行適當(dāng)堆放；按構(gòu)件的形狀和大小進(jìn)行合理堆放，用墊木等墊實(shí)，確保堆放安全，構(gòu)件不變形。
2)零部件、構(gòu)件盡可能在室內(nèi)堆放，在室外堆放的構(gòu)件應(yīng)做好防雨措施，對于構(gòu)件的連接摩擦面應(yīng)重點(diǎn)保護(hù)；現(xiàn)場堆放必須整齊、有序、標(biāo)識明確、記錄完整。
3.3鋼箱梁構(gòu)件的焊接拼裝
施焊前，焊工應(yīng)檢查焊接部位的組裝次序和表面清理的質(zhì)量，合格后方能施焊。坡口組裝間隙超過允許偏差規(guī)定時(shí)，可在坡口單側(cè)或兩側(cè)堆焊、修磨使其符合要求，但當(dāng)坡口組裝間隙超過較薄板厚度2倍或大于20 mm時(shí)，不應(yīng)用堆焊方法增加構(gòu)件長度。在測量鋼箱梁對接中心線時(shí)，對于超出中心線允許偏差范圍的，采用調(diào)節(jié)環(huán)縫間隙和微調(diào)梁段端口方法進(jìn)行處理，修正消除其中心線超差部分。由于梁段工地拼接與梁段工廠制作匹配預(yù)拼裝時(shí)受力不一樣，容易使拼接接頭產(chǎn)生錯(cuò)邊現(xiàn)象，出現(xiàn)錯(cuò)邊量超過允許偏差，必須進(jìn)行矯正和調(diào)整。
焊接時(shí)作業(yè)區(qū)的風(fēng)速達(dá)到或超過8m/s時(shí)，應(yīng)設(shè)防風(fēng)棚或采取其他防風(fēng)措施；焊接作業(yè)區(qū)的相對濕度不得大于90%；當(dāng)焊接表面潮濕或有冰雪覆蓋時(shí)，應(yīng)采取去濕除潮措施。
焊接作業(yè)區(qū)環(huán)境溫度低于0℃時(shí)，應(yīng)將焊接區(qū)各方向大于或等于2倍鋼板厚度且不小于100 mm范圍內(nèi)的母材，加熱到20 ℃以上后方可施焊，且在焊接過程中均不得低于此溫度。
3.4 鋼箱梁的吊裝方案
單體在現(xiàn)場拼接成合適的次分段后再進(jìn)行吊裝；吊裝作業(yè)時(shí)間僅為夜間封路的6h時(shí)段，吊裝時(shí)吊車立于拼裝梁段與橋墩中點(diǎn)，距兩邊距離為9～12 m，選擇兩臺汽車吊直接將次分段吊至橋墩上方進(jìn)行安裝，因此吊裝作業(yè)難度較大。圖6為鋼箱梁大段分段示意；圖7、圖8為②一④軸鋼箱梁吊裝階段橫向位移計(jì)算結(jié)果，理論計(jì)算結(jié)果與現(xiàn)場實(shí)際測量結(jié)果基本吻合。
3.5 臨時(shí)支墩計(jì)算
在分段吊裝的鋼箱梁接觸底部時(shí)需設(shè)置臨時(shí)支墩。臨時(shí)支墩的基礎(chǔ)為混凝土方體，上部為4根圓管柱及桿件組成的桁架系統(tǒng)。對于整體吊裝的梁段，采用鋼圓筒式的臨時(shí)墩作為防傾覆支撐。
在每個(gè)臨時(shí)支墩上面布置兩個(gè)豎向千斤頂，本方案中，最大的箱梁分段重量為550 k N，每個(gè)千斤頂需承受的重量應(yīng)為137.5 k N，為安全起見采用1 000 k N千斤頂。千斤頂?shù)牟贾萌鐖D9所示。
根據(jù)以上對7個(gè)鋼箱梁進(jìn)行獨(dú)立分析，可以得出臨時(shí)支架J受力最大的設(shè)計(jì)值為1 021. 14 k N，計(jì)算臨時(shí)支架時(shí)取該值，在轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)值后，分兩點(diǎn)作用在臨時(shí)支架上。臨時(shí)支架的主桿選用鋼管ɸ325×10，腹桿選用鋼管ɸ89×3.5，經(jīng)計(jì)算結(jié)果滿足要求。
4 結(jié)束語
本文結(jié)合澳門特區(qū)的路氹連貫公路圓形地行人天橋施工實(shí)踐，從該行人天橋的施工的重難點(diǎn)、鋼箱梁制作及分段的工藝流程、鋼箱梁的裝運(yùn)拼裝，鋼箱梁的吊裝以及臨時(shí)支墩的計(jì)算等方面進(jìn)行了分析總結(jié)。
澳門特區(qū)的路氹連貫公路圓形地行人天橋目前已開通，該橋鋼箱梁采用的制作工藝和拼接控制要領(lǐng)、運(yùn)輸和架設(shè)施工等工程經(jīng)驗(yàn)，可為同類型橋梁的施工提供有益的借鑒。
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