浅谈城市高架钢结构桥梁吊装技术

浅谈城市高架钢结构桥梁吊装技术

姚超众

（上海建工一建集团有限公司，上海，200120）

摘要：在城市高架桥梁施工过程中，大跨度钢结构桥梁吊装施工是重要的关键工序，关系到高架道路的整体性能质量和安全。结合杨高南路改造工程实例，介绍了城市高架钢结构桥梁的吊装施工技术，提出了城市复杂交通环境下吊装作业安全技术措施，为类似城市高架钢结构桥梁施工提供参考。

关键词：城市高架；钢结构；桥梁吊装施工；安全措施

随着我国城市化进程的不断推进，城市原有道路已不能满足市民日益增长的交通出行要求。城市高架桥梁在跨越路口、解决交通堵点、痛点及难点问题中，具有显著效果，也是目前城市道路改造升级的主要方案之一。钢结构桥梁在跨越路口时能满足不同跨径和路幅宽度要求而被广泛采用，由于其结构相对复杂，受城市复杂交通环境影响，现场吊装施工是一个技术难点，必须加强管控。结合杨高南路改建工程实践，探讨了城市高架钢结构桥梁吊装施工技术。

1工程概况

杨高南路（高科西路-外环立交）改建工程1标位于上海市浦东新区，工程范围北起高科西路跨线桥以南，南至规划杨思路北侧，起点桩号为K0+300，终点桩号为K2+380，路线全长2.08km，采用“主线连续流跨线桥+地面道路”的形式。其中墩号P13-P16、P16-P19、P22-P27、P27-P30为连续钢箱梁。钢箱梁采用分离式多箱结构，每隔2.5～3.0m设置一道横隔板将多个箱室连接成为整体，单跨最大跨径为80m，最大宽度为40m。边箱外侧腹板斜率与主线保持一致，其余腹板均为竖直布置。最大跨径80m钢箱梁支座处梁高为3.8m，跨中12米长度范围梁高为2.2m，中间箱梁内轮廓梁高按2次抛物线（H=2000×（X/32500）2+1768）变化，顶宽24米，底宽17.4～18.2米，箱梁悬臂长2.5米，详见图1所示。

图1 80m跨钢箱梁构造图

2钢箱梁梁段划分

钢箱梁因跨度大，内部结构复杂，焊接加工质量要求高，通常采取在工厂分段加工制作、检测验收合格后，运输至现场进行吊装的施工工艺。梁段划分需考虑结构受力特点、道路交通运输条件、安装环境限制、吊装设备能力及施工场内运输特点等因素兼顾经济性原则，尽可能划大尺寸、减少节段。综合考虑上述因素后，本工程最大跨径80m跨钢箱梁划分8个节段和12个嵌补段，中支点端横梁2段，纵向箱梁6段，边梁与中梁之间为嵌补段，单段最大尺寸为40m×6.7m×3.8m，单段最大重量为190t，最小重量为112t，节段划分如图2、图3所示。节段划分后经现场考查验证运输路线途经的路幅宽度、隧道净空和路桥载重能力，基本能满足本工程超宽构件运输通行。

图1 80m跨节段划分平面图                图2 80m跨节段划分横剖面图

3钢箱梁超限运输

钢箱梁运输属于超限运输，在装车和运输过程中，既要考虑到保护成品，又要考虑到运输的道路安全，装车顺序也应和吊装秩序匹配，避免构件的二次运输和转场延误工期。在运输前须向政府路政管理部门办理“超限运输车辆行驶公路”行政许可手续，同时向交警部门办理“三超运输”手续。

钢箱梁装车运输前，需在构件上打上编号，安装定位点划刻十字标线，并在支座搭接位置焊上初限位马板，还需对构件的原材料、焊缝、油漆等进行检测，检测合格后出具出厂合格证明文件。本工程选用MAN33-464型牵引车及配套尼古拉斯平板车组进行钢箱梁的运输。钢箱梁装车时需考虑吊装时停车方向，确定箱梁搁置托车的前后位置，前后托车用钢丝绳进行连接，并保持中心位置在同一直线上，用不少于4cm厚的橡胶板垫在钢梁与转盘之间作为衬垫。侧翼构件由于刚性较差，采用长平板装运，防止水平变形，嵌补段采用顶板朝下方式装车，到现场卸车后再翻身。装车后，钢箱梁四周拉设警示三角旗，在车尾及两侧悬挂警示灯。

钢梁运输时，严格按规定时间和路线进行，配备开道指挥车一辆。车辆转弯时，车速保持5km/h左右，启用随车遥控自动转向装置。在运输途中如遇天气突变、车辆故障、道路堵塞、交通事故和加固松动等特殊紧急情况时，需根据应急预案采取相关措施。如在运输途中遇到交通事故，及时保护现场，立即报警并上报项目经理及保险公司。主动说明情况，积极配合交警部门处理，争取做到“先让车辆通行，留人进行处理”，不影响现场吊装。

4、钢箱梁现场吊装

4.1吊装部署

吊装前按照施工图纸及相关文件编制完整的施工方案，内容应包括材料和机具数量、临时设施及技术措施、钢箱梁吊装方法、钢箱梁现场吊装顺序、焊接工艺、劳动力计划、进度计划、各项安全文明施工保证措施等，并报监理审批。本工程钢箱梁吊装机械采用350t履带吊，吊车主要站位于杨高南路西侧，从东侧往西侧依次吊装，墩号P19-P24钢箱梁吊装吊车需站位于杨高南路东、西两侧作业，夜间22:00至凌晨5:00进行吊装。

4.2临时支架的设计选型

支架作为钢箱梁吊装的重要技术措施，其结构的稳定性、刚度和强度等指标均需满足相关规范要求，其基准线、定位线则是吊装顺利进行的重要保障。本工程拟采用三种支架形式，其中跨浦三路墩号P9-P12钢箱梁支架采用1.8m×1.8m钢支架，该支架主肢采用钢管D273×8mm、主肢中心距1800×1800、每节高度4～12m、缀条采用12.6#槽钢，结构缀件节距1.65m，顶节缀条采用钢管168×8mm，材质为Q355B。基础形式为钢筋混凝土基础，截面尺寸为3.5m×3.5m×0.3m，经验算基础的承载力和强度均满足要求。

临时支架支撑立柱顶部标高除根据设计图纸计算梁底标高外，还需进行起拱值计算。现场临时支架支撑点处标高应按下式进行计算：

H搭设标高=H设计底标高+设计起拱值+H修正值

说明：H设计底标高:根据道路竖曲线计算出的钢梁梁底支撑点处标高

          H修正值：工厂加工起拱值（10~30mm）+现场支架压缩变形值(3~8mm)+地基沉降值

设计预起拱值：考虑恒荷载+1/2倍活荷载二次抛物线拟合上拱值和钢梁竖向曲线值叠加而成

4.3吊装现场交通组织

将施工对交通影响降到最低是市民的迫切需求，市民的需求往往转化为交管部门对于道路施工的翻交要求。在杨高南路改建项目中，交管部门提出了“占一还一”的翻交要求，在钢箱梁吊装作业仅允许在夜间22:00至凌晨5:00临时占用部分车道，在确需完全封闭某个方向车道施工时，仅允许在零点至凌晨5:00实施，夜间临时占道施工的具体方案需根据每天吊装钢梁位置和占道的不同实行一天一报审。占道时需要在道路前方路口、施工区前100米、施工区域等位置用标识标牌、警示标志、指示灯、爆闪灯、锥形桶、围挡等设施等设置占道施工范围，提醒驾驶员谨慎驾驶，各交通参与者按导向指示安全通过施工区域。在占道起始点需用锥形桶设置为渐变的封闭区域，不得设置成骤变的导流标志，避免司机紧急刹车、快速变道而造成交通事故。在交通流量大的路口、开始摆放标志标牌和围挡占道时需安排交通协管员协助引导指挥交通。

4.4钢箱梁现场吊装

吊装作业前，需对永久球钢支座、临时支架的坐标（标高）进行复核测量，同时对履带吊作业半径、起吊能力进行复核验算，各项参数验收合格后即可进行吊装。本工程中跨浦三路钢结构吊装工况经验算，最大重量A1和A2节段重量为190t，350t履带吊吊臂长42m，作业半径10m，额定起重量216t，吊车负载率90%，满足履带吊H工况；吊车最大负载率A6和A8节段重量为155t，350t履带吊吊臂长42m，作业半径12m，额定起重量176t，吊车负载率91%，满足履带吊H工况。

钢箱梁在起吊、回转、行走、落位和吊点转换过程中，均由专人统一指挥，用对讲机传递信号，每班作业前进行安全教育和技术交底。根据每个节段钢梁吊装吊车站位的位置，提前将吊车停放在吊车位上，待梁段运至现场指定位置后，在梁车前后轮胎下垫上楔形木方，防止车轮滚动，同时设置吊装作业区，与吊装作业无关的人员禁止进入施工区域。运梁车固定后，移动吊车吊臂下降吊索，将吊钩穿入吊耳，并在梁段的两段固定缆风绳，缓慢提升吊索，待吊索承载负荷后，解除梁段固定钢绳、切除临时固定马板，提升吊索进行试吊，起吊后待钢梁最低点高于运梁车10cm后即可将运梁车驶离施工区域。钢梁起吊后由指挥统一指挥履带吊驾驶员缓慢提升钢梁、缆风绳牵拉人员稳定钢梁，提升至支架上方1m左右高度后即可进行回转、行走。钢梁起吊到指定位置上方后，通过下趴大臂和下降吊索将钢梁搁置到支架上进行试落位。待初落位后用全站仪测量钢梁节段上角点定位点坐标，用拉结码板和手拉葫芦将梁段精准定位，定位后立即将底部支座与钢梁进行焊接固定，直到上下左右定位焊接点都焊接牢固后再解除吊耳上吊钩，吊车撤离即完成一个节段吊装。根据现场实际工况，天气状况良好时，一个晚上最多可吊两个梁段。一个晚上吊装作业结束后，清扫现场溅落钢渣、撤除占道的各类标识标牌，恢复交通。

5钢箱梁焊接

钢梁节段吊装就位后可立刻进行焊接，焊接质量的是否优良直接关系到桥梁结构的使用寿命，为保证焊接质量，需要从焊接人员、焊接材料、焊接工艺、焊接环境、焊接顺序等方面进行控制防止焊缝出现焊瘤、表面气孔、咬边、裂纹等缺陷和质量问题。

焊接人员需选择焊接经验丰富、焊接水平高、持有电焊工特种作业岗位证书的工人，且对焊工应进行焊接技能评定。每班焊接前做好焊接技术和安全交底，确保按焊接工艺流程进行规范操作，焊接时做好劳动防护，确保焊缝合格率达到100%。

梁吊装完成后，横向梁段先焊接成整体，再纵向梁段连接成整体。安装时先焊箱梁的顶板、底板、腹板的对接缝，后焊纵向加劲肋嵌补段间的对接缝。焊接顺序整体应遵循纵缝从跨中向两段，横缝从中线向两侧对称施焊；先焊长缝，后焊短缝；先焊溶敷量大的缝，后焊溶敷量小的缝，先焊受拉焊缝，再焊对接焊缝的原则。对接焊缝和横向焊缝均应对称施焊，以减少焊接变形和焊缝约束应力。钢箱梁现场焊接焊缝等级、焊缝外观检验及焊缝的无损检测按照《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50-2011）的要求进行。

本工程钢箱梁现场焊接属于高空作业，需对作业区域设置脚手架平台；并在跨路平台上满铺彩钢板，焊口处铺设石棉布，防止高空掉物和焊接火花溅落。钢箱梁端横梁和纵梁内部焊缝属于有限空间作业，需按有限空间作业要求坚持“先通风、后检测、再作业”，确保焊接工人安全。

6结语

钢结构在城市高架道路中应用广泛，复杂城市环境下钢结构桥梁的吊装施工技术非常重要。在确保交通、施工安全的情况下，切实做好钢结构深化设计及分段，不断加强现场交通组织、吊装管控，焊接质量控制、定位测量；切实提高相关施工技术水平，加强施工细节过程管控，提高高架桥梁的工程的施工质量。

参考文献：

[1]庄国方.基于BIM 的大型立交互通桥梁吊装施工模拟与优化[J].施工技术，2020（11）：123-126.

[2] 孔庆东.城市钢结构桥梁吊装施工研究[J].四川水泥,2021（05）：271-272.

[3]赖建坤.桥梁工程中吊装施工管理措施研究[J].交通世界，2019（27）：130-131.

[4] 邓斌.浅谈钢结构桥梁梁段吊装技术[J].中国水运,2020（11）：147-148.

[5]赵琦.桥梁工程中吊装施工管理措施研究[J].现代物业，2019（12）：236.

[6] 宋丽妹.复杂条件下钢结构吊装技术管理控制[J].中国市政工程,2010（S1）：109-111+155.