钢桁梁在跨越道路时膺架法施工的运用以及与拖拉法施工的比较

摘要：本文以神华准池铁路跨大呼高速公路特大桥钢桁梁架设为例，客观地从施工工艺、安全、进度、投资角度进行了论述，在钢桁梁架设中运用膺架法施工取得了良好的经济效果和社会效益。

关键词：钢桁梁膺架法与拖拉法的比较

中图分类号： TU37 文献标识码： A 文章编号：

1.工程概述

神华准池铁路（新建大准至朔黄铁路联络线）跨大呼高速公路特大桥（DK41+570）为跨越大（同）呼（和浩特）高速公路和S211省道而设置，主跨为1-108m钢桁梁。工程所处地交通网络较为发达，无不良地质现象。此处施工位于交通繁忙道路上空，操作空间狭小且高空作业安全风险大，同时对线性控制精度要求高，施工工艺较为复杂。按照原设计在主跨一侧搭设临时支架进行拼装成整体，再采用导梁拖拉法将钢桁梁拖拉至设计位置。

2.钢桁梁膺架法施工的确定

2.1.钢桁梁膺架法施工的适用条件

适用于所有简支桥梁的施工。在受地形地势条件限制的影响，现场施工限制较多，施工条件较差，无临时拼装现场，且不适宜大型龙门吊等特殊施工机械进入，现场地形位置的地基承载力良好。

2.2.钢桁梁膺架法的技术特点

无需较大拼装场地，现场仅需存放钢桁梁杆件场地；可以减少大型特殊机械设备的投入；同时可以组织实现多个作业面同时平行流水作业，如钢桁梁架设、高栓施拧、桥面板焊接等；对桥梁线性控制精度可以良好控制，可直接在临时支墩上做好预拱度，统一进行钢桁梁的横向、纵向移位精度调整。

2.3.否定拖拉法施工

拖拉法在主墩后方或前方需较大拼装场地，同样需要多支柱的支架材料，且需与桥墩等高；增加了大型导梁材料的投入，需增加大吨位顶推设备投入；该法施工周期长，且后续铺架工期形势紧张，建设单位要求将原来120天施工工期还需提前30天架设安装完成。综前几条所述，对原设计采用拖拉法施工予以放弃。

3.膺架法施工的运用

3.1.膺架及墩顶布置：

3.1.1．在主桥2#～3#墩之间设置E′2、 E′4、 E′6、 E′8、E′10、E2、E4、 E6、 E8、E10等下弦节点处的膺架。膺架支点处除设置千斤顶外，在千斤顶两侧增设道木垛或工字钢块支承，以策安全。共计10排临时支墩，每排2个。临时支墩主要由分配梁、钢管立柱和混凝土扩大条形基础3部分组成。2#～3#墩之间每个扩大基础上设置两根直径φ63cm的钢管立柱，立柱间设置联结系，支架顶布置分配梁。为调节钢梁架设过程中的节点高程，在临时支墩上设置千斤顶顶位。

3.1.2．利用高速公路上的隔离带，直接在路面上安装固定条形基础，预留车道通行门架。其余临时支墩在公路外侧平整场地，根据设计图纸进行支架扩大基础放样，利用挖掘机进行基坑开挖，基坑开挖好后，夯实基坑底，进行基底承载力试验，承载力不小于120KPa，就可以进行碎石垫层施工。碎石垫层分层夯实，填完后，进行碎石垫层顶承载力试验，若承载力不小于220KPa，就可以按照设计图纸绑扎扩大基础钢筋，安装预埋件，为了方便以后吊装，每一个扩大基础1要预埋4个吊点，两个扩大基础1间要用竹胶板隔开，安装模板，浇筑C25混凝土。

3.1.3．在安装钢管桩时，注意接长钢管桩轴线必须同心，接头不得错台，焊缝HF=8，上下连接扒板不得少于6块。利用25吨汽车吊机吊装钢管桩，钢管桩安装时注意保证钢管桩垂直度控制在0.1%以内，钢管桩桩底与预埋件焊缝HF=8。焊接加劲板，焊缝HF=8。钢管桩连接系首先组焊成整体，然后利用吊机吊装焊接与钢管桩连接，焊缝均为角焊缝，hf=8，连接板长度根据钢管桩实际位置调整。

3.1.4.分配梁采用1600×830×3000、1630×798×3000、877×560×3000钢箱梁，利用25吨汽车吊机吊装到位，注意分配梁不得放偏，钢管桩与桩顶之间采用连续围焊，焊缝高度不小于8。

3.2．钢桁梁架设前准备工作

3.2.1.钢梁拼装前，对支架、墩顶布置等辅助结构应进行全面检查并办理签证。各支架及墩顶均应按照施工设计图纸施工，以保证钢梁的安全顺利架设和拼装后的钢梁拱度。支架应设置高程及中线观测点，随时观测架梁过程中支架沉降和钢梁变位情况，以便及时调整。

3.2.2.在放置墩顶设备前，应实测各墩支承垫石顶高程，并将桥中线、支座中心线、桥墩中心线投放在各墩顶上。支承垫石顶面钢梁支座范围内，应先凿毛找平。

3.2.3.各墩支座锚栓孔在安装支座之前，应放出支座底板十字线槽和锚栓孔中心线，对平面位置，大小及深度逐项进行检查，并将孔槽内杂物清除干净，符合设计要求。

3.3.4.墩顶布置的分配梁、千斤顶等的规格、数量和安放位置应严格按照设计要求办理，不得随意变动。若施工过程中确有困难，应取得设计人员同意后，方可变动。

3.3.钢桁梁架设方法

3.3.1.钢梁由2#墩起向神池方向架设。钢梁的E′0处布置临时固定支座在E′2、 E′4、 E′6、 E′8、E′10等处膺架顶面按设计图布置临时支承。

3.3.2.钢梁在满铺膺架上拼装。采用设置于地面的KH一100轮式汽车吊机。与高速公路管理局协商，进行分道封闭，吊机直接进入车道现场，利用该吊机直接在膺架钢梁顶上拼装钢桁梁杆件。

3.3.3.钢梁杆件拼装时应注意尽快使结构形成稳定的三角形结构。拼装顺序为：先拼装两边下弦E0E2杆件-->安装钢桥面板，重复步骤一、步骤二完成下弦及桥面板安装，在下弦平面形成平面框架-->再安装腹杆上弦杆和A1A3上弦杆-->安装端桥门架及横联-->最后安装上平纵联。按照先后顺序拼装下一个节间斜腹板、上弦杆、横联、上平纵联，其余节间依次按顺序进行拼装，完成所有节间拼装。

3.3.4.钢梁架设过程中，长期支承钢梁应由正式支座承担。两侧设置的临时支座，则是用于架梁时保险和用以调整钢梁标高及进行纵横移的设施，不允许将钢梁支承在带有千斤顶的临时支座上进行悬臂安装（但临时支座考虑略为顶紧）。

3.4.架设工艺要求：

3.4.1膺架的拼装螺栓应全部拧紧，以减小膺架的压缩量，在膺架临时支承垫块上应放出钢梁下弦中心线并划出下弦宽边线。在架设过程中，严格控制支点标高以确保钢梁厂设拱度。钢梁底、千斤顶、分配梁之间接触面均应垫一层防滑板。

3.4.2.杆件安装按安装顺序图规定的先后顺序进行。主桁杆件拼装应左右两侧对称进行。安装过程中，对施工临时菏载（如工作人员走道、拼栓脚手架、运料道、风水管路、安全网等）必须严格控制在设计规定范围内。

3.4.3.杆件安装以前详细检查与核对，特别注意设有检查设备钉孔杆件的方向，钢梁任何部位杆件的拼装，必须先用冲钉对孔，然后上螺栓拧紧以免错孔。

3.4.4杆件拼装用冲钉与螺栓的比例：满布式膺架拼梁、冲钉和高强度螺栓数量均为孔眼总数的1/3。

4.拖拉法施工与膺架法施工的比较：

4.1.施工工艺比较：

本桥原设计1-108m钢桁梁跨越大呼高速公路，采用拖拉法架设钢梁，拖拉时最大悬臂长度不得超过18m，单个临时墩最大支反力为3050kN（按横桥向两个临时墩考虑），临时支墩的质量关系到拖拉过程的安全，其纵向设置位置和标高影响到主体结构的受力状态，施工时需严格控制，临时支墩设计时还应考虑梁体预拱度设置。在拖拉过程中，需在下弦杆节点位置设滑板抄垫，确保钢桁梁应力满足要求。钢梁拖拉及顶落时应对钢梁下弦杆局部受力点和滑道受力进行详细检算，拖拉施工时应严格控制桥面多余荷载，抗倾覆稳定系数大于1.3。拖拉时应在下弦节点处设置上滑道，以确保在拖拉过程中受反力位置始终在下弦节点处。确保安全后再进行实施。并在钢梁架设完成拆除临时墩后再灌筑桥面板。

变更设计后该桥钢梁采用膺架法施工，膺架设计在考虑有足够的承载力和预留压缩下沉量外，只需特别注意钢梁的拼装拱度曲线；以及钢梁就位后进行严格抄平，避免使钢梁处于“三条腿”的工作状态。

两者比较，在施工地理环境下前者不适宜，且在拖拉过程中对结构的安全稳定性要求高，要求严格控制荷载，需确保抗倾覆稳定系数，具有一定施工安全风险性。后者只需考虑地基承载力和拼装的拱度曲线。

4.2.经济比较：

4.2.1.原拖架法施工需在2#主墩外侧选取拼装场地，地处跨大呼高速公路半挖半填地段，需清理平整场地2250平方米，增加11200立方土石方施工。采用原位膺架无需进行土石方施工，减少了北方贫乏的植被资源破坏的可能性，并不影响高速公路的景观，综合节约资金投入约22万。

4.2.2.原拖架法除需安装架设与桥梁等高位的拼装平台，该工作与原位安装膺架法类似，故不再计算费用，但拖架法需安装滑道与导梁，导梁采用八七梁拼装，长度为跨径108米的一半，按每米重量5吨计，需增加钢件270吨（租赁或购置，因考虑工期原因无法采购，采用租赁形式）。采用膺架法无需增加上述材料，节约资金投入38万。

4.2.3.由于钢管桩、分配梁、铸钢块、轨排均为单位既有周转旧料，可以充分利用，无须另外购置，节约投资10余万。

4.3.工期比较

该1-108m钢桁梁原施工工期为120天，现施工工期为85天，提前工期35天，满足后续铺架施工工期要求。

结束语：该桥原设计采用拖架法施工，施工周期长，在120天工期内根本无法完成。施工单位主动求变，根据具体施工条件和机具情况，提出将拖架法施工变更为现场膺架法安装钢桁梁，并被建设、设计单位同意采纳。该案例灵活运用了膺架法在地形局限条件下的施工，在合同工期内完成施工任务，并取得了良好经济效果。