适用于狭窄空间下钢构件滑移组装的施工方法与流程

本发明为一种钢箱梁构件滑移组装的施工方法。具体的说是一种用于钢箱梁组装的合理、快捷、经济而又安全可靠的施工方法，属于市政桥梁工程领域。此方法适用于类似工程钢箱梁的组装施工。

背景技术：

随着中国经济及城市的发展城市功能分区更明显，交通流量增大，但可利用的地面土地资源却越来越有限甚至不足以支撑工程建设，原来在城市交通规划建设中因地质条件复杂或场地不足周边环境复杂等因素避开的区域，尤其是北方较多存在的下穿铁路既有线的地道桥，周边又存在大量功能建筑的情况，现在必须合理进行解决。市政桥梁在穿越城市中心或是跨越城市铁路既有线时遇到场地条件狭小、周边环境复杂的区域时，采用大跨度的桥梁设计就是这种情况的一种典型体现。

钢箱梁滑移组装施工案例较少，技术研究处于发展阶段，在很多房建施工中屋盖机构的安装中采取过类似尝试，但在桥梁滑移组装施工中，仍然鲜有尝试，很多关键技术和应用条件的研究还处于空白且技术封闭。现有国内外研究大多数均以数值模拟分析、沉降监测、模型试验等方式考察了钢结构应力变化、支架沉降关系、钢箱梁滑移距离、钢箱梁组装精度等关系，其中尤其是数值模拟得到的结论较多但是缺乏可供施工阶段参考的行之有效的理论和措施。

前期出现的支架系统上进行钢箱梁的组装均是在作业空间较大，能够使用大型起重设备的条件下，且需要搭设密集支架，但工程造价较高。到目前为止国内还没有成熟的理论及实用的工艺可以对类似的工程进行指导施工，尤其是在临近铁路施工、市政桥梁周边环境复杂的条件下设置大跨度的支架进行钢箱梁的滑移组装还是亟待解决的技术难题。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种适用于狭窄空间下钢构件滑移组装的施工方法，通过在临近铁路施工、市政桥梁周边环境复杂的条件下设置大跨度的支墩进行钢构件尤其是钢箱梁的滑移组装，是一种合理、快捷、经济而又安全可靠的钢箱梁(等钢构件)组装的施工方法。本发明施工方法主要针对在施工环境、条件较为复杂的工程，可以减少施工对于周边铁路环境、市政通行、征地拆迁需求面积的影响，能够降低大型起重设备和特殊工器具的使用，同时确保了钢箱梁组装的施工精度，减少了安装风险。钢箱梁构件滑移组装的施工方法，对同类市政桥梁工程及大跨度钢结构安装施工具有十分重要的参考价值及实际意义。

为了解决上述技术问题，本发明提出的一种适用于狭窄空间下钢构件滑移组装的施工方法，其中，钢构件的单跨跨径大于100米，钢构件质量大于100吨，狭窄空间是指作业施工空间的宽度在15米以内；在完成下部支墩支撑系统后，在该下部支墩支撑系统的顶部构建滑移装置，所述滑移装置包括分配梁、贝雷架、滑移轨道和滑移小车；然后使用吊车将钢构件吊装至滑移小车上，利用滑移装置将钢构件箱滑移至安装位置；具体步骤如下：

步骤一、下部支墩支撑系统的施工，首先，制作混凝土临时基础，该混凝土临时基础的尺寸为5m×4m×1.5m，采用C30标号混凝土，基础内布置HRB400的Φ16mm钢筋；然后，预埋临时支墩，按照间距为12m沿纵桥向设置两排均由四根Ф630钢管柱构成的临时支墩；测定每根钢管柱预埋标高，根据钢构件安装高度、滑移小车高度、滑移轨道高度、贝雷架高度确定每根钢管柱的安装高度；将轴向相连的钢管柱之间采用法兰连接、焊接加固；

步骤二、通过横向连接及设置剪刀撑对临时支墩进行加固，采用16号槽钢作为横向连接将每个临时支墩中的四根钢管柱焊接成整体，沿临时支墩的高度方向每3米设一道横向连接，横向连接之间设置剪刀撑；

步骤三、在两排临时支墩的顶部设置两道I40双拼工字钢作为临时盖梁，在临时盖梁上面沿纵桥向并排布置5片321贝雷梁构成贝雷架，贝雷架上固定有分配梁，分配梁由间隔为2米的型钢构成，型钢与贝雷架之间采用夹板固定；贝雷梁在场地组装完成后，整体进行吊装；贝雷架上、沿临时支墩的横向布置厚度为10毫米的三角加劲板进行加固，三角加劲板与贝雷架之间采用U型卡固定；采用U型卡将双拼工字钢与钢管柱顶部及贝雷梁进行连接，同时，进行下部支墩支撑系统的标高微调；

步骤四、安装滑移轨道结构，并进行加固，吊装滑移小车至钢构件预定位置，并进行空载滑移和负载滑移，滑移轨道结构采用43轨型道轨，，将滑移轨道固定在贝雷架上的分配梁上，根据钢构件腹板的位置确定滑移轨道的安装位置；吊装滑移小车至滑移轨道上钢构件的预定位置；针对滑移小车依次进行空载滑移和负载滑移测试，包括控制灵敏度、滑移速度、滑移阻力、制动性能测试；负载测试完成后，对下部支墩支撑系统的标高进行再次复核，以保证钢构件的安装精度；

步骤五、按照钢构件组装次序进行首段运输、吊装、并滑移至设计位置，将钢构件段运输至现场，吊车将该钢构件段吊装至滑移小车上，采用倒链将钢构件段与滑移小车临时固定，启动滑移小车，将该钢构件段滑移至设计位置；

步骤六、钢构件段滑移到位后，利用竖向千斤顶顶起钢构件段，撤出滑移小车，根据钢构件段的尺寸，在贝雷架顶部位于放置钢构件段的四角处设置钢管支架沙箱，利用竖向千斤顶调整钢构件段的设计高程及线型，最后将该钢构件段落位在钢管支架沙箱上，采用10吨倒链与临时支墩临时固定；

步骤七、首段钢构件段吊装完毕，其余钢构件段根据现场作业施工空间的位置采取从中间向两端滑移或从一端滑移至另一端或从两端向中间滑移，并按照上述步骤五至步骤六方法进行安装，安装完毕，全部复测合格后进行后续施工。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明因地制宜，可以克服特殊地理位置或地面条件给施工带来的作业空间小等诸多困难，实施安全可靠，同时经济合理。

(2)本发明结合了散拼和滑移各自的长处，搭设本发明中的支架系统很大程度上降低了施工对于地面交通、临近铁路区域和周边民用建筑的影响，减少了地基处理和支架的使用量，节约了大型设备的使用。

(3)本发明通过对滑移装置的结构和动力的重新构建，可以提高滑移装置的使用效率，保证钢箱梁安装位置和高程的精度，不再需要设置滑轮组、卷扬机、钢绞线等其他滑移装置，有效的减少了工程施工量，可以提高施工进度，同时又具备足够的安全性能保证。

(4)本发明施工方法易掌握，实用性强，施工快捷，施工成本低。

附图说明

图1是本发明中下部支墩支撑系统的纵断面布置图；

图2是本发明中下部支墩支撑系统及滑移装置横断面结构示意图。

图中：1-临时混凝土基础，2-钢管柱，3-横向连接，4-剪刀撑，5-I40双拼工字钢，6-贝雷架，7-U型卡，8-滑移轨道，9-滑移小车，10-分配梁，11-竖向千斤顶，12-梁段，20-临时支墩。

具体实施方式

研究实例：下面以位于石家庄市区中心及临近铁路中心狭窄施工空间内对于大跨度、质量重的钢箱梁构件施工为例对本发明施工方法进行详细描述，所描述的具体实施例仅对本发明进行解释说明，并不用以限制本发明。本发明施工方法可以减少工程施工征地拆迁需求面积，还能有效降低对于周边铁路环境、市政通行的影响，能够避免大型起重设备和特殊工器具的不合理使用，同时确保了钢箱梁组装的施工精度，减少了安装风险。本发明提出的钢箱梁构件滑移组装的施工方法，对同类市政桥梁工程及大跨度钢结构安装施工具有十分重要的参考价值及实际意义。

本发明中，大跨度钢箱梁是指单跨跨径大于100米以上的钢箱梁桥梁，质量重是指钢箱梁划分构件质量大于100吨。狭窄空间是指临近铁路施工场地宽度距离小于15米，城市复杂的环境是指周围不具备大面积征地的条件。如图1和体2所示，首先，按照常规施工方法完成下部支墩支撑系统后，通过在临时支墩20上部设置分配梁10、贝雷架6(由多个并列的多个贝雷梁构成)、滑移轨道8、滑移小车9构建滑移装置，然后使用吊车将钢箱梁构件(梁段12)吊装至滑移小车9上，滑移至安装位置。

该滑移组装施工方法按照以下步骤施工：

步骤一、下部支墩支撑系统的施工。首先，制作混凝土临时基础1，该混凝土临时基础1的尺寸为5m×4m×1.5m，采用C30标号混凝土，基础内布置HRB400的Φ16mm钢筋；然后，预埋临时支墩20，按照间距为12m沿纵桥向设置两排临时支墩20，每个临时支墩包括四根Ф630钢管柱2；测定每根钢管柱2预埋标高，根据钢箱梁安装高度、滑移小车9高度、滑移轨道8高度、贝雷架6高度确定不同位置的每根钢管柱1的安装高度；将轴向相连的钢管柱1之间采用法兰进行连接，同时采用焊接的方式进行加固。

步骤二、如图2所示，通过横向连接及设置剪刀撑对临时支墩进行加固。采用16号槽钢作为横向连接3将每个临时支墩20中的四根钢管柱1焊接成整体，沿临时支墩20的高度方向每3米设一道横向连接3，最上部横向连接3与贝雷梁距离为1米，横向连接3之间设置剪刀撑4，要求全部连接为满焊。

步骤三、在两排临时支墩20的顶部设置两道I40双拼工字钢5作为临时盖梁，在临时盖梁上面沿纵桥向并排布置5片321贝雷梁从而构成贝雷架6，贝雷架6上固定有分配梁10，每1.5米一道，分配梁10上面布置滑移轨道8。分配梁10由间隔为2米的型钢构成，型钢与贝雷架6之间采用夹板固定；贝雷梁在场地组装完成后，整体进行吊装，减少高处作业难度。贝雷架6上、沿临时支墩20的横向布置厚度为10毫米的三角加劲板进行加固，三角加劲板与贝雷架之间采用U型卡固定；采用U型卡7将双拼工字钢与钢管柱顶部及贝雷梁进行可靠连接，同时，进行下部支墩支撑系统的标高微调，直至达到预期高程。

步骤四、安装滑移轨道8结构，并进行加固，吊装滑移小车9至钢箱梁预定位置，并进行空载滑移和负载滑移。滑移轨道8的结构采用43轨型道轨，，将滑移轨道8固定在贝雷架6上的分配梁10上，每隔2米滑移轨道8与贝雷梁采用夹板固定，根据钢梁腹板的位置确定滑移轨道8的安装位置。滑移小车9采用电动小车，无须外部再施加动力。吊装滑移小车9至滑移轨道8上钢箱梁的预定位置；并针对滑移小车9依次进行空载滑移和负载滑移测试，包括控制灵敏度、滑移速度、滑移阻力、制动性能测试；负载测试完成后，对下部支墩支撑系统的标高进行再次复核，以保证钢箱梁的安装精度。

步骤五、按照钢箱梁组装次序进行首段运输及吊装，将梁段12运输至现场，选择临时支墩支撑系统的中部作为吊车作业场地，如图1所示，然后使用吊车将该梁段12吊装至滑移小车9上，采用倒链将梁段12与滑移小车9临时固定，启动滑移小车9，将该梁段12滑移至设计位置。

步骤六、梁段滑移到位后，利用竖向千斤顶11顶起梁段12，撤出滑移小车9，根据梁段的尺寸，在贝雷架6顶部位于放置梁段的四角处设置钢管支架沙箱，利用竖向千斤顶11调整梁段12的设计高程及线型，最后将该梁段12落位在钢管支架沙箱上，在梁段四角采用10吨倒链与临时支墩20临时固定，防止梁段12倾覆。

步骤七、首段梁段吊装完毕，其余梁段根据现场作业施工空间的位置采取从中间向两端滑移或从一端滑移至另一端或从两端向中间滑移，本实施例中由于沿桥纵向，一端是厂区，另一端是居民私宅，因此，采用从中间向两端滑移的移动方向，并按照上述步骤五至步骤六方法逐段进行安装，安装完毕，全部复测合格后再进行各梁段间的环缝焊接。钢箱梁整体安装完成后进行线形复测，合格后可进行下步工序施工。

本发明中，临时支墩20间距布置，能够适应特殊的环境条件，减少相对应的措施工程量。滑移轨道8结构中的贝雷梁片数是根据钢箱梁尺寸和重量进行计算确定，轨道平面位置及高程根据理论位置和高程通过计算得到。

梁段的滑移方向可以根据现场实际情况，采用从中间分别向两侧滑移。针对不同地形也可从一端滑移至另一端，也可以从两端向中间滑移，最后进行合龙。

综上，本发明施工方法主要包括按常规方式施工完成下部临时基础结构后，通过构建临时支墩支撑系统、上部承重结构简化、滑移装置改造等技术，来减少狭窄空间、特殊地形、复杂环境对现场施工的影响，确保钢箱梁安装位置和标高的精确度。本发明通过采取合理的施工顺序，并伴以适宜的加固措施，确定适合的施工参数，将施工过程中临时支墩支撑系统、钢箱梁组装对周边环境的影响降到最低，同时提高了钢箱梁的安装精度及效率。

尽管上面结合附图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。