论钢箱梁桥安装重难点分析及安全质量控制措施

论钢箱梁桥安装重难点分析及安全质量控制措施

李杰 翟苏洲

（中交二航局第四工程有限公司，安徽 芜湖 241060）

摘要：在桥梁工程中，钢箱梁桥的安装一直是一个具有挑战性的任务。这项工作面临着诸多重难点，其中包括钢箱梁滑移、精确调位和吊装匹配等问题。为了确保安全性和施工质量，必须采取一系列有效的控制措施。以连云港至宿迁高速公路的钢箱梁安装为例，本文将探讨这些挑战的背景和特点，分析连云港至宿迁高速公路的具体情况，并提出相应的安全质量控制策略，以确保钢箱梁桥的安装顺利进行，并最终实现安全可靠的交付。这一过程不仅仅是一项工程任务，更是对工程管理和技术创新的考验，旨在为类似的桥梁工程提供有益的经验和启示

关键词：钢箱梁桥；施工难点；安全质量控制；技术创新；管理创新

引言

钢箱梁桥作为一种常见的桥梁结构类型，已经在大跨度、高负荷的交通基础设施中得到广泛的应用。这种桥梁结构以其强大的承载能力和优美的外观设计，成为城市交通建设的重要组成部分。然而，尽管其在城市发展中发挥着重要作用，但钢箱梁桥的安装过程一直以来都是一项极具挑战性的工程任务。安装一座钢箱梁桥涉及到庞大的结构体系，这些结构在重量和尺寸上都巨大而复杂。为了确保安全性和可靠性，需要高度的技术精密度和严格的质量控制。施工过程中必须解决钢箱梁的滑移、精确调位、吊装匹配等重大挑战。因此，钢箱梁桥的安装不仅仅是一项工程任务，更是对工程管理和技术创新的综合考验。

一、工程概述

连云港至宿迁高速公路是《江苏省高速公路网规划（2017-2035）》“十五射六纵十横”中“横三线”连云港至宿迁高速公路组成部分。其中淮沭新河特大桥第4、16联60m简支钢箱梁平面位于道路直线段上，桥面设置横坡，箱梁整体绕路线设计高程点旋转形成单向横坡，坡度为2%。上部结构采用全焊单箱双室截面钢箱梁。钢箱梁全宽13.025m,底板宽9.08m,梁高2.702m,高跨比1/22.2。箱梁腹板采用内外侧等高设计,桥面横坡由箱梁整体绕路线设计高程点旋转而成。钢箱梁的顶板兼做桥面承重结构，按正交异性板设计。

二、钢箱梁桥安装重难点分析

（一）钢箱梁滑移问题

由于钢箱梁的结构特点，它们通常具有大尺寸和复杂的几何形状，因此其重量相当可观。在滑移过程中，由于自身重量的作用，钢箱梁容易发生弯曲和变形，这会导致结构的不稳定性，甚至可能引发结构损坏。钢箱梁桥的安装通常需要使用大型吊车或浮吊等设备，但在钢箱梁滑移时，这些设备必须承受巨大的荷载，增加了施工的难度和风险。滑移过程中需要严格的控制和调整，以确保每个梁段的位置和高度都能精确匹配，这需要高度的技术精密度和协调能力。如果在滑移过程中未能有效控制和纠正结构的弯曲和变形，将增加结构的不稳定性，可能导致梁段的断裂或整体结构的失稳。这对桥梁的使用寿命和安全性构成了潜在威胁，可能需要额外的修复和维护工作。

（二）精确调位的挑战

钢箱梁通常具有大跨度、大横截面和复杂的几何形状，因此在安装过程中需要将它们准确地放置在设计位置上，确保各个梁段之间的连接平整无缝。然而，由于钢箱梁的自身体积较大，其重心位置难以确定，这增加了精确调位的难度。在实际施工中，可能会受到天气、风力、地形等因素的影响，这些因素都可能导致梁段的位置和高度发生变化。施工现场通常是狭窄和拥挤的，给施工操作和设备调整带来了一定的限制，增加了调位的复杂性。在钢箱梁的安装过程中，需要使用各种吊装设备和调整工具，这些设备的精密度和操作技巧都对调位的准确性产生了重要影响。如果设备精度不足或操作不当，将难以实现精确的调位。精确调位的困难可能导致梁段之间的错位、连接不紧密，甚至可能引发结构的不稳定性。这不仅增加了施工的难度和工程周期，还可能需要额外的修复和调整工作，增加了工程成本。如果在精确调位方面出现严重问题，可能会对桥梁的使用寿命和安全性产生潜在威胁。

（三）吊装匹配的复杂性

通常情况下，钢箱梁的宽度可达数十米，每个节段中两幅箱梁之间的横梁也很长，这导致了整个结构的体积庞大。在吊装过程中，需要使用大型吊装设备，如桥面吊机，来处理这些庞大的结构。然而，由于梁段的重量和尺寸巨大，吊装过程中容易产生相对变形，这进一步增加了吊装匹配的难度。横梁是连接两幅箱梁的关键部件，而其横向刚度较小意味着在吊装过程中容易发生相对位移。这就要求在吊装时必须确保两幅箱梁的位置和高度匹配，以避免连接处出现错位或不对齐的情况。然而，由于横梁的横向刚度限制，这一匹配过程相对复杂。吊装匹配的复杂性增加了施工难度，需要高度的技术精湛度和操作经验。不正确的匹配和吊装可能导致梁段错位或不平整，进而影响结构的稳定性和安全性。吊装匹配的困难可能导致施工周期延长，增加了工程成本。如果吊装匹配问题未能得到妥善解决，可能对桥梁的使用寿命和安全性产生长期影响。

三、钢箱梁桥安装技术和管理创新

（一）创新施工工艺

在钢箱梁桥的安装中，采用了"边跨高支架存梁，中跨单悬臂拼装"的施工工艺，这种创新方法在解决了一些传统施工方法的难题的同时，带来了更高的效率和安全性。

这一创新工艺的核心思想是将梁段在不同跨度段采用不同的施工方式，充分发挥各自的优势。边跨的高支架存梁方式适用于跨度较小的梁段，其优势在于可以有效减小吊装高度和施工风险。高支架可以提高施工作业的稳定性，降低了吊装过程中的不稳定因素，同时也减小了对施工现场的空间要求。这种方式能够更加精确地控制梁段的位置和高度，有利于后续的精确调位。

而对于中跨的单悬臂拼装方式，主要应用于大跨度的梁段，其特点是高度的可调性和适用性。在这种方式下，梁段可以在单悬臂的支架上进行组装，减小了梁段的自重对施工的影响。这种方式还可以适应不同跨度的梁段，提高了工程的通用性。单悬臂拼装方式也能够减少施工现场的占用空间，为其他工程作业提供更多的操作空间。

创新施工工艺的采用提高了施工效率，减少了施工时间，有助于工程进度的控制。通过降低了施工现场的风险和安全隐患，提高了工人的安全性。同时，这种工艺也降低了施工过程中的资源浪费，对环境保护具有积极意义。这种创新工艺为未来类似工程提供了有价值的经验和教训，为钢箱梁桥的安装领域带来了技术创新。

（二）钢箱梁安装与合龙优化

钢箱梁桥的安装与合龙也是一个复杂而精密的过程。在淮沭新河特大桥的钢箱梁安装中，为了解决这一问题，采用了一系列优化措施，以确保施工的安全性和质量。钢箱梁的安装过程需要严格的工程测量和调试，以确保每个梁段的精确位置和高程。在施工前，必须进行详细的测量和数据分析，以确定每个梁段的理想位置。然后，采用先进的测量设备和技术，确保梁段的准确安装。这种精确调位的优化措施有助于防止梁段安装偏差，减小了后续工作的调整难度。在淮沭新河特大桥的合龙过程中，采用了一系列优化措施，以确保合龙的质量和安全性。合龙前进行了充分的准备和风险评估。以确定最佳的合龙时间和条件。这种风险评估有助于减小合龙过程中的不确定性，提高了合龙的成功率。根据测量结果，梁段就位后，确定了合龙段的吊装连接时间。提前约3小时，使用两台桥式起重机同时吊装合龙段梁段，并逐步卸下水箱内的水分，以确保合拢口不产生相应的变形。这种吊装连接技术的应用提高了合龙的精确度和稳定性，减小了合龙过程中的风险。在合龙段的钢箱梁纵向端和合龙段两侧主梁悬臂端设置了拉压临时螺栓加劲肋，以抵抗焊缝的变化。这种措施有助于确保合龙口的稳定性和质量。

（三）降低钢箱梁滑移影响

为了降低钢箱梁滑移引起的变形，淮沭新河特大桥采用了先进的滑移技术和高精度的测量与控制技术，旨在确保梁段在滑移过程中保持稳定的位置和精确的调位。通过精确控制滑移速度和方向，可以减小梁段在滑移过程中的变形。淮沭新河特大桥采用了高度先进的滑移设备和技术，确保了梁段平稳地滑移到设计位置。这些设备具备强大的推力和牵引力，能够精确控制滑移的速度，同时在滑移过程中实时监测梁段的位置和状态，以便及时调整。全站仪等高精度测量设备被广泛应用于滑移过程中，以监测梁段的位置和高程。这些设备能够实时获取精确的测量数据，帮助工程人员了解梁段的实际位置与设计位置之间的差距，并及时采取措施进行调整。通过不断监测和校正，确保了梁段的精确安装在设计位置上。临时支撑和调整装置也被采用，用于支持和调整钢箱梁在滑移过程中的位置。这些装置可以根据测量数据实时调整梁段的位置，确保其在滑移过程中保持水平和稳定。通过这些支撑和调整措施，成功降低了滑移引起的变形，保证了桥梁的安全性和质量。

四、安全质量控制措施

（一）合龙前的准备与风险评估

淮沭新河特大桥作为一座独柱形钢塔双索面钢箱梁斜拉桥，其合龙过程需要经过详尽的准备和风险评估，以确保工程的安全性和质量。合龙前的准备工作包括对两侧梁段进行高程、合龙口宽度、温度和风力等方面的观测与记录。这些数据的获取是为了充分了解合龙口的状态和外界环境的变化情况。高程的测量是为了确保两侧梁段的水平位置一致，合龙口宽度的测量则是为了确认合龙过程中两侧梁段的对接情况。温度和风力的监测是为了确定最佳的合龙时间窗口。通过对观测数据的分析，工程团队能够确定最佳的合龙时间和温度条件。这是非常关键的，因为合龙时的温度和风力状况会直接影响到钢箱梁的线性度和稳定性。选择合适的时间和温度条件可以最大程度地减小合龙时的变形和位移，确保全桥达到设计标准。工程团队需要考虑合龙过程中可能出现的各种风险因素，如意外的气象变化、设备故障等。通过对潜在风险的分析和评估，可以制定相应的风险应对措施和紧急预案，确保在紧急情况下能够及时采取行动，保障工程的安全性。

（二）吊装连接的精准控制技术

采用吊装连接的精准控制技术以确保合龙过程中的安全性和质量根据测量结果，确定合龙段吊装连接的时间是非常关键的。这需要依赖高精度的测量设备，如全站仪等，来监测合龙段梁段的位置和高程。通过实时的测量数据，工程团队可以准确地确定吊装连接的最佳时间窗口，以确保梁段在合龙时的位置和高程与设计要求一致。采用两台桥式起重机同时吊装合龙段梁段的方法，是为了提高吊装的稳定性和精度。这种方式可以均匀分布吊装力，减小梁段在吊装过程中的变形和位移。同时，采用逐步卸下水箱内等量的水分的策略，可以平衡梁段的重量，防止合拢口产生不均匀的应力，从而减小了合拢口的变形风险。这一精准的吊装连接技术的应用，可以有效地减小合拢口的变形，确保梁段的精确安装在设计位置上。这对于钢箱梁桥的安全性和质量至关重要，因为合龙过程中的变形和位移可能会导致桥梁的结构问题和安全隐患。通过采用高度精密的控制技术，工程团队成功地降低了这些风险，确保了淮沭新河特大桥的安全合龙和顺利建设。

（三）合龙口的安全质量保障措施

为了增加合龙口的稳定性，工程团队采用了临时劲性骨架的设置。这些骨架被安置在合龙口的两侧，起到了支撑和稳定的作用。它们能够承受桥梁自身的重量和合拢过程中的各种力，从而保持合龙口的形状和位置稳定不变。这种临时劲性骨架的设置在合龙口的安全性和质量控制中起到了关键作用。采用斜交倒链的方法也是为了增加合龙口的稳定性。这些倒链被布置在合龙口的两侧，形成一种交叉的支撑结构。它们能够有效地抵抗合拢过程中产生的横向力和扭曲力，确保合龙口不会发生变形和位移。斜交倒链的设置使合龙口的稳定性得到了有效提升。钢箱梁的纵向端和主梁悬臂端也采取了一系列安全措施，包括拉压临时螺栓和加劲肋的设置。这些措施旨在抵抗焊缝的变化，防止焊接部位发生裂纹和变形。它们能够增强合龙口的结构强度，确保桥梁在合拢后能够满足设计要求的安全性和稳定性。当所有连接操作完成后，桥面梁段之间的环焊缝也得到了焊接，以确保连接的牢固和稳定。一旦所有措施和连接操作都完成后，临时劲性骨架会被拆除，桥梁的合龙口就完成了整个合龙过程。

结束语

钢箱梁桥的安装是桥梁工程中的一项重要环节，具有复杂性和挑战性。通过淮沭新河特大桥的案例，我们深刻认识到在大跨度、高负荷的桥梁工程中，安全和质量控制至关重要。通过技术创新和管理措施的不断探索和实践，我们能够应对各种施工难题，提高工程的可靠性和效率。未来，随着城市化进程的不断加速和基础设施建设的日益增多，桥梁工程将继续扮演重要角色。我们需要不断积累经验，发展更先进的施工技术，加强安全质量管理，确保桥梁工程的可持续发展。

参考文献

[1]姜阳.连续钢箱梁桥安装施工中顶推技术的运用[J].中国建筑装饰装修,2022(10):52-54.

[2]张凯.市政道路钢箱梁桥顶推设计与施工工艺研究[J].工程技术研究,2021,6(14):235-236.

[3]章俊,刘坤.钢桥钢结构施工中的钢箱梁安装施工工艺[J].交通世界,2021(18):38-39.

[4]韩国栋. 大跨径钢箱梁桥施工控制研究[D].山东交通学院,2022.

[5]姜阳.连续钢箱梁桥安装施工中顶推技术的运用[J].中国建筑装饰装修, 2022(10):3.

作者简介：李杰（1990.9-），男，汉，安徽芜湖，大专，助理工程师，主要研究方向：工程质量管理。

翟苏洲（1989.3-），男，汉，安徽阜阳，本科，学士，助理工程师，主要研究方向：工程质量管理。