凤翔大桥非通航区钢箱梁安装方案比选

徐勇1 ,佘剑平2

中交路桥华南工程有限公司，广东中山 528403

摘要：混合梁斜拉桥通常边跨位于陆地（或浅滩区）上方，中跨位于通航航道上方，南庄大道东延工程主桥凤翔大桥为独塔双索面混合梁斜拉桥，跨径布置为65+75+268m，上部结构为混合梁结构，边跨为PC箱梁，中跨为钢箱梁，主桥主塔位于防洪大堤以内，中跨钢箱梁跨越西岸防洪大堤、东平水道（Ⅱ级航道）及东岸防洪堤，钢箱梁下地形复杂，施工难度大。为合理选择非通航区钢箱梁的安装方案，确保施工安全、质量、高效，特进行方案比选。

关键词：混合梁斜拉桥 钢箱梁 高位支架法 低位支架法 斜面牵拉法

1 工程概况

1.1设计概况

南庄大道东延（南庄大道接雾岗路南延）工程施工（SG-02）主线起点桩号为K2+100，终点桩号为K3+890，长约1.79 km。项目包含特大桥1座，桥长1004.5m，主桥为单塔双索面混合梁斜拉桥，跨径布置为65+75+268m，桥宽36.5m，主梁为混合式箱型梁，中跨主梁为钢箱梁、边跨主梁为预应力砼箱梁（塔梁固结），钢混段设在主跨距离主塔15m处。

图1.1-1  桥型布置图

钢主梁采用整箱正交异性板扁平钢箱梁，全宽36.5m（不含风嘴），中央分隔带宽度1.5m，道路中心线处梁高3.3m，顶板设2%横坡，底板水平。标准节段长度取12m，梁上索距取12m，最大节段重量约370吨（该节段采用横向分段，吊装重量控制在300吨以内）。

图1.1-2中跨钢箱梁典型断面图

钢箱梁划分为A～E共5种类型22段。其中A梁段为钢混结合段，长5m，B梁段为过渡段，长7.75m，D梁段为标准段，长12m；E梁段为端横梁段，长13.03m，（节段进行横向分段，吊装重量约200吨）。

表1.1-1  梁段重量统计表

梁段编号	M1	M2	M3～M8	M9～M21	M22
梁段类型	A	B	C	D	E
梁段数量	1	1	6	13	1
梁段重量（t）	209	204	274	259	384（200）

钢箱梁为栓焊结合钢结构，梁段工地连接除顶板U肋采用高强螺栓连接外，其余均采用焊接方式。

1.2中跨主梁区地形地貌

中跨主梁跨越防洪大堤及东平水道，大堤堤顶为一条现状通行道路，施工期间需保证正常通行，东平水道为Ⅱ级航道，交通繁忙。

图1.2-1主梁区地形地貌

§1.3中跨主梁区地质情况

场区覆盖层由第四系人工填土、河流冲积相粘性土层、砂层、海陆交互相软土层、砂土层等组成，地层自上往下依次为素填土、粉质粘土、淤泥质粉质粘土、全风化细砂岩、强风化砂质泥岩、中风化砂岩、强风化泥岩、微风化砂岩。

表1.3-1 现浇梁区域地层情况表

土层 类别	土层深度 （m）	层底深度 （m）	桩侧摩阻力 （kPa）	地基承载力容许值 （kPa）
素填土	1.4	1.4	10	/
粉质粘土	0.8	2.2	15	120
淤泥质粉质粘土	5	7.2	15	50
全风化细砂岩	2.7	9.9	80	200
强风化砂质泥岩	11.4	21.3	90	300
强风化泥岩	3.9	25.2	90	200
强风化细砂岩	2.1	27.3	100	300
中风化泥质粉砂岩	3.8	31.1	150	600
中风化砂岩	4.4	35.5	160	800
强风化泥岩	4.2	39.7	90	300
微风化砂岩	8.2	47.9	240	1500

2 施工重难点分析

主桥中跨钢箱梁施工重难点如下：

（1）中跨钢箱梁施工区跨越防洪大堤，钢箱梁移梁支架需跨越大堤，水利部门原则上不允许在堤身打设钢管桩，支架设计难度大。

（2）中跨主梁单个节段重量重，单梁段提吊难度较大。

（3）陆上梁段区上跨现状道路，施工时需保证道路通行安全。

3 比选方案简介

中跨钢箱梁包含西岸（南庄岸）陆上梁段、水上梁段、东岸（石湾段）梁段，其中水上梁段采用桥面吊机起吊安装，东岸梁段（3段）采用高位移梁支架滑移就位合龙已基本确定，因此本次仅对西岸（南庄岸）陆上梁段施工方案进行比选，比选方案包含高位移梁支架方案、低位移梁支架方案、斜面牵拉法方案

表3-1 比选方案列表

序号	方案	方案示意图
1	高位移梁支架方案
2	低位移梁支架方案
3	斜面牵拉法方案

3.1高位移梁支架

3.1.1 方案概况

西岸陆上梁段（含岸边）包含A、B、C（6段）梁段，总长度为84.75m，梁段最大吊重为C梁段，吊重为274t，梁段（含岸边）采用运输驳船将梁体运输至工点，采用400t浮吊吊装至滑移支架上，纵向滑移到位的方法进行安装。

⑴支架设计

塔区梁段安装支架采用Φ820×10mm钢管柱，横向共设置4排，每个支点下方设置2排，东岸支架纵向设置12排钢管柱，西岸支架纵向设5排，立柱钢管采用Φ426×6mm钢管平联。钢管桩上方采用3I45工字钢作为纵向承重梁，其上布置3I63横向承重梁，再上布置2H900×300滑道梁，滑道梁上铺设20mm厚钢板，上方布置2mm不锈钢板；梁体支点下垫30mm高强高弹橡胶板+型钢垫块+ 23mm厚复合式四氟滑板，梁体通过复合式四氟滑板与不锈钢板组成的滑移面，在牵引装置牵拉下实现纵移。

图

3.1-1钢箱梁移梁支架结构横断面设计图

图3.1-2西岸钢箱梁移梁支架纵断面设计图

3.1.2 施工工艺流程

主梁施工工艺流程见下图所示：

	步骤一：     驳船运输钢箱梁A梁段至工点，浮吊将钢箱梁A梁段吊装至支架上方。
	步骤二：     卷扬机通过牵引索牵拉梁段纵向滑移到位。
	步骤三： A梁段位置精确调整、定位，进行D1、D3梁段施工。
	步骤四： 重复步骤一、二，将后续梁段依次吊装纵移到位；各梁段定位后进行节段连接、斜拉索安装。

图3.1-3混凝土主梁施工工艺流程图

3.2低位移梁支架

3.2.1 方案概况

西岸陆上梁段（含岸边）包含M1、M2、M3～M8梁段，总长度为84.75m，梁段最大吊重为M3～M8（C梁段），吊重为274t，采用400t浮吊吊装至滑移支架上，纵向滑移到位的方法进行安装。

⑴支架设计

支架采用Φ820×10mm钢管柱，横向共设置4排，每个支点下方设置2排，东岸支架纵向设置12排钢管柱，西岸支架纵向设5排，立柱钢管采用Φ426×6mm钢管平联。钢管桩上方采用3I45工字钢作为纵向承重梁，其上布置3I63横向承重梁，再上布置2H900×300滑道梁，滑道梁上铺设20mm厚钢板，上方布置2mm不锈钢板；梁体支点下垫30mm高强高弹橡胶板+型钢垫块+ 23mm厚复合式四氟滑板，梁体通过复合式四氟滑板与不锈钢板组成的滑移面，在牵引装置牵拉下实现纵移。跨防洪堤顶面道路，滑移轨道主梁置于路面顶部，轨道两侧设过车斜坡，便于社会车辆临时通行。

图3.2-1钢箱梁移梁支架结构横断面设计图

图3.2-2西岸钢箱梁移梁支架纵断面设计图

3.2.2 工艺流程

主梁施工工艺流程见下图所示：

	步骤一：     驳船运输钢箱梁M1梁段至工点，浮吊将钢箱梁M1梁段吊装至支架上方。
	步骤二：     卷扬机通过牵引索牵拉梁段纵向滑移到位。
	步骤三： A梁段(M1）通过履带吊吊至支架上，精确调整、定位，进行D1、D3梁段施工。
	步骤四： 安装桥面吊机并试吊，M2～M8依次按照先浮吊至滑移支架再纵移、桥面吊机提吊对位连接，各梁段定位后进行节段连接、斜拉索安装。

图3.2-3 施工流程图

3.3斜面牵拉法方案

3.3.1方案概况

西岸陆上梁段（含岸边）包含M1、M2、M3～M8梁段，总长度为84.75m，梁段最大吊重为M3～M8（C梁段），吊重为274t，采用400t浮吊吊装至滑移平台上，梁段通过斜面滑道及低支架滑移到位，再采用桥面吊机竖向提吊安装。防洪大堤斜面倾斜角度为14.42°

⑴滑移设计

防洪堤外侧沿大堤斜面浇筑滑道条形基础，基础上方铺设滑移轨道；浅谈区布置钢管型钢滑移平台与斜坡轨道顺接；为便于桥面吊机竖向提吊钢箱梁，防洪大堤内侧搭设与堤顶平齐的滑移轨道。

梁段滑移采用滑移小车+牵引卷扬机结合形式，斜面坡度为14.42°，最大牵引梁段重为274t，斜面牵引力约75t。M1滑移到位后采用两台350t履带吊提吊至现浇支架上，其余梁段采用桥面吊机竖向提吊。滑移支架及结构示意见下图所示。

图3.3-1钢箱梁移梁支架结构横断面设计图

图3.3-2钢箱梁移梁支架结构横断面设计图

3.2.2 工艺流程

斜面牵拉法施工流程如下：

第一阶段： ⑴进行支架基础及支架施工；（2）浮吊将钢箱梁M1梁段吊装至支架上方，通过卷扬机纵移到位，再通过履带吊吊至支架上，精确调整、定位，进行D1、D3梁段施工。

第二阶段： （1）安装桥面吊机并试吊，M2～M8依次按照先浮吊至滑移支架再纵移、桥面吊机提吊对位连接，各梁段定位后进行节段连接、斜拉索安装。

图3.3-3施工流程图

4 施工进度计划

4.1高位支架法

本项目关键线路为主桥桩基施工→主墩承台、塔座施工→主塔施工、边跨砼梁施工→中跨钢箱梁施工。

中跨钢箱梁施工控制节点为主塔封顶后能保证钢混结合段（M1）的移梁到位，后续梁段施工则在边跨混凝土梁合龙完成后，主塔计划封顶时间为2021年8月15日，为保证节点进度，主梁施工计划如下：

表4.1-1 高位支架施工计划

序号	施工节点	开始时间	结束时间	周期（天）	总周期(天)	备注
1	支架基础处理	2021.5.15	2021.6.15	30	60	不占关键线路
2	支架搭设	2021.6.15	2021.8.15	30		不占关键线路
3	钢混段M1就位	2021.8.15	2021.8.18	3	105	浮吊进场，完成M1～M8吊装就位
4	D3施工	2021.8.18	2021.8.28	10
5	混凝土梁合龙	2021.8.28	2021.9.18	20
6	西岸陆上梁施工（M2～M8）	2021.9.18	2021.10.30	42		M2～M8依次滑移就位
7	支架拆除	2021.10.30	2021.11.30	30

4.2低位支架

本项目关键线路为主桥桩基施工→主墩承台、塔座施工→主塔施工、边跨砼梁施工→中跨钢箱梁施工。

中跨钢箱梁施工控制节点为主塔封顶后能保证钢混结合段（M1）的移梁到位，后续梁段施工则在边跨混凝土梁合龙完成后，主塔计划封顶时间为2021年8月15日，为保证节点进度，主梁施工计划如下：

表4.1-1 低位支架法施工计划

序号	施工节点	开始时间	结束时间	周期（天）	总周期(天)	备注
1	支架基础处理	2021.5.15	2021.6.15	30	60	不占关键线路
2	支架搭设	2021.6.15	2021.8.15	30		不占关键线路
3	钢混段M1就位	2021.8.15	2021.8.20	5	114	包含滑移及提吊
4	D3施工	2021.8.20	2021.8.30	10
5	混凝土梁合龙	2021.8.30	2021.9.20	20
6	桥面吊机安装	2021.9.20	2021.10.20	30		不影响总工期
7	西岸陆上梁施工（M2～M8）	2021.10.20	2021.12.8	49		浮吊本阶段共占用16d
8	支架拆除	2021.12.8	2022.1.8	30

4.3斜面牵拉法

本项目关键线路为主桥桩基施工→主墩承台、塔座施工→主塔施工、边跨砼梁施工→中跨钢箱梁施工。

中跨钢箱梁施工控制节点为主塔封顶后能保证钢混结合段（M1）的移梁到位，后续梁段施工则在边跨混凝土梁合龙完成后，主塔计划封顶时间为2021年8月15日，为保证节点进度，主梁施工计划如下：

表4.1-1 斜面牵拉移梁支架施工计划

序号	施工节点	开始时间	结束时间	周期（天）	总周期(天)	备注
1	支架基础处理	2021.5.15	2021.6.15	30	60	不占关键线路
2	支架搭设	2021.6.15	2021.8.15	30		不占关键线路
3	钢混段M1就位	2021.8.15	2021.8.20	5	117	包含滑移及提吊
4	D3施工	2021.8.20	2021.8.30	10
5	混凝土梁合龙	2021.8.30	2021.9.20	20
6	桥面吊机安装	2021.9.20	2021.10.20	30		不影响总工期
7	西岸陆上梁施工（M2～M8）	2021.10.20	2021.12.8	53
8	支架拆除	2021.12.8	2022.1.8	30

5比选方案资源置计划及经济效益比选

表5.1-1 高位支架成本计算表

序号	材料 名称	材料 单位	材料 数量	单价	租期 （月）	金额 （万元）	小计 （万元）	备注
1	钢管、型材	t	473	2000	/	94.6	265.4	单价单位：元/t
2	钢管桩	t	41.5	2000		8.3
3	安拆费用	t	541	1500	/	81.2		单价单位：元/t
4	混凝土扩大基础	m³	86.4	1500	/	13.0		单价单位：元/m³
5	100t浮吊+振动锤	台	1	200000	1	20		钢管桩振沉
6	400t浮吊	台	1	800000	0.5	40		吊装时间15d
7	10t卷扬机	台	2	5000	2	2

表5.1-2 低位支架成本计算表

序号	材料 名称	材料 单位	材料 数量	单价	租期 （月）	金额 （万元）	小计 （万元）	备注
1	钢管、型材	t	323	2000	/	64.6	334.5	单价单位：元/t
2	钢管桩	t	41.3	2000		8.3
3	安拆费用	t	391	1500	/	58.7		单价单位：元/t
4	混凝土扩大基础	m³	86.4	1500	/	13.0		单价单位：元/m
5	350t履带吊	台	2	450000	/	90		单价单位：元/月*台 租金25万，进出场费20万
6	100t浮吊+振动锤	台	1	200000	1	20		钢管桩振沉
7	400t浮吊	台	1	800000	0.67	53.6		吊装时间20d
8	10t卷扬机	台	2	5000	2	2.0
9	间接费增加	月	/	600000	0.3	18		相对方案一工期增加9d

表5.1-3 斜面牵拉移梁支架成本计算表

序号	材料 名称	材料 单位	材料 数量	单价	租期 （月）	金额 （万元）	小计 （万元）	备注
1	钢管、型材	t	200	2000	/	40	302.6	单价单位：元/t
2	钢管桩	t	68	2000		13.6
3	安拆费用	t	268	1500	/	40.2		单价单位：元/t
4	钢筋混凝土扩大基础	m³	120	1500	/	18		单价单位：元/m³
5	350t履带吊	台	2	450000	/	90		单价单位：元/月*台 租金25万，进出场费20万
6	100t浮吊+振动锤	台	1	200000	1	20		钢管桩振沉
7	400t浮吊	台	1	800000	0.67	53.6		吊装时间20d
8	10t卷扬机+50t滑车	台	2	8000	2	3.2
9	间接费增加	月	/	600000	0.4	24		相对方案一工期增加12d

6比选方案优缺点分析

表6.1-1 方案优缺点分析

序号	比选方案	优点	缺点	备注
1	高位支架	1.支架搭设完成后不影响河堤路的正常通行。 2.陆上梁段通过滑移就位，施工工效相对较高。 3.高位支架可兼做存梁支架，节约浮吊成本。	1.支架搭设量相对较大、支架搭设难度较大。 2.采用高位支架，施工风险相对较大。 3.支架基础对防洪大堤影响较大。
2	低位支架	1.移梁支架搭设量相对较小、支架搭设难度较小。 2.低位移梁安全性相对较高。	1.需临时封闭河堤通行道路，交通疏导存在一定的困难。 2.钢混段采用双吊机抬吊就位，吊装风险较大，设备成本较高。 3.陆上梁段起吊需经过滑移+提吊就位，施工工效相对偏低。 4.在无索区梁段上需上桥面吊机，钢混段支架需加强，且对主体结构存在一定的影响。
3	斜面牵拉移梁支架	施工支架基础对防洪堤影响较小。 施工支架工程量小，支架成本较低。	需临时封闭河堤通行道路，交通疏导存在一定的困难。 梁段滑移过程相对复杂，操作难度相对较大。 钢混段采用双吊机抬吊就位，吊装风险较大，设备成本较高。 陆上梁段起吊需经过滑移+提吊就位，施工工效相对偏低。 在无索区梁段上需上桥面吊机，钢混段支架需加强，且对主体结构存在一定的影响。 陆上梁段不能存梁，浮吊占用时间较长。

7结论

本次针对边跨现浇梁共进行了三个施工方案的比选，具体对比如下图所示。

表7.1-1 方案对比表

序号	比选项	方案一 高位支架	方案二 低位支架	方案三 斜面牵拉移梁支架	推荐
1	安全	工序相对简单，安全性高。	施工工序相对较多，且涉及双机抬吊，安全性一般。	施工工序多，涉及双机抬吊、斜面牵拉，安全性一般。	方案一
2	质量	对钢混段及无索梁段影响小，施工质量易于控制	无索梁段安装桥面吊机，对施工质量有一定的影响	无索梁段安装桥面吊机，对施工质量有一定的影响	方案一
3	经济 （措施费）	265.4万元	334.5万元	302.6万元	方案一
4	工期	105d	114d	117d	方案一
5	推进 难度	较小	一般	一般	方案一

通过上述分析比选，对于本项目方案一（高位移梁支架）在安全、质量、经济、工期等方面相对于其他两个方案均具有一定的优势，因此中跨钢箱梁西岸陆上梁段采用高位移梁支架方案为最优方案。

参考文献

[1]唐廷云. 《大跨径公路斜拉桥钢箱梁施工技术》

[2]王刘洋，潘星. 《拖拉法在斜拉桥钢箱梁施工中的应用》

[3]徐志学. 《大跨径公路斜拉桥钢箱梁施工技术分析》

[4]中华人民共和国交通运输部. 《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T 3650-2020）

作者简介

徐勇，男，1988年10月，工学学士，工程师。

佘剑平，男，1995年6月，工学学士，助理工程师。

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