大跨度預制鋼箱梁校正焊接涂裝一體化移動平臺施工技術研究

陳 立 王 偉

上海市機械施工集團有限公司 上海 200072

隨著社會的高速發展，人民生活水平的提高，私家車已經成為每個家庭必要的通行工具，城市道路擁堵成為新常態。為緩解城市道路擁堵的難題，政府加大市政投入，市政高架基礎設施的建設迎來蓬勃發展。在城鎮、市區內進行現有道路擴建影響太大，會“傷筋動骨”，執行的難度太大，采用預制拼裝的高架橋應運而生，其以安全、高效、綠色文明的先天優勢得到充分應用。大跨度預制鋼箱梁憑借其特有的優點，在市政高架跨地鐵、河流、十字路口及既有高架等特殊部位得到了長足的發展[1-5]。

大跨度預制鋼箱梁在特殊部位施工時需要對預制橋梁分段之間的拼縫進行校正、焊接，對側面和底面進行防腐噴涂處理。目前常用的施工裝置有：

1）鋼箱梁底部布設吊環懸掛滿堂腳手架施工，該措施腳手管用量較大，不經濟且搭設過程存在腳手管掉落的風險，危險性較大，且施工完成后吊環難以清理，美觀性較差。

2）在地面使用登高車施工，但使用登高車會受場地限制，也影響橋梁下方的道路通行，該措施對道路交通影響較大，且防護性較差，難以全覆蓋保證施工安全。

3）路口車道擠壓，搭設“落地式門洞支架”進行防護，該措施在搭建時，容易受到現有的普通公路、高速公路或者鐵路等建（構）筑物地理條件的影響，尤其是在交通量較大的公路或鐵路上進行搭建，需要面臨對搭建安全要求高、作業時間長、成本高、空間限制多等問題。

在跨河流、路口或現有高架段等場景時，目前的施工裝置不能較好地適用。因此，綜合風險性、美觀性、安全性等多方面因素考慮，我們創新性地研究出一種可以電力驅動的校正焊接涂裝一體化移動平臺。

北橫通道天目路高架項目地處中心城區，市區主干道24 h交通繁忙、車流量大，在跨恒豐路口和南北高架轉盤等特殊部位70 m跨鋼箱梁施工過程中，創新使用了移動式校正焊接涂裝一體化平臺作為施工設施，保證了施工人員的操作安全，施工期間對地面道路基本沒有造成影響，同時該平臺制作施工成本低、裝配速度快、周轉效率高，對橋箱梁的外觀沒有造成破壞，確保工程順利實施。

1 工程概況

1.1 建筑概況

天目路高架段（圖1）是北橫通道中的重要組成部分，位于上?；疖囌狙鼐€繁華的商業、住宅區域。主線高架橋起于長安路，終至烏鎮路，總長1 652 m，橫跨南北高架、天目路轉盤和恒豐路等5條地面道路以及軌交1號線。為滿足南北高架主輔分流，新建2條輔道（FA/FB）、2條下匝道（ZD/T3D）、3條上匝道（ZB/ZC/恒豐路）、4條改建匝道（T1/T2/T3/T4）以及跨越蘇州河和上?；疖囌捐F路的下承式鋼拱橋（本次招標不包括跨鐵路拱橋及老橋加固）。

圖1 天目路高架概況

1.2 結構概況

本工程上部結構采用連續鋼-混凝土結合梁，主線標準段鋼-混凝土結合梁采用35～45 m等高度連續鋼-混凝土結合梁結構，梁高2 m，橋面寬17.0～23.5 m。主梁采用開口鋼箱梁＋混凝土橋面板的組合結構。采用單箱多室結構，每3 m左右設1道腹板，內側采用直腹板形式，外側考慮景觀，采用1∶2大傾斜度腹板形式（圖2）。

圖2 主線鋼-混凝土結合梁結構形式斷面示意

本工程主線在恒豐路處采用（51＋70＋47） m三跨連續梁形式一跨跨越恒豐路路口，路中不設置永久支墩（圖3）。

圖3 主線跨恒豐路路口立面示意

現狀天目西路為雙向10車道，恒豐路為雙向9車道，早晚高峰該路口車流達9 000標準車當量/h，交通十分繁忙，天目路主線高架施工期間如何減小對該路口的交通影響是施工中最重要的一點（圖4）。

圖4 地面路口現狀

2 技術路線及主要工藝

2.1 常規施工措施

通常市政鋼箱梁跨路口等特殊部位施工過程中，主要采用的校正焊接涂裝施工措施有以下3種：

第1種為加工時在鋼箱梁底部布設吊環，現場使用鋼管腳手架以梁底吊環為生根點搭設懸掛滿堂腳手架施工?，F場分段鋼箱梁安裝完成，在梁底搭設懸掛滿堂腳手架時間周期長，一般腳手架搭設需5～7 d，影響工程施工進度。懸臂搭拆腳手架危險性較大，為確保腳手架搭拆期間的安全，一般根據搭設進度對地面道路局部封閉施工，會嚴重影響橋梁下方的道路通行。橋梁校正焊接涂裝施工完成后，腳手架拆除完成，梁底預設的吊環難以切割，會影響橋梁整體的美觀及地面道路的有效通行凈空高度（圖5）。

圖5 懸掛滿堂腳手架施工

第2種是在地面道路放置登高車，通過登高車將操作人員送到梁底進行校正焊接噴涂工作，登高車在地面道路放置，放置點周邊局部封閉，采取有效防碰撞措施。為加快施工進度，登高車需設置多臺，且需要根據作業位置在地面移動，既會對交通產生影響，同時施工作業安全又難以保證。在電焊和噴涂過程中無法做到封閉，會對周邊建筑造成污染，對行人和車輛的安全產生威脅，風險較大。在地面使用登高車會受現場道路、交通等場地限制，施工期間如何保證地面道路正常通行是難以化解的矛盾，既影響整體施工進度，也會影響橋梁下方的道路通行安全，特別是在跨河流、路口或現有高架段等特殊場景時，登高車等不能較好地適用這些工況施工（圖6）。

圖6 登高車作業施工

第3種是通過擠壓路口車道，地面局部封閉搭設跨路口門洞作為施工平臺及防護隔離措施。門洞措施對路口大小、橋梁跨度限制較大，超過30 m跨度門洞過梁所需鋼梁規格過大，會嚴重影響地面車道凈空通過性，且立柱需要結合車道擠壓后道路封閉，對地形工況要求過高，無法適用跨主路口、河流、高架等70 m大跨鋼箱梁（圖7）。

圖7 跨路口門洞平臺

2.2 校正焊接涂裝一體化移動平臺

北橫通道天目路高架項目地處中心城區，針對本工程市中心交通繁忙，環境復雜區域的跨路口70 m鋼箱梁施工，采用了一種新型的移動式校正焊接涂裝一體化平臺作為施工設施，既保證了施工人員的操作安全，施工期間也未對地面道路造成影響。

該一體化移動平臺設施根據橋箱梁橫截面形狀尺寸設置，通過將上下車架、上下通道、側面架、滑動單元和驅動單元依次連接拼裝形成框架結構，依附于鋼箱梁上，形成一個跟鋼箱梁斷面匹配的下掛封閉滑動平臺，在靠近橋墩邊組裝就位，避免對地面交通造成影響。

適用于預制橋梁結構施工使用的一體化移動平臺裝置如圖8所示。

圖8 一體化移動平臺整體布置示意

基于預制橋梁箱室結構形式，在預制橋梁頂部搭設行車軌道（軌道組合部分），行車軌道由低墊腳螺栓和高墊腳螺栓連接組成，低墊腳間隔布置，負責找平橋梁頂部，高墊腳由工字鋼組成；上車架為平面桁架，均由標準節螺栓拼接組成；下車架由平面桁架、側面防護欄和鋼網片組成，底部平面桁架為工人操作平臺，上設鋼網片及石棉布，鋪設石棉布和鋼網片可以接收焊接時掉落的焊渣和噴漆時掉落的油漆，防止焊渣和油漆掉落至地面。下車架的寬度可以按照2個人施工時所需的空間進行設置。下車架底部帶有滾輪，可在地面推行移動；動力系統由車載電動絞盤和電瓶組成，遠端的滑輪組固定在橋面上，電動絞盤驅動前進；三角撐為整個操作平臺的平衡防護措施，三角撐上設置滑輪與鋼梁頂板接觸，整個操作平臺前進及后退時能保證操作平臺的穩定性；拉桿為操作平臺防護固定措施，能增強整個操作平臺的穩定性。

該平臺通過驅動裝置驅動滑動單元帶動該平臺沿鋼箱梁長向來回滑動，操作人員通過上下通道往返平臺和橋面上，根據施工順序操作平臺進行校正焊接及噴涂工作，裝配速度快、安全性高，且本身造價低、周轉率高，可重復使用。

該裝置上車架、下車架均分為標準節，由廠里加工完成后運至現場進行拼裝，扶梯及側面架整體加工完成，運至現場進行安裝。該裝置主要有以下幾種功能：

1）張貼陶瓷襯墊，焊接時防火花飛濺。鋼梁吊裝完成后，在正常使用狀態下，該裝置通過車載電動絞盤進行前后移動，操作人員通過側邊梯子至下車架張貼陶瓷襯墊，下車架焊縫處安裝側立面防火布，對焊接位置進行全密封，保證焊接時火花不會飛濺至車行道上。

2）除銹打磨，涂裝時防污染使用。因鋼梁橫跨城市主干路，常規涂裝時，油漆極易滴落在城市道路上，而主干道上車流量巨大，極易污染過往車輛。使用該操作平臺后，涂裝作業時，工作人員立于下車架上進行涂裝作業，涂料均滴落于下車架，在方便工人操作的同時，能有效避免涂裝對過往車輛的污染。

3）在預制小箱梁梁底模板搭設時使用。預制小箱梁吊裝完成后，小箱梁之間需封模澆筑后澆帶，澆筑時混凝土極易掉落在過往車輛上。使用該一體化平臺后，封模及澆筑工作可以給施工人員提供一個安全可靠的環境，且可以減少漏漿等狀況對下方車輛的污染。

4）平臺模塊化功能。上下車架均為標準節螺栓連接而成，根據不同的梁寬，可以自由組合整個操作平臺的長度，通過調節側面的高度，也可以適應預制橋梁的不同梁高，極為方便。

3 一體化移動平臺設施工藝

該裝置均為模塊化散件加工，運至施工現場進行安裝。

第1步：安裝軌道梁，于預制橋梁上表面架設2條軌道梁，軌道梁位于鋼梁勁板位置處，能夠有效承載整個操作平臺的荷載（圖9）。

圖9 一體化移動平臺軌道布置示意

第2步：組裝上車架，將模塊化的上車架散件螺栓進行連接，安裝好車載電動絞盤和電瓶后，使用起重機械立于鋼梁跨端側邊吊裝至軌道梁上，使用上車架前后兩側的固定繩固定在鋼梁上端（圖10）。

圖10 一體化移動平臺上車架布置示意

第3步：組裝下車架、扶梯及側面架的組合系統，下車架底部安裝有萬向輪，組裝完成后該組合系統可推至上車架正下方，使用4個電動葫蘆，將整個下車架組合系統提升至能與上車架組合的狀態，螺栓連接完成后，拆除電動葫蘆（圖11）。

圖11 一體化移動平臺下車架布置示意

第4步：使用完成后，逆安裝順序拆除電動式移動操作平臺，先拆除下車架的組合系統與上車架的連接，使用電動葫蘆將下車架組合系統降至地面，再拆除上車架及軌道梁，整個裝置的使用結束（圖12）。

圖12 一體化移動平臺施工作業

該裝置使用時需設置專職人員，嚴格按照使用要求使用電動移動式操作平臺，在裝置側立面還需設置警示及限高標志，注意來往車輛。

4 結語

本文提出了一種滿足預制橋梁施工用的移動式校正焊接涂裝一體化平臺裝置，彌補了常規的吊籃、懸掛腳手架及登高車施工的不足，確保施工安全可控，質量和精度達到設計要求。

采用該裝置后，預制橋梁的施工變得更為經濟、合理、安全和高效，該裝置的使用總結如下：

1）該裝置可以在預制橋梁跨內來回移動，也可在各跨之間反復使用，極大地降低了施工措施成本。

2）該裝置能夠滿足預制橋梁分段體系的施工要求，符合預制橋梁箱室結構體系受力特點，使施工變得更為合理。

3）該裝置能為施工人員創造一個安全的操作環境，極大地提高了城市主干道高空施工的安全性。

4）該裝置寬度較窄，施工過程中還可來回移動，極大地避免了施工時對既有道路交通的影響，極大地提高了施工效率。

5）該裝置為單元化構配件，針對不同寬度的橋梁，可以增減單元化模塊，以適應不同寬度的橋梁施工，降低了施工成本。

6）該裝置為電力驅動，操作簡單便捷，降低了施工人力成本。

綜上所述，本文提出的移動式校正焊接涂裝一體化平臺裝置安裝在預制橋梁上，不受橋梁下方的場地限制，從而在跨河流、路口或現有高架段等場景時，可以使用本施工裝置對預制橋梁之間的縫隙及預制橋梁的底部進行焊接和噴漆等處理，且該裝置為電力驅動，操作簡單，使用方便，可以對施工部位進行全覆蓋防護。同時，本施工裝置的安裝和拆卸簡單方便，可以提高施工效率，降低施工成本；施工人員在下車架中施工，還可以提高人員的安全性和施工質量。該裝置的順利實施為后續類似工程的施工提供了一種新的思路，可為類似工程提供借鑒。