杨敏
中铁上海工程局集团建筑工程有限公司
摘 要：相对于传统的钢筋混凝土结构，钢梁具有跨越能力大，工厂化加工精度高，便于运输，施工速度快，构件易于修复和更换，材料可回收再利用等优点，被广泛应用于桥梁结构施工中。基于此，以永定河特大桥为研究对象,通过对钢结构特大桥的场地布置施工方案进行经济型对比，从而降低施工成本，进而体现场地布置对钢结构施工成本控制的重要性。
关键词：钢结构；应用；经济性比选；
1.工程概况
京雄高速跨永定河特大桥是京雄高速起点，位于永定河规划城市段中部，是雄安新区进出北京中心城区的门户，是区域重要的景观标志性桥梁。合同工期2020年12月8日至2022年12月31日。
永定河特大桥全长1.620km, 主桥采用中承式拱桥结构，在边孔两侧设置辅助孔，组成60+50+300+50+60=520m的5孔主桥，主拱肋和主梁均采用钢结构设计，钢材用量约2.56万吨。
本工程主桥中孔钢箱梁节段为高度3.5m，桥面宽度48m，并存在48～59.3m宽度渐变段；主桥边孔钢箱梁高度3.5m，宽度24米。受桥梁结构、现场环境和施工方案影响，箱梁分段方式复杂。主桥边孔钢箱梁为单箱四室截面梁，且两侧风嘴封闭，风嘴斜腹板、箱内纵向腹板与隔板的定位对接难度较大。
本工程主桥钢拱肋采用复杂空间曲面结构，拱圈截面由拱顶异形五边形渐变至拱脚异形四边形，上下游拱肋间设置“中国结”造型风撑。
2.总体施工组织
永定河大桥钢结构加工工程主要分为钢结构加工厂内板单元制造和桥址现场节段拼装两部分。在板单元加工基地进行钢拱肋板单元的下料，散件的组拼焊接，板单元底漆、中间漆的涂装。板单元加工采用流水作业，板单元加工完成后通过汽运至桥址现场进行节段拼装。
在桥址西岸河滩临近引桥便道位置规划一处钢箱梁和钢拱肋拼装厂，梁场规划面积32300㎡（折合48.5亩）。桥址梁场配置三台64m跨度20t龙门吊进行梁段整体组拼，配置三台24m跨度10t龙门吊进行板材料转运和板单元二拼。梁场规划充分考虑减少占地、存梁需求和流水作业，满足总工期要求的供梁需求。
梁段在梁场组拼完成后通过模块运输车运输至提梁区，通过提梁、移梁至喂梁区域。
3.施工方案比选
经过前提分析研究，初步拟定钢箱梁支架法高空组拼+钢拱肋地面节段总拼、钢箱梁与钢拱肋共用梁场两个方案。
方案一：箱梁支架法高空组拼+钢拱肋地面节段总拼。
总体方案：
主桥钢箱梁按照9m长度节段进行划分，局部分节长度微调。
东岸钢箱梁组拼场分两部分设置，板单元存放区、二拼区、半成品存放区在地面设置，占地面积7.4亩，配置两台30m（跨）×10t龙门吊满足拼装要求；胎架平台、涂装区域、拼装平台配合箱梁顶推设置于引桥支架之上，拼装区胎架平台长135m，宽60m，通过汽车吊转运地面二拼板单元至高空胎架上完成节段拼装，高空设置三台62m（跨）×20t龙门吊，设置宽度62m×长度25m喷涂车间，梁段喷涂完成后。
西岸钢拱肋拼装场均在地面设置，占地面积30亩，组拼场包含板单元存放区、二拼区、半成品存放区、长线法拼装区、涂装区域、存梁区，现场配置两台52m（跨）×20t龙门吊，两台30m（跨）×10t龙门吊满足拼装要求；
钢箱梁采用高空散拼+顶推安装施工方法工艺流程如下：
（1）同步施工主桥基础、顶推支架、顶推临时支墩。
（2）架设下拱肋支架和主梁组装、顶推设备，同时开始拼接主梁和浇筑下拱肋。
（3）在西侧拱肋横梁安装完成后开始顶推主梁，每45m一个循环。共计9个循环。
（4）顶推过程中架设东岸边跨支架，主梁持续向前顶推，东侧拱肋横梁需要在导梁到达前吊装完成。
（5）在顶推就位后拆除导梁和主梁拼装设备，架设边跨支架和模板。
（6）支架现浇两侧辅助孔。
方案二：钢箱梁与钢拱肋共用梁场进行节段拼装。
总体方案：
在桥址西岸河滩临近引桥便道位置规划一处钢箱梁和钢拱肋拼装场，占地48.5亩。组拼场包含板单元存放区、二拼区、半成品存放区、长线法拼装区、涂装区域、存梁区，配置三台24m（跨）×10t龙门吊进行板材料转运和板单元二拼，配置三台64m（跨）×20t龙门吊进行梁段整体组拼，设置一座宽度62m×25m喷涂车间。
梁段在梁场组拼完成后通过模块运输车运输至提梁区，通过提梁、移梁至喂梁区域，再按照方案一所述进行钢箱梁顶推施工。
4.方案优缺点分析
两种方案主要区别在于：受现场施工场地限制，钢箱梁节段拼装场地变化引起的钢箱梁节段加工方式的不同，箱梁安装步骤基本相同，针对两种方案的不同点进行优缺点进行分析。
（1）方案一箱梁高空拼装优缺点：
1）该梁场的支架可与对应的混凝土箱梁支架共用，节省部分支架费用和地面设置梁场的征地费用；
2）高空梁场为单向出胎，整体长度有限，不利于箱梁修整、涂装、存梁的流水化施工；
3）高空涂装房横向跨度62m，需做加强设计，同时因其距离地面20m高，受大风影响其安全性较难保证；
4）边跨与中跨钢箱梁结构差异大，腹板、底板位置不对应，临时边孔及中孔钢箱梁将成为重难点；
5）梁场建设时间受西岸引桥相应桩基承台及桥墩施工的进度影响，同时梁场的使用也将影响后期引桥混凝土箱梁的施工，形成整体工期风险；
6）距离地面20m高的箱梁组拼平台，其临边作业区域大，安全风险增加；
7）受北方风大的影响，20m高空施焊质量控制难度大，增大了质量风险。
（2）方案二箱梁与拱肋共用扩建梁场的优缺点：
1）该梁场位于西岸滩涂，与拱肋节段组拼梁场扩建共用，在原梁场基础上增加约11亩；
2）梁场为多向出胎，箱梁下胎、箱梁修整、涂装、存梁可形成流水化施工；
3）将门式起重机的260m高空行走轨道及相应支架优化为混凝土条形基础，落在地面上，与拱肋梁场门式起重机轨道条形基础共用，减少了费用。通过增加1台门式起重机，可在梁场3台门式起重机同时作业，加快组拼进度；
4）涂装房横向跨度为25m，普通设计即可，同时其安全性较易得到保证；
5）钢箱梁边跨与中跨的腹板不对正，通过滑移安装及顶推相结合的方式可以解决相应问题；
6）梁场开始搭设时间不受西岸引桥相应桩基承台及桥墩的进度影响，同时对后期引桥混凝土箱梁施工也减小影响，降低了整体工期进度的风险；
7）增加提梁和移梁喂梁设施，增加了一定的成本。白沙大桥和齐鲁黄河大桥均有相应的工程实例，技术风险小。
5.方案经济性分析
.png)
6.结论
综合钢结构场地布置施工方案从技术可行性、安全风险、工期进度风险及经济性方面对比分析，认为钢箱梁与钢拱肋共用梁场进行节段拼装更有利于成本控制。