关键词：钢结构;分块预制;大型无索区斜支架;
作者简介：代全凤（1978—），女，高级工程师，从事公路工程施工工作。;
0 引言钢结构在房屋建筑、桥梁工程等方面得到广泛应用。钢结构施工过程中，通常采用散拼法，该方法作业面小，且多处于高空作业，缺乏安全性与技术性。基于此，根据无索区斜支架结构设计特点将钢结构分为若干块，在预制场地内同时进行预制加工，加工完成后利用运输车运至施工现场，然后用起重设备将块件由下到上进行吊装拼接。采用此类分块预制的方法进行现场吊装拼接，极大地缩短了施工工期，降低了施工风险，提高了施工质量。
某高速公路大桥施工所处位置水面开阔，地理环境复杂。总体桥型布置为：（22×25m）连续T梁+（12×40m）连续T梁+（181.95m+450m+181.95m）双塔斜拉桥。该大桥无索区钢箱梁施工过程中，应用了钢结构支架进行搭设安装，取得了良好的社会效益及经济效益，经总结形成该施工技术，该双塔斜拉桥整体及侧视Midas civil模型见图1。
2 施工技术特点将无索区钢箱梁斜支架分成若干块件进行预制加工，具有加工精度高、焊接质量好、施工效率高的特点，无索区钢箱梁斜支架预制加工应符合《钢结构设计标准》（GB 50017—2017）的相关规定；预制拼装施工加工简单、安装方便、施工机械化程度高，克服了大型无索区斜支架超高、超大、超斜等施工难点；采用场外预制，现场吊装拼装的施工方法，实现预制加工与吊装拼装同步进行，将钢架构高空焊接作业面转移至预制加工场地，大幅降低了施工安全风险。
图1 双塔斜拉桥整体及侧视Midas civil模型 下载原图
3 工艺操作要点3.1 施工准备阶段根据施工内容做好人、机、料等资源配备，并落实三级交底制度，将施工内容、方法、安全措施等传达至每位施工人员。
该施工技术采用的材料数量、主要机械设备如表1及表2所示：
表1 主要材料表 下载原图
表2 主要机械设备 下载原图
3.2 胎架制作
胎架制作施工步骤：清理、整平、压实加工场地→测量放样→搭设制作胎架→验收。
(1）施工工艺：根据无索区支架结构形式、钢管桩直径、长度、钢管桩与钢管桩之间的距离制作胎架，胎架严格控制水平度、平行度等，保证后期支架加工的精度。
(2）施工要点控制：对加工场地进行整平压实，压实度达到90%并进行硬化处理，防止无索区支架制作过程中因荷载变化发生地基沉降，导致胎架变形，影响加工精度。
(3）胎架制作质量控制：保证胎架的适用性、坚固性、稳定性、安全性、节约性。
3.3 支架分块预制无索区钢箱梁斜支架设置在索塔两侧，由ϕ630钢管+剪刀撑、水平联系+纵梁+横梁+贝雷片+分配梁+轨道组合而成。
为便于支架安装施工，将支架分为16块，Z1-1～Z1-4、Z2-1～Z2-4。分块如图2所示。边跨侧为B1-1～B1-4、B2-1～B2-4。
(1）施工工艺：分块预制施工时，根据设计构造对钢管桩、平联、剪刀撑精确下料并加工成单元件。利用起重设备将单元件吊装至胎架上进行焊接施工。先焊接钢管桩，然后在钢管桩上放出平联、剪刀撑位置，将块件的四根钢管桩连接成整体。
图2 支架分块施工图 下载原图
(2）施工要点控制：①钢管桩加工前，需对钢管桩垂直度进行检测，确保垂直度达到1/1000；②成材管桩一般为12m一节，通常需要进行接长处理；③管桩接头采用坡口焊满焊，焊缝饱满，且每一接头外需贴焊6块δ12mm钢板进行节点补强（钢管桩接头连接如图3所示）；④管桩加工完成后，需对管桩进行编号做好标记以便组装。
(3）平联端部切割成立体曲率孔口，以便与管桩圆曲面紧密连接，剪刀撑端部根据设计图加工成斜截面，且进行焊接前应在节点处设置40×60cmδ12mm节点板，增加节点的焊接面积，保证连接强度。且连接处焊缝因无夹杂、气孔、焊瘤、未熔透、未焊透等质量缺陷，焊接质量应符合规范要求，钢管桩节点连接如图3所示。
图3 钢管桩接头连接图 下载原图
图3 钢管桩节点连接图 下载原图
3.4 预埋件施工施工工艺：（1）支架预埋件设计为底部基础预埋件及顶部索塔下横梁侧面预埋件；（2）底部基础预埋件位于索塔承台上，预埋管桩顶部露出条形基础50cm;(3）顶部索塔下横梁侧面预埋件每侧设置10块预埋板，与块件顶部纵梁相连，提高无索区支架安装过程中的稳定性。
施工要点控制：（1）无索区支架底部基础预埋件施工前，在条形基础范围内需进行凿毛处理，安装完条形基础后，对预埋钢管桩进行精确定位，并将管桩与索塔承台内预埋钢筋焊接牢固；（2）条形基础浇筑前，需清除凿毛区域内混凝土杂物，保证条形基础与承台顶面的黏结度；（3）无索区支架顶部预埋件采用预埋钢板加锚筋方式，将钢板与锚筋焊接成一个整体进行预埋，钢板与锚筋采用穿孔塞焊并加5mm贴脚满焊，预埋件加工完成后需对预埋件尺寸、加工质量进行检查验收；（4）预埋件位置需进行精确定位，允许偏差不超过5mm。
3.5 无索区支架整体拼装施工步骤：复测预埋件→安装无索区支架底节块→安装底节块联系→安装无索区支架顶节块→安装顶节块联系；施工工艺：采用50t汽车吊对无索区支架块件进行拼装，拼装自下而上进行，先吊装底节，后吊装顶节。施工过程如下：
(1）先将无索区支架边跨侧底节块吊至施工位置，调整支架节块位置，将钢管桩底部与支架基础对接并进行临时固定。采用靠尺及全站仪对块件位置进行测量定位，定位完成后进行焊接，焊口采用坡口焊，每一接头外贴焊6块δ12mm加强钢板。吊装中跨侧底节块件，并将两侧支架的纵联焊接，使支架对拉，保证支架拼装的稳定性。
(2）采用上述同样的方法安装剩余支架底节块并焊接块件之间横梁、剪刀撑，使底节形成整体。
(3）吊装顶节支架块，调整块件位置，使钢管桩底部与底节钢管桩对接并进行临时固定，测量顶节块件顶部标高平面位置并进行调整，调整至设计位置后，焊接钢管桩对接接口，焊口同样采用坡口焊，每一接头外贴焊6块δ12mm加强钢板。焊接完成后，根据实际情况下料下横梁连接撑杆，将支架顶节与下横梁连接。
(4）施工控制要点：①无索区支架吊装前，应对预埋件位置进行复测，确保无误后开始拼装，拼装时，先拼装靠近索塔的内侧块件，需对称拼装；②采用纵联连接时，应根据现场情况进行下料，纵联端部截面应与轴线垂直，且需根据钢管桩直径加工成曲面，以便与钢管桩紧贴；③块件与块件之间的联系采用先连接平联再连接剪刀撑的方式进行，进行焊接前，应在节点处设置40×60cmδ12mm节点板，增加节点的焊接面积，保证连接强度。且连接处焊缝因无夹杂、气孔、焊瘤、未熔透、未焊透等质量缺陷，焊接质量符合相关规范要求；④安装顶节块件时，应对底节顶部连接部位进行复测，确认无误后开始拼装顶节块件，顶节块件拼接要点与底节块件相同；
(5）块件拼接完成后，复测支架钢管桩顶面标高、平面位置，并对支架节点、对接焊缝进行逐个检查验收，应依据《钢结构工程施工质量验收标准》（GB5025—2020）的相关规定进行验收。
4 效益分析社会效益：该技术成功解决了大型无索区斜支架散拼施工周期长、安全风险高、施工质量难以保证等问题，降低了施工难度，缩短了施工工期，节约了施工成本，为钢结构安装施工提供了更好的技术支持。
经济效益：以该高速公路大桥主桥无索区钢箱梁斜支架施工为例，与传统现场施工的方法相比，采用该施工技术克服了大型无索区斜支架超高、超大、超斜等施工难点。采用场外预制，现场拼装的施工方式，实现施工同步，节省施工工期1个月，节省了施工成本约255万元。
5 结语该大桥主桥35#墩无索区支架施工中，成功应用了大型无索区钢箱梁斜支架安装施工技术，安全、高效地完成了无索区支架施工，施工过程中，所有焊接质量均满足《钢结构焊接规范》（GB 50661—2011）的相关规定。从应用情况来看，该施工技术的成功应用，大幅度提高了施工效率，节约了施工成本，降低了安全风险，取得了良好的社会效益与经济效益。
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