桅桿吊裝技術(shù)在大噸位預(yù)制箱梁施工中的應(yīng)用

程千紅

(蘭州市政建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司,甘肅蘭州 730030)

桅桿吊裝技術(shù)在大噸位預(yù)制箱梁施工中的應(yīng)用

程千紅

(蘭州市政建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司,甘肅蘭州 730030)

在城市橋梁建設(shè)中,由于受周圍環(huán)境、交通組織、施工場地及其它基礎(chǔ)設(shè)施的限制,大跨度的箱梁無法用吊車及架橋機(jī)架設(shè)。桅桿吊裝具有結(jié)構(gòu)輕巧、安裝方便、操作簡單、安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理等諸多優(yōu)點,在大跨徑梁體吊裝中值得借鑒。結(jié)合工程實例,推廣應(yīng)用桅桿吊裝施工技術(shù),為同類工程施工提供依據(jù)。

預(yù)制箱梁；桅桿吊裝；施工技術(shù)

0 引言

隨著城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)步伐的加快,橋梁工程發(fā)揮著越來越重要的作用。在橋梁建設(shè)中,預(yù)制箱梁吊裝方案的選擇,對于工程整體施工有著重要的影響。本文結(jié)合大砂溝橋梁工程預(yù)制箱梁桅桿吊裝工程實例,對桅桿吊裝技術(shù)進(jìn)行介紹。

1 工程概況

大砂溝橋梁工程是在拆除原有橋梁的基礎(chǔ)上加寬的新建工程。舊橋為原109國道跨越大砂溝處3×20 m的洪道橋；新建橋梁與大砂溝正交,全橋長70 m,橋型結(jié)構(gòu)為2×35 m后張法預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁,共有22片梁體,梁高為1.8 m,邊梁寬為3.05 m,中梁寬為2.8 m,其中邊梁4片,安裝重量為130 t,中梁18片,安裝重量110 t。

2 吊裝方案的選擇

首先,應(yīng)結(jié)合施工現(xiàn)場的實際情況,如場地周圍建筑物、其它基礎(chǔ)設(shè)施、橋梁跨徑、工期條件等具體情況進(jìn)行綜合考慮,以安全可靠、經(jīng)濟(jì)簡單和加快施工進(jìn)度為原則,選擇合理的架設(shè)方案。大沙坪橋為蘭州市大沙坪高速公路進(jìn)出口的必經(jīng)之路,施工交通壓力大,橋體兩側(cè)建筑物密集,而且受拆遷影響,箱梁預(yù)制場地狹小,臨空有高壓線和各種通信線纜,單片梁體較重量大,吊車吊裝無法站位,有效作業(yè)半徑不足,無法作業(yè)；架橋機(jī)施工由于受到場地限制,施工成本高,架設(shè)速度慢。綜合施工的可行性與經(jīng)濟(jì)性,經(jīng)過反復(fù)論證和比較,最終確定箱梁的吊裝采用人字形雙桅桿法吊裝。桅桿吊裝具有設(shè)備簡單、組裝方便、移動靈活、易于運(yùn)輸、操作簡便、保障安全、降低投入等特點,受到業(yè)內(nèi)人士的高度關(guān)注,具有很高的實用價值。

3 吊裝原理及施工工藝

3.1 吊裝原理

使用安裝在墩臺上的兩付人字形桅桿,配合運(yùn)梁設(shè)備,以卷揚(yáng)機(jī)相互牽吊,在梁下無支架、無導(dǎo)梁支托的情況下,把梁懸空吊過橋孔,再橫移、落梁、就位安裝。箱梁吊裝主要過程詳見表1。

3.2 吊裝施工工藝流程

吊裝施工工藝流程見圖1。

4 箱梁吊裝

4.1 桅桿構(gòu)造及輔助用具

(1)人字形桅桿采用角鋼加工而成的桁架結(jié)構(gòu)人字架。其中,主桿采用80×5角鋼焊接而成,平桿采用50×5角鋼；斜桿采用40×5角鋼。分為三節(jié)制作,節(jié)長為6 m。桅桿豎立后底寬6 m,兩副能承受吊裝能力160 t,高度為18 m。

(2)桅桿總高度為18 m,每6 m一段,分三段,桅桿底節(jié)先用纜繩固定好,并用木楔墊平,采用吊車裝中節(jié)桅桿,螺栓連接好后再吊桅桿頂節(jié)。桅桿頂部交叉處用螺栓連結(jié),并用Φ20 mm鋼絲繩進(jìn)行捆綁,每層10圈,共設(shè)置4層。橋墩處桅桿纜風(fēng)繩可直接連接在橋臺混凝土預(yù)留孔處,橋臺處纜風(fēng)繩一側(cè)利用橋墩預(yù)留孔連接,另一側(cè)需要在路基上設(shè)置地錨連接。

(3)起重系統(tǒng)由滑輪組、導(dǎo)向滑輪、卷揚(yáng)機(jī)組成?；喗M采用16門滑輪(定、動滑輪各8門)、Φ20 mm鋼絲繩花穿法聯(lián)接,鋼絲繩跑頭通過導(dǎo)向滑輪連接卷揚(yáng)機(jī)。卷揚(yáng)機(jī)采用50 kN慢速卷揚(yáng)機(jī),單頭牽引了50 kN,吊裝時最大牽引了為30 kN,對于卷揚(yáng)機(jī)的地錨設(shè)置,一般可設(shè)于橋墩背墻的位置上,通過背墻的預(yù)留孔進(jìn)行固定。

表1 箱梁吊裝主要過程

圖1 吊裝施工工藝流程圖

(4)纜風(fēng)繩采用Φ20 mm鋼絲繩,每副人字桅桿安裝前后纜風(fēng)各2根,主拉背索纜風(fēng)2根,由滑輪穿繞。利用大橋橋墩背墻上的預(yù)留孔作為纜風(fēng)繩地錨,待第一孔吊裝后,利用已吊裝的預(yù)制箱梁作為人字桅桿架后纜風(fēng)地錨,如果現(xiàn)場情況或桅桿的位置不允許,可在橋的兩側(cè)選用合理的位置,澆注混凝土地錨進(jìn)行桅桿的纜風(fēng)繩固定,進(jìn)而滿足梁體的正常吊裝。在正常的吊裝中,纜風(fēng)繩的固定可以根據(jù)現(xiàn)場的實際情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

(5)移動龍門架：主要解決預(yù)制場的預(yù)制箱梁起吊,起吊原理主要依據(jù)定動滑輪組,通過固定的卷揚(yáng)機(jī)進(jìn)行拉引起吊,在移動龍門架上安裝8門定動滑輪一組,解決牽拉荷載的有效轉(zhuǎn)化,移動龍門架的移動靠兩側(cè)的手控電動裝置解決前后移動。所用的材質(zhì)為Φ150 mm的無縫鋼管與I28的工字鋼。起吊重量達(dá)到90 t,凈寬度為3.5 m,凈高4.5 m,滿足預(yù)制箱梁的基本尺寸要求。

(6)梁托及移梁滾筒：梁托用質(zhì)地堅硬的方木(松木為宜)加工而成,橫向用絲桿連接在一起,前進(jìn)方向做成45°倒坡口,方便滾杠的喂進(jìn)。箱梁的移位依靠箱梁兩端的兩臺梁托來進(jìn)行移動,梁托要有足夠的強(qiáng)度與剛度,保證運(yùn)梁過程中不發(fā)生變形、扭動及破損。當(dāng)預(yù)制箱梁運(yùn)至橋墩位置時,可將前部的梁托撤出,梁托的尺寸一般根據(jù)預(yù)制箱梁底面尺寸進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整,主要保證箱梁充分與梁托進(jìn)行相接,以保證預(yù)制箱梁在移動吊裝中不受損壞。移梁滾筒是解決預(yù)制箱梁下部的梁托向前移動或轉(zhuǎn)向功能,滿足箱梁的移動。移梁滾筒采用無縫加厚鋼管,規(guī)格為110 mm×10 mm,兩端用鋼板焊接封堵,每組10根,在箱梁兩端的梁托下進(jìn)行使用。

梁拖及滾杠示意圖詳見圖2。

圖2 梁拖及滾杠示意圖

(7)所需主要機(jī)具見表2。

表2 主要設(shè)備機(jī)具一覽表

4.2 梁體吊裝

(1)梁體運(yùn)輸

首先,將移動龍門架通過電動裝置移至需要起梁的梁端處,通過預(yù)制梁臺上的預(yù)留口,采用Φ40 mm的鋼絲繩將箱梁進(jìn)行綁扎,在鋼絲繩與箱梁接觸的部位采用柔性橡膠進(jìn)行墊護(hù),保護(hù)箱梁不被損壞。將預(yù)應(yīng)力箱梁從梁端緩慢提起,提升速度控制在0.3～0.5 m/min。提升時,梁的兩端提升速度保持一致,使梁的頂面保持水平,以防止梁體發(fā)生側(cè)彎現(xiàn)象。梁體起吊至離開底模20 cm后移至梁托上。梁托設(shè)置在箱梁梁端1.5 m范圍內(nèi),前后各一組,梁托底部用直徑100 mm的無縫鋼管支撐,10根為一組,上方用枕木墊襯和梁底接觸,梁體通過無縫鋼管做滾杠向前移動,梁體移動時在硬化的水泥穩(wěn)定砂礫上鋪設(shè)5 cm厚木板做過渡層,保證梁體平穩(wěn)移動,通過改變無縫鋼管的方向可以改變梁體移動方向。用卷揚(yáng)機(jī)緩慢牽引,使箱梁通過梁托下部的無縫鋼管轉(zhuǎn)動穩(wěn)定、緩慢向前移動。移動過程中,梁托下部的無縫鋼管須前后穿叉,人工安裝在梁托下部,箱梁到達(dá)桅桿下部時,通過設(shè)置在桅桿上的定動滑輪組裝置,將箱梁前部吊起,撤除箱梁下部的梁托,完成箱梁在預(yù)制場的起梁及移梁環(huán)節(jié)。

(2)首跨梁體吊裝

將預(yù)制箱梁移至桅桿下部時,箱梁撤除梁托的一端利用桅桿的裝置進(jìn)行捆綁固定,通過定動滑輪組將預(yù)制箱梁吊起,同時將安裝在橋墩位置的桅桿吊鉤與箱梁前端進(jìn)行連接,通過此桅桿對吊裝箱梁進(jìn)行懸空牽引和移動。桅桿的起吊及牽引均是通過桅桿側(cè)面與卷揚(yáng)機(jī)連接的鋼絲繩進(jìn)行作用。為有效改變卷揚(yáng)機(jī)的作用方向,必須在距桅桿下部1.5～2.0 m位置設(shè)置導(dǎo)向滑輪裝置。使桅桿的側(cè)向作用力轉(zhuǎn)化為豎向作用力,防止桅桿產(chǎn)生傾斜現(xiàn)象。吊裝箱梁通過橋墩位置桅桿起吊,均勻地向前移動時,為防止箱梁后部的梁托木車作用失調(diào),要在吊裝箱梁的后部進(jìn)行牽拉,使箱梁能夠穩(wěn)定地向前移動。在此過程中必須仔細(xì)檢查箱梁與桅桿的穩(wěn)定情況,移動速度不能太快,一般以1.5 m/min的速度進(jìn)行操作。在吊裝箱梁向橋墩位置移動過程中,吊梁端的桅桿要根據(jù)箱梁移動速度松動鋼絲繩,對于梁端作用桅桿同樣要根據(jù)箱梁移動速度收緊鋼絲繩及滑輪裝置,箱梁在前進(jìn)過程中注意要使箱梁的前端稍低于后端,禁止“昂頭”前進(jìn)。因為“昂頭”就會使各滑車組的牽引繩受力驟增數(shù)倍,因而極為危險。當(dāng)移動箱梁快到吊裝的橋墩位置時,箱梁后端的控制繩作用力要及時進(jìn)行調(diào)整,一般通過對于梁前后兩段的控制繩平衡作用進(jìn)行控制,使移動的箱梁能夠停止下來。當(dāng)預(yù)制箱梁移至橋墩位置時,進(jìn)行落梁操作,但落梁前須將箱梁后端的牽引繩松開,并且收回牽引繩將其系到距箱梁后端約1.5 m位置,主要解決箱梁在準(zhǔn)確就位時箱梁位置適當(dāng)前后移動。將梁后牽引繩調(diào)整好后,用箱梁兩端桅桿的牽引繩同時吊起箱梁的兩端,松動梁后的牽引繩,同時松動箱梁兩端桅桿上的牽引繩及梁后端的牽引繩,箱梁逐漸下移,使箱梁落于安裝的支座上,完成單片箱梁的吊裝。用同樣的方案吊裝完第一跨梁體。

第二跨梁體吊裝時主副桿位置互換,方法同第一跨梁體吊裝。圖3為桅桿安裝完成現(xiàn)場照片。

圖3 桅桿安裝完成現(xiàn)場

4.3 施工安全措施

(1)進(jìn)場設(shè)備如卷揚(yáng)機(jī)等必須要有相關(guān)部門的鑒定證書,保證設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn),施工前做好驗算工作,包括鋼絲繩、吊具、滑輪組、卷揚(yáng)機(jī)功率、地錨固定受力等。

(2)作業(yè)人員必須經(jīng)過安全培訓(xùn),持證上崗,聽從指揮人員統(tǒng)一指揮,攬風(fēng)繩在梁體架設(shè)中必須有人觀察,如有異常情況及時反映給指揮人員,進(jìn)場人員佩戴安全帽,高空作業(yè)時必須系安全帶等防護(hù)用品。梁體吊裝過程中梁下禁止人員及機(jī)械停留。

(3)施工場地禁止非作業(yè)人員入內(nèi),作業(yè)時間應(yīng)為白天,禁止在雨雪及大風(fēng)等不良?xì)夂驐l件下作業(yè)。

5 施工注意事項

(1)雙桅桿頂部梁體自重荷載受力驗算時參考下式計算：

P=K×預(yù)制梁重力的1/2+吊具重力+沖擊荷載,其中K為動荷載系數(shù),電動卷揚(yáng)機(jī)取1.1,手動卷揚(yáng)機(jī)取1.0。

(2)在梁下無支架、無導(dǎo)梁支托的情況下,把梁懸空吊過橋孔,再橫移、落梁,就位安裝,一般主桅桿高度不宜小于梁長的1/2,其中有效高度不宜小于梁長的30%。

(3)精確定位時前后方向由卷揚(yáng)機(jī)帶動鋼絲繩來調(diào)整,鋼絲繩盡量和梁體軸線重合,架橋全過程中,吊繩拉力與梁體軸線方向應(yīng)保持垂直,確保不會對梁體產(chǎn)生較大的軸力。

(4)梁體起吊及吊裝過程中,為防止鋼絲繩對梁體的損傷,可用鋼板加工和梁身相符的鋼托,內(nèi)墊橡膠等柔性材料來保護(hù)梁體。

(5)吊裝好的梁體在鉸縫及連接板沒有施工之前不要作為纜風(fēng)繩的地錨,因為梁體落在固定及滑動支座上容易移動,要及時保護(hù)成品。

U445

B

1009-7716(2015)09-0137-04

2015-04-22

程千紅(1977-),男,甘肅莊浪人,高級工程師,從事市政工程施工技術(shù)工作。