既有線門式墩鋼蓋梁安全吊裝效率及安裝精度研究

肖志勇

（中鐵二十四局集團(tuán)新余工程有限公司 江西新余 338000）

1 項(xiàng)目概況

游坊特大橋43～45#門式墩鋼蓋梁（共計(jì)3榀）與既有鐵路線小角度（16°）斜交，采用門式墩鋼箱蓋梁跨越。門式墩鋼蓋梁長(zhǎng)28.9m，鋼柱與混凝土墩柱采用插入式連接，鋼柱插入混凝土中5m，屬鋼梁混凝土柱混合結(jié)構(gòu)。鋼梁跨徑為25.5m。鋼梁采用箱型截面，蓋梁截面高2.8m，寬度為3.3m。鋼柱截面為箱型，尺寸為2.6m×3.3m（橫橋向×縱橋向）。下部墩柱為矩形3.4m×3.9m（橫橋向×縱橋向）。

2 鋼蓋梁吊裝方案

2.1 鋼蓋梁吊裝安排

游坊特大橋門式墩鋼蓋梁吊裝共計(jì)3榀，分別為43#、44#、45#鋼蓋梁。鋼蓋梁吊裝前為了確保履帶吊吊裝安全必須對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行處理，且受場(chǎng)地限制影響，每次只能拼裝1榀鋼蓋梁，拼裝順序?yàn)?3#→44#→45#，吊裝順序?yàn)?5#→44#→43#，鋼蓋梁現(xiàn)場(chǎng)拼裝圖見圖4鋼蓋梁拼裝場(chǎng)地布置示意圖。

2.2 場(chǎng)地承載了確定

場(chǎng)地不均勻沉降易造成設(shè)備傾覆，存在安全風(fēng)險(xiǎn)，施工前首先進(jìn)行承載力確定，然后根據(jù)計(jì)算的承載力進(jìn)行場(chǎng)地?fù)Q填處理，換填施工按照路基填筑工藝進(jìn)行組織，層層碾壓、檢測(cè)。

圖4 鋼蓋梁拼裝場(chǎng)地布置示意圖

場(chǎng)地承載力檢算：

LR1750-750型履帶吊履帶寬度2.0m、長(zhǎng)度10m，履帶吊吊裝鋼蓋梁時(shí)的地基承載力計(jì)算如下：

（1）750t履帶吊對(duì)地面的荷載：

G=G1+G2+G3=718+140+196=1054t

式中：

G1——吊車自重G1=718t；

G2——超級(jí)提升配重G2=140t；

G3——鋼蓋梁重量G3=196t（含墊石、吊籃等附屬）。

（2）受力面積：按鋪墊在履帶下面的路基箱面積計(jì)算：

F=2ab=2×2.8×6×2（單側(cè)實(shí)鋪路基箱 2塊）

=67.2m2

式中：a——墊板寬度a=2.8m

b——墊板長(zhǎng)度b=6m

（3）荷載計(jì)算

W=G/F=1054÷67.2=15.7t/m2=157kPa

考慮到吊車履帶受力不均、動(dòng)力系數(shù)及作業(yè)平臺(tái)為回填施工?？紤]安全系數(shù)1.5，作業(yè)平臺(tái)地基容許承載力為236kPa，取值240kPa。

（4）根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)地基承載力計(jì)算需要換填厚度100cm的級(jí)配碎石方可達(dá)到吊裝時(shí)所需的承載力。

2.3 吊機(jī)選型計(jì)算

現(xiàn)場(chǎng)布置情況及最大作業(yè)半徑為24m、主臂長(zhǎng)度為63m，吊機(jī)中心配重45t、自配重175t、超起配重140t額定起吊196t，滿足要求。同時(shí)配置1臺(tái)QY120T作為組裝LR1750-750型履帶吊和輔助吊車使用。

2.3.1 起吊能力計(jì)算

根據(jù)吊裝現(xiàn)場(chǎng)條件及被吊物件的體積、重量等要求，鋼蓋梁外形尺寸：28.9m×3.3m×8.5m，鋼蓋梁自重：174t，加強(qiáng)連接板及螺栓重：1.32t，墊石重：5.05t，吊籃 0.736t，鋼絲繩及吊鉤鎖扣共計(jì) 15t，總重：196t，為確保吊裝安全、經(jīng)濟(jì)、高效，本次吊裝采用LR1750-750型750t，經(jīng)過選型配重額定起重量Q=1196t。

2.3.2 鋼絲繩安全系數(shù)計(jì)算

采用6×61+1鋼絲繩（6為鋼絲繩的股數(shù)，61為起重鋼絲繩每股的鋼絲數(shù)，1為起重機(jī)鋼絲繩的有機(jī)物芯），直徑為66.5mm。

每榀蓋梁設(shè)4個(gè)吊點(diǎn)，鋼蓋梁起吊重量最大174噸計(jì)算，每個(gè)吊點(diǎn)承受重量為174t/4=43.5t，每個(gè)吊點(diǎn)共有2根鋼絲繩，單根鋼絲繩長(zhǎng)度為48m，每個(gè)吊點(diǎn)采用單根套雙鋼絲繩作業(yè)長(zhǎng)度為24m。兩吊耳之間間距為22.9m，計(jì)算鋼繩豎向夾角最大吊裝角度為28°，則每根鋼絲繩承受拉力為43.5t×9.8/（cos（28°）×2）=241.41kN。

選用直徑66.5mm抗拉強(qiáng)度為1850MPa鋼絲繩，該鋼絲繩破斷拉力為2448kN。鋼絲繩安全系數(shù)為：2448kN/241.41kN=10.14倍，滿足安全要求。

2.3.3 卸扣選擇

考慮到設(shè)計(jì)的吊耳尺寸（軸心直徑100mm，軸心到頂部半徑200mm）以及所選鋼絲繩直徑66.5mm，選擇美式螺栓插銷型號(hào)型85t卸扣4個(gè)，每個(gè)卸扣重 74.8kg，則共 74.8kg×4=299.2kg。

2.4 吊機(jī)定位及吊裝旋轉(zhuǎn)角度確定

為了確保在最短的時(shí)間內(nèi)完成吊裝任務(wù)，鋼蓋梁起吊位置及最終的安裝位置利用CDA在圖中畫出兩者之間的相對(duì)位置，然后根據(jù)場(chǎng)地情況確定吊機(jī)的站位。并轉(zhuǎn)化成線路坐標(biāo)，測(cè)量放樣出履帶吊中心點(diǎn)，吊裝之前將履帶吊移至預(yù)先測(cè)量放樣位置，大臂調(diào)整至設(shè)計(jì)的起吊角度，通過CDA布置圖量測(cè)旋轉(zhuǎn)角度，吊裝命令下達(dá)即開始：起吊-轉(zhuǎn)壁-落梁。

3 吊裝就位保障措施

3.1 預(yù)防鋼蓋梁支腿剪力釘與墩身預(yù)埋鋼筋相互干擾措施

下部墩身鋼筋分護(hù)面筋及內(nèi)側(cè)預(yù)埋鋼筋，按回字形布置，鋼筋均按照規(guī)范要求采用25%截面機(jī)械連接（鋼筋伸出混凝土50cm，150cm，250cm，350cm），因鋼箱梁支腿剪力釘設(shè)計(jì)需要插入到墩身內(nèi)側(cè)鋼筋，因此落梁時(shí)，剪力釘必然會(huì)與墩身內(nèi)側(cè)鋼筋發(fā)生沖突，甚至掛住剪力釘影響落梁。為避免出現(xiàn)這種情況，采取了兩項(xiàng)措施：①支腿170cm以下不焊剪力釘（等吊裝完成后再施焊）；②將內(nèi)側(cè)伸出混凝土250cm與350cm的鋼筋往外側(cè)牽引，并用鐵絲綁扎在工作平臺(tái)鋼管上，使落梁時(shí)剪力釘四周均有20cm的凈空，以便落梁調(diào)整。

圖5 起吊位置及旋轉(zhuǎn)角度確定

圖6 預(yù)埋鋼筋向外牽引

3.2 鋼蓋梁對(duì)位精調(diào)保障措施

吊裝之前，測(cè)量放樣出墩身中線，并用墨線進(jìn)行標(biāo)識(shí)，同時(shí)在兩墩頂埋的鋼板上焊接限位鋼板，并在鋼梁支腿上標(biāo)識(shí)中線，落梁時(shí)利用限位鋼板控制定位。

圖7 限位鋼板

圖8 對(duì)位中線

最終以墨線與支腿中線進(jìn)行對(duì)中，為了控制鋼蓋梁在起吊過程中的平穩(wěn)可控和就位時(shí)快速對(duì)位，在吊機(jī)站位一側(cè)鋼蓋梁剪力釘上綁扎長(zhǎng)度30m的攬風(fēng)繩（采用直徑為20mm的黃麻繩），同時(shí)安排16個(gè)工人進(jìn)行起吊過程的牽引控制。鋼蓋梁精確就位后，及時(shí)安排焊工進(jìn)行鋼梁支腿與墩頂預(yù)埋鋼板進(jìn)行焊接。

4 吊裝演練

鋼梁及吊機(jī)組裝完成后，利用45#蓋梁進(jìn)行同條件模擬吊裝演練；演練期間，鄰近施工作業(yè)，擬定50min內(nèi)完成。演練的目的主要是對(duì)吊裝作業(yè)指揮系統(tǒng)，防護(hù)體系、地基承載力、吊機(jī)性能、索具、吊裝作業(yè)時(shí)間等進(jìn)行測(cè)試。

吊裝演練過程嚴(yán)格模擬正式吊裝程序，指揮人員、吊裝班組、焊接班組、測(cè)量班組、防護(hù)班組按照指定位置就位，通訊設(shè)備、防護(hù)用品確保暢通、性能良好。詳細(xì)記錄模擬掛卸扣、起吊、旋轉(zhuǎn)、落梁、對(duì)位、焊接、拆卸扣、卸超起的時(shí)間，為正式吊裝做好充分準(zhǔn)備，試吊過程中同樣采用在遠(yuǎn)離既有線一側(cè)鋼蓋梁剪力釘上綁扎長(zhǎng)度30m的攬風(fēng)繩，同時(shí)安排2組人員（每組8人）進(jìn)行起吊過程的牽引控制。

吊裝演練應(yīng)模擬最大轉(zhuǎn)動(dòng)角度，履帶吊大臂最大作業(yè)半徑，吊裝時(shí)最小安全系數(shù)的工況，鋼梁最大轉(zhuǎn)動(dòng)角度112°（因場(chǎng)地局限，現(xiàn)場(chǎng)擬模擬一半角度56°），最大作業(yè)半徑為24m。吊機(jī)就位后安裝卸扣，垂直提升鋼梁，提升高度為20m。吊機(jī)趴臂，調(diào)整作業(yè)半徑為24m，向遠(yuǎn)離營(yíng)業(yè)線側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)大臂，轉(zhuǎn)動(dòng)角度為56°，再轉(zhuǎn)動(dòng)至原鋼梁臨時(shí)拼裝臺(tái)座上進(jìn)行對(duì)位。鋼梁對(duì)位需安裝8個(gè)限位擋塊限位擋塊，限位擋塊采用10cm長(zhǎng)∠63×63×6角鋼，采用膨脹螺栓與拼裝臺(tái)架基礎(chǔ)進(jìn)行錨固。對(duì)位好后立柱底部模擬臨時(shí)固定焊接，頂部進(jìn)行卸扣。每步工序安排人技術(shù)人員詳細(xì)記錄時(shí)間以便總結(jié)分析，為正式吊裝提供有效參考數(shù)據(jù)。

5 結(jié)論

既有線門式墩鋼蓋梁吊裝施工在保障安全可控的情況下，如何高效完成是確保點(diǎn)內(nèi)施工的必要條件，同時(shí)吊裝精度的控制也是質(zhì)量保障的重點(diǎn)。昌贛客專游坊特大橋43～45號(hào)門式墩鋼蓋梁吊裝的順利完成，高程控制、平面位置偏差、垂直度控制均滿足規(guī)范要求。吊裝最短用時(shí)28min，最長(zhǎng)用時(shí)32min，時(shí)間控制在70min內(nèi)的目標(biāo)值。同時(shí)在“天窗”點(diǎn)時(shí)間內(nèi)安全完成吊裝作業(yè)，整個(gè)吊裝過程設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常安全可控。

[1]張成會(huì).淺談插入式門式墩鋼蓋梁加工制作與整體吊裝施工技術(shù).城市建筑，2015（36）.

[2]成登高.淺談營(yíng)業(yè)線施工中的安全保證措施.山西建筑，2008，04：16～17.

[3]南昌鐵路局營(yíng)業(yè)線施工安全管理細(xì)則.