濱港鐵路鋼桁梁架設(shè)機(jī)械設(shè)備選擇及施工技術(shù)

葉夢(mèng)林

（中鐵十八局集團(tuán)第三工程有限公司，河北 涿州 072750）

1 工程概況

濱港鐵路沾化至濱州港段，線路自泊頭鎮(zhèn)南濱沾線區(qū)間接軌，北至規(guī)劃的濱州港，新建正線長(zhǎng)65.77km。中鐵十八局集團(tuán)承建的跨省道S320特大橋位于S320里程K202km+900m處，交叉角度61°。該段道路是山東省連接河北省的交通大動(dòng)脈，附近鄉(xiāng)鎮(zhèn)集中，車流量及人流量巨大，故施工難度增大。

跨省道S320特大橋全長(zhǎng)998.035m，孔跨布置為11-32m+1-24m+1-32m+1-48m鋼桁梁+1-32m+1-24m+14-32m簡(jiǎn)支梁形式。跨省道S320特大橋主跨設(shè)計(jì)為鋼桁梁，計(jì)算跨度48.06m，鋼桁梁采用有豎桿平行弦三角桁架下承式鋼桁梁，節(jié)間長(zhǎng)度8.01m，桁高9.5m，主桁中心距為7.6m，48m鋼桁梁共有6個(gè)節(jié)間。本橋鋼梁的上弦桿、下弦桿、端斜桿設(shè)計(jì)為箱形結(jié)構(gòu)，橫截面為“口”形；腹桿和豎桿設(shè)計(jì)為H型鋼結(jié)構(gòu)，橫截面為“H”形；主桁節(jié)點(diǎn)采用整體節(jié)點(diǎn)形式，結(jié)構(gòu)布置如圖1所示。

2 施工準(zhǔn)備

2.1 技術(shù)準(zhǔn)備

（1）鋼梁架設(shè)前項(xiàng)目部測(cè)量人員根據(jù)設(shè)計(jì)文件復(fù)核墩臺(tái)的中心線，跨距、墊石的平面位置及高程、預(yù)埋孔的位置及深度，形成書面檢查報(bào)告存檔。

圖1 鋼桁梁全覽圖

（2）項(xiàng)目質(zhì)量檢查人員收集鋼梁生產(chǎn)廠提供的相關(guān)技術(shù)資料。鋼梁出廠前必須經(jīng)過(guò)試拼，有完整的試拼記錄。試拼時(shí)如有不合適的地方，必須查明原因并修改至滿足設(shè)計(jì)要求。

（3）鋼桁梁安裝屬于危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程，必須編制專項(xiàng)施工方案，組織專家論證，根據(jù)專家的意見修改后報(bào)審。專項(xiàng)施工方案審批后方可施工，施工時(shí)必須按照審批的方案嚴(yán)格執(zhí)行。

（4）本橋鋼桁梁施工涉及跨線施工，施工方案必須報(bào)請(qǐng)交通、路政等相關(guān)部門審批。

2.2 現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備

（1）存梁場(chǎng)準(zhǔn)備。

利用橋墩兩側(cè)作為鋼梁存放場(chǎng)地，存放場(chǎng)地用機(jī)械整平，20t壓路機(jī)壓實(shí)。四周設(shè)置臨時(shí)排水溝，一是防止地面積水引起不均勻沉降，避免桿件傾覆導(dǎo)致安全事故和損壞鋼梁本身；二是避免鋼梁桿件積水污染影響安裝質(zhì)量。鋼梁桿件進(jìn)場(chǎng)后，項(xiàng)目部工程部、安質(zhì)部、物資部、試驗(yàn)室等相關(guān)部室進(jìn)行驗(yàn)收，合格后方可用于安裝。鋼梁桿件進(jìn)場(chǎng)時(shí)應(yīng)按類別、拼裝先后順序碼放，以便施工時(shí)吊裝快捷有效［1］。

（2）臨時(shí)支架施工。

臨時(shí)墩支架采用鋼管結(jié)構(gòu)，包括鋼管基礎(chǔ)、臨時(shí)支墩。設(shè)在下弦桿大節(jié)點(diǎn)位置處，間距為7.6m，與主桁寬度相同，主要支撐鋼梁下弦桿。鋼管基礎(chǔ)尺寸2m×9.7m，澆筑60cm厚的C30混凝土，混凝土內(nèi)部布設(shè)2排直徑為φ12mm的鋼筋網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)格間距為15cm。

臨時(shí)支架底部采用4塊規(guī)格均為600mm×600mm×16mm鋼板，與混凝土基礎(chǔ)采用M20×160膨脹螺栓固結(jié)，如圖2所示。

圖2 鋼管支架與基礎(chǔ)聯(lián)接示意圖

每個(gè)支墩均由φ500mm壁厚12mm的鋼管柱組成，鋼管樁柱頭頂36a工字鋼分配梁，固定采用滿焊的方式固定，如圖3所示。

（3）防護(hù)設(shè)施。

為保證施工時(shí)公路行車安全，在跨公路路面上搭設(shè)1跨凈寬17m、凈空不小于4.5m的門洞式防護(hù)棚，作為跨越公路防護(hù)系統(tǒng)。防護(hù)棚基礎(chǔ)分別設(shè)置在兩側(cè)路肩上，基礎(chǔ)均采用擴(kuò)大基礎(chǔ)，經(jīng)過(guò)荷載驗(yàn)算，擴(kuò)大基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)尺寸為1.0m×1.0m×0.5m，C30素砼混凝土。棚架立柱采用6根φ200mm，壁厚10mm的鋼管柱，高度滿足通行凈空為宜。立柱上涂紅白相間的反光漆；橫梁選用I20b工字鋼；主縱梁選用Ⅰ18工字鋼；面板選用1m×2m×2mm鐵板。防護(hù)棚頂安裝藍(lán)色圍擋板，減輕防護(hù)棚重量的同時(shí)滿足防火要求。

圖3 臨時(shí)支墩布置圖

（4）機(jī)械設(shè)備選擇。

為加快鋼橋施工，減小對(duì)公路的干擾，采用汽車起重機(jī)施工作業(yè)，其噸位選擇可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)桿件起吊高度16m，鋼絲繩長(zhǎng)度8m，最大吊距10m，最大桿件重量14.9t，選用徐工120t汽車起重機(jī)，主要參數(shù)見表1。

表1 徐工120t汽車起重機(jī)性能參數(shù)表

驗(yàn)算如下：拔桿高度=16m+8m×cos30+吊鉤長(zhǎng)度1m=23.9m；

主臂長(zhǎng)度=√23.9×23.9+10×10=25.9m，取28.5m時(shí)33.5t驗(yàn)算；

考慮到汽車起重機(jī)的安全系數(shù)：33.5t×0.75=25.1t＞14.9t，起重能力滿足要求。

現(xiàn)場(chǎng)起重機(jī)支點(diǎn)位置示意如圖4所示。

圖4 起重機(jī)支點(diǎn)位置

整個(gè)鋼橋施工除采用1臺(tái)120t汽車起重機(jī)吊裝大桿件外，另采用2臺(tái)25t汽車起重機(jī)拼裝桿件。投入的主要設(shè)備見表2。

表2 使用的主要設(shè)備

3 鋼桁梁架設(shè)

3.1 鋼梁組拼

（1）鋼桁梁桿件拼裝順序除左右對(duì)稱進(jìn)行拼裝外，應(yīng)遵守下列規(guī)定（見圖5）。

圖5 鋼桁梁桿件拼裝順序

拼裝鋼桁梁時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況和鋼梁設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)形式由14#墩一側(cè)開始拼裝。首先依次吊裝E0—E2節(jié)段左側(cè)的下弦桿，E0-E2節(jié)段右側(cè)的下弦桿，利用千斤頂和吊車調(diào)整，檢查鋼梁的節(jié)點(diǎn)處高程、主桁寬度、對(duì)角線尺寸、節(jié)點(diǎn)處的預(yù)拱度，符合設(shè)計(jì)要求后臨時(shí)固定。然后吊裝橫梁，上緊連接板和高強(qiáng)螺栓，使第一個(gè)節(jié)段形成一個(gè)整體。同理吊裝E2—E2＇，E2＇—E0＇節(jié)段，完成下平聯(lián)的安裝。鋼梁下平聯(lián)安裝完成后，由項(xiàng)目部測(cè)量組驗(yàn)收檢查橋梁的整體位置、中心線、高程、預(yù)拱度設(shè)置、支架基礎(chǔ)沉降量，符合設(shè)計(jì)要求后施工下一道工序。

（2）根據(jù)設(shè)計(jì)，本橋鋼桁梁上弦桿由E1-E3、E3-E1＇2個(gè)節(jié)段組成，上平聯(lián)E3節(jié)點(diǎn)是單獨(dú)設(shè)計(jì)，為方便安裝，采用由跨中向兩邊對(duì)稱安裝上弦桿、腹桿、上平聯(lián)桿件。第一步：在平整堅(jiān)實(shí)的場(chǎng)地上，將上平聯(lián)E3節(jié)點(diǎn)與豎桿及兩側(cè)腹桿拼裝為一個(gè)三角形組合桿件，整體吊裝；然后對(duì)稱安裝另一側(cè)三角形組合桿件；最后連接上橫梁，形成一個(gè)穩(wěn)定、閉合結(jié)構(gòu)。第二步：兩側(cè)對(duì)稱安裝上弦桿，腹桿后及時(shí)安裝上平聯(lián)桿件。第三步：安裝端斜桿，至此鋼桁梁拼裝完成。

（3）在支架上拼裝鋼桁梁桿件，要及時(shí)安裝沖釘和高強(qiáng)度螺栓并擰緊，方可摘掉吊鉤，數(shù)量不得少于規(guī)范要求的規(guī)定。沖釘和高強(qiáng)度螺栓應(yīng)呈梅花形均勻布置。

3.2 高強(qiáng)度螺栓施擰

（1）鋼梁施工前，根據(jù)高強(qiáng)螺栓的型號(hào)、生產(chǎn)批號(hào)分別報(bào)送第三方檢驗(yàn)?zāi)Σ撩婵够葡禂?shù)，每批不得少于8套，根據(jù)檢驗(yàn)結(jié)果計(jì)算施工扭矩值。

（2）螺栓應(yīng)能自由穿入栓孔，嚴(yán)禁使用錘擊或震動(dòng)等方法強(qiáng)行穿入。發(fā)現(xiàn)有不能自由穿入的栓孔，應(yīng)查明原因，采用與栓孔直徑相同的鉸刀或鉆頭進(jìn)行修孔或擴(kuò)孔［3］。

（3）電動(dòng)扭矩扳手進(jìn)場(chǎng)，附有資質(zhì)的檢測(cè)合格報(bào)告。使用時(shí)要做到專人管理，出入庫(kù)必須簽字形成臺(tái)帳。扳手每天使用前必須進(jìn)行標(biāo)定，標(biāo)定時(shí)利用數(shù)顯扭矩扳手、精密測(cè)力儀雙重校核。

（4）施工扭矩值M計(jì)算：

式中 k——扭距系數(shù)（按試驗(yàn)的數(shù)理統(tǒng)計(jì)值）；

N—— 螺栓的施工預(yù)拉力，設(shè)計(jì)預(yù)拉力的1.1倍）；

d——螺栓的計(jì)算直徑。

3.3 現(xiàn)場(chǎng)安裝焊接

本橋的橫梁與下弦桿連接除螺栓接外，還有焊接，焊接采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊，焊接必須滿足設(shè)計(jì)文件和相關(guān)規(guī)范要求。

（1）焊接作業(yè)的焊工均需作業(yè)熟練，必須通過(guò)相關(guān)職業(yè)技能考試合格后，持證上崗，以保證焊接的安全質(zhì)量。

（2）焊接作業(yè)時(shí)遇雨、雪、霧、大風(fēng)等惡劣天氣，必須停止作業(yè)。焊件坡口表面須經(jīng)過(guò)打磨，露出金屬光澤。

（3）在焊接結(jié)束24h后對(duì)焊縫按照無(wú)損探傷檢驗(yàn)要求進(jìn)行打磨。項(xiàng)目部專職檢測(cè)員對(duì)焊縫外觀質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)。符合要求后，報(bào)監(jiān)理工程師申請(qǐng)第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行探傷檢驗(yàn)。第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢驗(yàn)合格后出具檢驗(yàn)合格報(bào)告。

3.4 鋼梁涂裝

嚴(yán)格按照TB/T1527-2011《鐵路鋼橋保護(hù)涂裝及涂料供貨技術(shù)條件》第6涂裝體系（特制環(huán)氧富鋅防銹底漆），涂裝工藝應(yīng)按該標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定進(jìn)行。采用特制環(huán)氧富鋅底漆二道，棕紅環(huán)氧云鐵中間漆二道，灰色丙烯酸脂肪族聚氨酯面漆二道，總漆膜厚度為240μm。滿足施工圖專橋（2012）0111-Ⅱ-02相應(yīng)部分的技術(shù)要求。在廠內(nèi)完成全部底漆、中間漆和第一道面漆，工地架設(shè)完畢后涂裝最后一道面漆。

4 安全管理

（1）建立以項(xiàng)目經(jīng)理為組長(zhǎng)的安全保障小組，小組成員由項(xiàng)目各部室組成。明確安全管理目標(biāo)，制定安全生產(chǎn)規(guī)章制度，落實(shí)安全責(zé)任與分工，定期檢查、定期考核。

（2）結(jié)合安全管理目標(biāo)，組織所有相關(guān)人員在施工前進(jìn)行安全教育培訓(xùn)，經(jīng)考試合格后方能上崗。施工期間，安排專職安全員全過(guò)程值班，對(duì)人的不安全的行為，物的不安全狀態(tài)做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)、及時(shí)整改、及時(shí)教育，杜絕任何安全隱患。

（3）根據(jù)桿件重量，現(xiàn)場(chǎng)吊距，經(jīng)過(guò)嚴(yán)格計(jì)算，選擇滿足要求的起重機(jī)進(jìn)行吊裝作業(yè)。起重機(jī)作業(yè)時(shí)，起重機(jī)司機(jī)與司號(hào)工必須經(jīng)過(guò)安全培訓(xùn)并持證上崗，吊裝作業(yè)時(shí)應(yīng)嚴(yán)格遵守“十不吊”的規(guī)定。

（4）為保障通行車輛安全暢通，配備對(duì)講機(jī)、反光背心、交通指揮棒，在施工現(xiàn)場(chǎng)車輛交匯處安排交通引導(dǎo)員指揮交通。突遇車流量巨大時(shí)，可暫停施工或請(qǐng)交警協(xié)助疏導(dǎo)交通，減小對(duì)公路運(yùn)輸?shù)挠绊憽?/p>

5 結(jié)束語(yǔ)

跨省道S320特大橋鋼桁梁于2017年11月開始施工，經(jīng)過(guò)精心準(zhǔn)備，合理計(jì)劃，減小了對(duì)公路運(yùn)輸?shù)母蓴_，圓滿的完成了架設(shè)。通過(guò)以上安全技術(shù)總結(jié)，可為同類橋梁施工提供參考。

［1］ JTG H30-2015. 公路養(yǎng)護(hù)安全作業(yè)規(guī)程［S］. 人民交通出版社，2015.

［2］ TZ203-2008. 客貨共線鐵路橋涵工程施工技術(shù)指南［S］. 鐵道部經(jīng)濟(jì)規(guī)劃研究院，2008.

［3］ Q/CR 9211-2015. 鐵路鋼橋制造規(guī)范［S］. 中國(guó)鐵路總公司，2015.