履帶吊選型與跨既有鐵路鋼蓋梁吊裝施工

劉 偉

(中鐵十八局集團(tuán)第四工程有限公司，天津 300350)

1 工程概況

烏蘭木倫特大橋上行線跨包西線，鋼蓋梁范圍里程為SDK126+908.33—SDK127+006.55(包西線里程K127+208.33—K127+306.55),從D21#—D24#墩跨越既有包西鐵路，采用門(mén)式框架墩?？蚣芏瘴挥赗2 000 m曲線上，墩高14.5 m，墩型采用3 m×3 m的方形墩柱，框架墩橫向跨度22 m，鋼蓋梁順線路方向?qū)?.5 m，上下翼緣板外高2.8 m，上部架設(shè)32 m簡(jiǎn)支T梁。橫梁采用鋼結(jié)構(gòu)，主體結(jié)構(gòu)材質(zhì)采用Q345qE鋼，連接型鋼采用Q345C鋼，高強(qiáng)螺栓采用10.9S級(jí)的M24螺栓，材質(zhì)為20MnTiB,螺母及墊圈采用45號(hào)優(yōu)質(zhì)碳素鋼，墩柱采用C40混凝土，鋼柱內(nèi)填充C40無(wú)收縮混凝土。

2 施工內(nèi)容與工程數(shù)量

2.1 主要施工內(nèi)容

跨包西鐵路營(yíng)業(yè)線施工主要施工內(nèi)容包括四片鋼蓋梁吊裝。具體是：吊裝平臺(tái)的填筑和地基處理施工完成，做好吊車(chē)選型后，將鋼蓋梁拼裝完成，設(shè)置好吊點(diǎn)，就可以試吊了；試吊完成后，正式的吊裝開(kāi)始，鐵路封閉，先進(jìn)行梁體的空中平移和旋轉(zhuǎn)，并使梁中心線大致與兩框架墩中心線重合、梁體鋼腿對(duì)準(zhǔn)墩頂位置，位置對(duì)齊后，梁體開(kāi)始下落，并準(zhǔn)確就位后，緊固連接螺栓。第一件鋼蓋梁吊裝完畢，檢查坐標(biāo)、標(biāo)高，吊裝剩余鋼蓋梁，直至鋼蓋梁安裝完畢。

2.2 主要工程數(shù)量表

主要鋼蓋梁工程施工數(shù)量(見(jiàn)表1)。

表1 鋼蓋梁施工匯總表

3 拼裝場(chǎng)地平面布置

鋼蓋梁吊裝前，D21#—D24#墩線路左側(cè)填筑作業(yè)平臺(tái)，平臺(tái)頂長(zhǎng)150 m，寬35 m。平臺(tái)頂面與既有線路肩平齊，四周按照1 ∶1.5放坡，分層填筑紅砂巖，分層碾壓密實(shí)，填土分層厚度≤50 cm，每層碾壓后進(jìn)行檢測(cè)，承載力≥200 kPa。填筑至頂面2 m處時(shí)壓實(shí)≥94%，承載力≥300 kPa，合計(jì)填筑土方6萬(wàn)m3(見(jiàn)圖1)。

由于現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地為回填填筑，分層填筑時(shí)，要檢查每層的質(zhì)量，保證履帶吊的使用安全，靠近外側(cè)邊坡處，每填高1 m鋪設(shè)一層土工格柵，防止雨季沖刷邊坡，影響安全。

圖1 去吊裝場(chǎng)地平面布置圖

4 主要施工機(jī)械配備

主要機(jī)械設(shè)備配置(見(jiàn)表2)。

表2 主要施工機(jī)械配備表

5 具體施工方案

5.1 施工方法簡(jiǎn)述

鋼蓋梁上跨既有包西鐵路，一次吊裝需請(qǐng)點(diǎn)封鎖115 min，按照《呼和浩特鐵路局營(yíng)業(yè)線施工安全管理實(shí)施細(xì)則》(呼鐵運(yùn)【2012】426號(hào))文規(guī)定，鋼蓋梁的吊裝屬于營(yíng)業(yè)線Ⅱ級(jí)施工，提前一個(gè)月上報(bào)鋼蓋梁吊裝專(zhuān)項(xiàng)方案和鋼蓋梁吊裝計(jì)劃，待各維管單位審批通過(guò)后方可進(jìn)行吊裝施工。

鋼蓋梁采用廠內(nèi)加工單元節(jié)，現(xiàn)場(chǎng)整體組裝，吊裝前先進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)模擬吊裝，最后用大噸位吊車(chē)整體吊裝，吊裝施工采取接觸網(wǎng)停電要點(diǎn)施工，確保施工的絕對(duì)安全。

5.2 技術(shù)要求

5.2.1 吊裝設(shè)備選型

(1)吊車(chē)選型：根據(jù)該鋼蓋梁的重量、外形尺寸及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以及現(xiàn)場(chǎng)拆卸條件的許可和裝車(chē)條件的限制，結(jié)合施工單位現(xiàn)有的起重能力，綜合經(jīng)濟(jì)安全可行的施工方案，現(xiàn)決定采用1臺(tái)LR1500履帶吊SSL工況。

履帶吊出桿42 m，吊裝用鋼絲繩(6×61-D70-1770MPa)單根長(zhǎng)度為18 m，4根，吊裝鋼絲繩角度為57°吊鉤與鋼蓋梁距離為15 m，回轉(zhuǎn)R22 m，后配重140 t，中心壓重30 t，超起配重120 t，超起回轉(zhuǎn)R15 m，額定起重量為166 t，構(gòu)件最大重量133 t，負(fù)荷率為80%，滿足起吊要求，LR1500履帶吊相關(guān)參數(shù)示意圖(見(jiàn)圖2)。

圖2 LR1500履帶吊參數(shù)示意圖

(2)鋼絲繩選擇 6×61-D70-1770MPa

鋼絲繩計(jì)算：

鋼蓋梁G=133 t，現(xiàn)場(chǎng)吊裝受力角度α=57°，單根鋼絲繩受力F=G/4÷sin57°=396 kN。

鋼絲繩破斷拉力計(jì)算：

查表得鋼絲繩的破斷力為2 454 kN，安全系數(shù)K=6，單根鋼絲繩承受的力為：2 454/6=409 kN>396 kN,滿足起吊要求。

(3)卸扣選擇

單片鋼蓋梁最重133 t，鋼蓋梁設(shè)4個(gè)吊耳，吊裝時(shí)通過(guò)卸扣將鋼絲繩與吊耳連接，選用4副S-BX55-2型卸扣，單個(gè)承重55 t，共承受220 t>133 t，滿足要求。

5.2.2 吊點(diǎn)設(shè)置

吊耳位置設(shè)置在鋼蓋梁頂板上，吊耳之間橫向距離19.6 m，吊耳之間縱向距離1.3 m，吊耳下側(cè)為隔板，吊耳構(gòu)造采用設(shè)計(jì)給予尺寸(每件吊耳設(shè)計(jì)最大起重量為40 t)。

5.2.3 地基要求

吊裝之前對(duì)紅砂巖地基進(jìn)行處理，處理方法：灑水、壓實(shí)、鋪設(shè)鋼板。

構(gòu)件最大質(zhì)量133 t，500 t履帶吊自重310 t，后配重140 t、車(chē)身壓重30 t，超起配重120 t，共600 t。履帶尺寸為11 m×1.2 m，每條履帶(2條)下鋪設(shè)6 m×2 m×0.25 m路基板增大受力面積。

地面壓應(yīng)力驗(yàn)算：600×10/(11×2×2)=136 kPa。

5.2.4 梁體加固

鋼蓋梁經(jīng)設(shè)計(jì)計(jì)算：恒載+靜活荷載跨中位移≤L/1 600，鋼蓋梁不設(shè)上拱度，因此在吊裝時(shí)不會(huì)產(chǎn)生下?lián)隙?，不需?duì)梁體加固。

5.2.5 吊裝工序安排

4片鋼蓋梁吊裝共請(qǐng)點(diǎn)4次，每次請(qǐng)點(diǎn)時(shí)間115 min。鋼蓋梁吊裝工序計(jì)算時(shí)間(見(jiàn)表3)。

5.3 試吊裝

為確保鋼蓋梁正式吊裝各工序的正常運(yùn)行及吊裝過(guò)程中的絕對(duì)安全，在正式吊裝前，在吊裝區(qū)域旁先行組織模擬吊裝，通過(guò)試吊裝驗(yàn)證吊裝過(guò)程各工序用時(shí)以及吊裝設(shè)備的可靠性和適用性，以指導(dǎo)正式吊裝施工。

表3 鋼梁吊裝時(shí)間表

6 正式吊裝實(shí)施步驟

500 t履帶吊位置在包西鐵路左側(cè)，吊裝4片鋼蓋梁，挪動(dòng)2次位置，第一次?？吭贒21#與D22#支墩之間，吊裝D21#、D22#鋼蓋梁；第二次?？吭贒23#與D24#墩之間，吊裝D23#、D24#鋼蓋梁。

施工工藝流程如下：施工場(chǎng)地規(guī)劃布置、吊裝平臺(tái)填筑→鋼蓋梁拼裝、驗(yàn)收→履帶吊進(jìn)場(chǎng)組裝→吊裝演練→鋼蓋梁吊裝就位、驗(yàn)收→框架墩外包混凝土施工，具體施工流程(見(jiàn)圖3)。

6.1 梁體平移與旋轉(zhuǎn)

接觸網(wǎng)停電后，吊車(chē)立即將吊到高度的橫梁前移，進(jìn)行梁體的空中平移和旋轉(zhuǎn)，計(jì)劃作業(yè)時(shí)間10 min。

圖3 吊裝流程圖

梁體平移過(guò)程中，按既定的吊車(chē)位置，吊裝外箱指揮人員指揮將梁體及吊車(chē)前移至指定位置，確保吊車(chē)行走平穩(wěn)。吊車(chē)到達(dá)指定位置后，由外箱指揮人員指揮，緩緩轉(zhuǎn)桿，同時(shí)人工通過(guò)拉繩使梁體旋轉(zhuǎn)，慢慢把起吊的鋼蓋梁轉(zhuǎn)至包西鐵路中心上側(cè)，并使梁中心線大致與兩框架墩中心線重合、梁體鋼腿對(duì)準(zhǔn)墩頂位置。

6.2 梁體下落

吊裝梁體下落，用時(shí)20 min，此步分兩步進(jìn)行。

第一步由外箱指揮人員指揮，先將鋼蓋梁下降到鋼筋籠內(nèi)。第二步由箱內(nèi)指揮人員指揮，外圍人員配合，確保梁兩端同時(shí)平穩(wěn)下降至預(yù)埋螺栓位置。嚴(yán)禁一端先固定后再進(jìn)行另一端的就位，確保各項(xiàng)安全，在吊移過(guò)程中應(yīng)控制梁體移動(dòng)(上升、下降或者平移)速度，確保吊車(chē)臂不能晃動(dòng)(見(jiàn)圖4)。

圖4 梁體下落

6.3 準(zhǔn)確就位

梁體下放至墩頂混凝土面標(biāo)高后，進(jìn)行鋼蓋梁與框架墩預(yù)埋螺栓的準(zhǔn)確就位工作，計(jì)劃用時(shí)45 min。

根據(jù)吊裝前測(cè)放于混凝土面的墩柱十字線及標(biāo)高，調(diào)整鋼腿平面位置和底部標(biāo)高，每側(cè)3人，將吊車(chē)如何移動(dòng)傳達(dá)給內(nèi)箱指揮員，通過(guò)內(nèi)箱指揮員傳達(dá)給吊車(chē)司機(jī)。為了確保就位時(shí)方便及精確定位，經(jīng)與設(shè)計(jì)聯(lián)系，考慮到墩上預(yù)埋的錨栓主要是起定位作用，就位后鋼梁的支腿有一部分是置于墩上并灌注混凝土與橋墩形成整體受力，故在就位前錨栓孔半徑可調(diào)整至比錨栓半徑大3 mm,同時(shí)在錨栓施工定位后，先將錨栓的位置進(jìn)行精確測(cè)量，第一件鋼蓋梁吊裝完畢，檢查坐標(biāo)、標(biāo)高，剩余鋼蓋梁安裝以此類(lèi)推，直至鋼蓋梁安裝完畢。鋼構(gòu)件安裝的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)必須符合表4要求。

表4 鋼梁安裝允許偏差和檢驗(yàn)方法

7 結(jié)論

通過(guò)對(duì)烏蘭木倫特大橋上行線跨包西鐵路營(yíng)業(yè)線鋼蓋梁吊裝施工總結(jié)，其采用履帶式起重機(jī)進(jìn)行跨鐵路鋼蓋梁吊裝作業(yè)，打破了以往的龍門(mén)吊的作業(yè)模式，施工更為安全、可靠、快捷、高效，同時(shí)也大大縮短對(duì)行車(chē)線路的影響和占用時(shí)間，減少對(duì)鐵路運(yùn)輸?shù)母蓴_，具有較廣泛的應(yīng)用前景。