狹小場地內(nèi)渡槽及空心板吊裝技術(shù)研究

邢 越，曾 金，趙 文 劍，郭 紅 利

(中國水利水電第十工程局有限公司 一分局，四川 都江堰 611830)

1 概 述

亞曼蘇水電站位于阿克蘇地區(qū)烏什縣亞曼蘇鄉(xiāng)境內(nèi)，廠房距烏什縣城22 km，尾水渠沿廠房軸線向下游側(cè)布置，尾1+016附近有一條3#渠道及一條鄉(xiāng)村公路與尾水渠斜交，設(shè)計為1座1#渡槽及1座1#農(nóng)用橋以確保渠道及道路暢通，該部位尾水渠開挖深度為25.35 m。地下水位以下邊坡坡比為1∶1.75，地下水位以上坡比為1∶1.5。3#渠道改線至1#農(nóng)用橋并經(jīng)農(nóng)用橋上架設(shè)的渡槽跨過尾水渠后再改線至原有渠道。渡槽布置于農(nóng)用橋上游，與農(nóng)用橋共用一套基礎(chǔ)。渡槽為矩形，凈尺寸為1.4 m×1.3 m(寬×深)，槽身厚0.3 m，一跨渡槽混凝土量為29.59 m3，鋼筋8.4 t，共計82.38 t。1#農(nóng)用橋全長112 m，起訖里程樁號為K0+000～K0+112，為5×20 m空心板鋼筋混凝土橋，空心板高0.95 m。橋面寬：凈-5 m(行車道)+2×0.5 m(人行道)=6 m。1#農(nóng)用橋空心板采用預(yù)制C50混凝土，由20塊20 m長的預(yù)應(yīng)力空心板組成。20 m長的空心板中的一塊中板混凝土量為13.01 m3，含鋼筋1.44 t，共計33.96 t；一塊邊板混凝土量為14.97 m3，含鋼筋1.48 t，共計38.9 t。

該橋橫跨尾水渠，需將農(nóng)用橋部位開挖至尾水渠底板并將灌注樁施工完畢再進行上部結(jié)構(gòu)及空心板的吊裝施工，尾水渠底板僅為3 m寬，過水?dāng)嗝骓攲?3 m且處于地下水位以下，場地受限，施工難度較大。

2 吊裝方案的選擇

由于1#橋及渡槽僅為5跨、共計120 m長的結(jié)構(gòu)，工程量較小，故選用架橋機成本過高，且架橋機安裝和拆卸耗時耗工。另外，吊裝場地為尾水渠過流斷面，場地非常有限，且吊裝平臺以下存在低液限土，嚴(yán)重限制了吊裝設(shè)備的選擇范圍。

通過技術(shù)分析與經(jīng)濟對比以及阿克蘇地區(qū)吊車資源的調(diào)查研究后決定，1#農(nóng)用橋空心板采用1臺QY70汽車起重機和1臺QUY160履帶式起重機進行吊裝，運輸采用100 t專業(yè)運梁炮車[1]，吊裝鋼絲繩采用Φ34 標(biāo)準(zhǔn)鋼絲繩，單根鋼絲繩長度為3 m，雙股為1.5 m，4根鋼絲繩雙股掛4個吊環(huán)起吊。1#渡槽計劃采用2臺QY70汽車起重機和1臺QUY160履帶式起重機進行吊裝，運輸采用100 t專業(yè)運梁炮車，吊裝鋼絲繩采用Φ56 標(biāo)準(zhǔn)鋼絲繩，單根鋼絲繩長度為3 m，雙股為1.5 m，4根鋼絲繩雙股掛4個吊環(huán)起吊。

3 施工工藝技術(shù)

3.1 技術(shù)參數(shù)

3.1.1 1#橋20 m長空心板吊裝技術(shù)參數(shù)

1#農(nóng)用橋0#～1#、4#～5#20 m長空心板在進場公路進行吊裝(該跨場地受限，空心板吊裝難度最大，其他跨不再做說明)，160 t履帶式起重機布置在1#農(nóng)用橋上游側(cè)、在0#(4#)和1#(5#)立柱之間，70 t汽車吊布置在進場公路靠0#(5#)橋墩處，空心板放置于進場公路，160 t履帶式起重機距離吊點中心的最大距離(幅度)為18 m+2 m=20 m(履帶吊中心距尾水渠開口線的距離+富裕長度)。同理，計算得到70 t吊車距離吊點中心的最大距離(幅度)為7 m。

3.1.2 渡槽吊裝技術(shù)參數(shù)

1#渡槽每跨采用3臺吊車起吊，一端采用160 t履帶吊起吊，另一端采用兩臺70 t汽車吊起吊。0#～1#、4#～5#渡槽位于邊坡位置，場地受限，吊裝難度大，吊裝前首先采用挖掘機在1#橋上游邊坡位置開挖溝槽并確保開挖好的溝槽端頭在70 t汽車吊吊裝有效半徑之內(nèi)(7 m)，用炮車將渡槽運輸至進場公路平臺后，先采用鋼絲繩、葫蘆、吊車等工具將渡槽移運至如圖1所示的位置(4#～5#渡槽類似布置)，確保各種機械設(shè)備都在額定的工作半徑范圍內(nèi)再進行吊裝工作。160 t吊車距離吊點中心的最大距離(幅度)為12 m，起重高度為10.55 m(起吊高度=原始地面至蓋梁頂部高程+渡槽高度+鋼絲繩長度+吊鉤鉤心至滑輪中心+富余高度-吊車底部至轉(zhuǎn)盤高度=1 518.13-1 511.98+1.6+1.5+2.4+0.3-1.4=10.55(m))。同理計算得到70 t吊車距離吊點中心的最大距離(幅度)為7 m。

1#～2#、2#～3#、3#～4#渡槽吊裝難度小，吊車全部布置在高程1 511.98 m平臺，具體位置根據(jù)現(xiàn)場實際情況進行調(diào)整。

3.2 吊機、吊具荷載驗算

圖1 0#～1#渡槽吊裝平面布置圖

3.2.1 1#橋空心板

(1)吊機起重荷載驗算。考慮最不利因素，按最大荷載驗算，1#橋20 m空心板邊板為最大荷載，其重量為14.97 m3×2.5 t/m3+1.48 t=38.9 t。

按照施工計劃，空心板采用1臺QY70汽車起重機(起重機參數(shù)見表1)和1臺QUY160履帶式起重機(起重機參數(shù)見表2)進行吊裝[2]。

表1 QY70汽車起重機參數(shù)表

表2 QUY160起重機參數(shù)表

計算吊機總的起吊重力荷載：

每片梁板的起吊重力：

F=(G+g)×K1×K2=52.67 (t)[3]

式中G為邊板梁的自重，取G=38.9 t；g為吊車吊鉤及索具的重量，取1 t；K1為動載系數(shù)，取1.2；K2為不均衡系數(shù)，取1.1。則單臺吊車的起重荷載為52.67/2=26.33(t)。

根據(jù)160 t履帶吊吊車性能表中的參數(shù)：幅度為20 m，起重量為31 t。70 t汽車吊吊車性能表中的參數(shù)：工作半徑為7 m，起吊重量約為29.5 t。滿足現(xiàn)場施工條件。

剩余三跨均不受場地限制，吊裝難度小，可在高程1 511.98 m平臺進行吊裝。

(2)索具的荷載驗算。1#橋空心板梁按設(shè)計要求在梁端各設(shè)2個吊環(huán)，根據(jù)雙機抬吊聯(lián)合作業(yè)的起吊方式計算每根吊索(鋼絲繩)所受內(nèi)力的大小。

已知：起吊重力為52.67 t，鋼絲繩根數(shù)n=8,則每根鋼絲繩承受的拉力為52.67/8=6.58(t)。

直徑34 mm鋼繩的容許拉力[4]S：

S=αpg/k=0.8×0.5×342/6=77(kN)

式中α為鋼絲繩間荷載不均勻系數(shù)，取0.8；pg為鋼絲繩破斷拉力總和，按0.5d2計算；k為鋼絲繩安全使用系數(shù)，取6。

則單根鋼絲繩可以承受的重力為77/10=

7.7 t>6.58 t，滿足要求。

3.2.2 1#橋渡槽

1#橋1跨渡槽槽身重量為29.59 m3×2.5 t/m3+8.4 t=82.38(t)。

(1)吊機起重荷載驗算。按照施工計劃，一端采用1臺QUY160履帶式起重機，另一端采用2臺起重量為70 t的汽車起重機，共計三臺起重機抬吊作業(yè)，計算吊機總的起吊重力荷載：

每跨渡槽的起吊重力F：

F=(G+g)×K1×K2=111.38 (t)

式中G為邊板梁的自重，取G=82.38 t；g為吊車吊鉤及索具的重量，取2 t；K1為動載系數(shù)，取K1=1.2；K2為不均衡系數(shù)，取1.1。

則：160 t吊車起重荷載為111.38×0.5=

55.69(t)，每臺70 t吊車起吊重量為55.69÷2=

27.84 (t)。

根據(jù)160 t履帶吊吊車性能表中的參數(shù)，工作半徑應(yīng)為12 m、最大重量為62 t、臂長20 m，滿足現(xiàn)場工況要求。根據(jù)70 t汽車吊吊車性能表中的參數(shù)，工作半徑為7 m，最大起吊重量為29.5 t。滿足現(xiàn)場工況要求。

剩余三跨均不受場地限制，吊裝難度小，可在高程1 511.98 m平臺進行吊裝。

(2)索具的荷載驗算。已知起吊重荷載為111.38 t，鋼絲繩根數(shù)n=8,則每根鋼絲繩承受的拉力為111.38/8=13.92 (t)。直徑56 mm鋼繩的容許拉力S=αpg/k=0.8×0.5×562/6=209 (kN)。

則單根鋼絲繩可以承受的重力為209/10=20.9 t>13.92 t，滿足要求。

3.3 工藝流程

3.3.1 狹小場地的基礎(chǔ)處理

由于吊裝時尾水渠基本已開挖至尾水渠過水?dāng)嗝?高程1 496.68 m)，而在尾水渠開挖過程中揭露該部位地下水位線高程為1 509.28 m。為了吊裝工作安全進行，解決場地狹小的難題，需將吊裝平臺填筑至地下水位線之上；同時，結(jié)合吊車性能參數(shù)要求，采用砂礫料分層填筑、碾壓至高程1 511.98 m修造吊裝平臺。填筑施工的鋪料分層厚度為50～60 cm，碾壓機械采用18 t振動碾，行駛速度控制在2～4 km/h，相鄰兩次的輪跡應(yīng)重疊輪寬的1/3，保證壓實均勻、不漏壓；對于壓不到的邊角，應(yīng)配合人工推土輔以人力或小型機具夯實。現(xiàn)場碾壓時，一般以不超過最佳含水量的2%進行，如含水量偏差較大，需經(jīng)過翻松、晾曬或灑水處理后方能進行碾壓。碾壓密實度不小于94%。吊裝前，對運輸線路進行整平和壓實，確保吊裝現(xiàn)場梁板運輸通道能夠滿足梁板運輸、吊裝安全作業(yè)的地形條件要求。

3.3.2 吊裝程序

根據(jù)該工程的特點及施工場地等因素，1#農(nóng)用橋空心板及渡槽的整體安裝順序為：自0#橋臺→5#橋臺進行安裝。梁板的安裝施工工序為：測量放樣→安裝橡膠支座→空心板吊裝→校正→渡槽吊裝→校正。

3.3.3 注意事項

提前做好支座墊石上的鋼板安裝、支座軸線定位等工作，清點支座型號、數(shù)量、使用部位等情況，檢驗梁板編號，確立吊裝順序[5]。

實施過程中的渡槽及空心板吊裝情況見圖2、3。

圖2 0#～1#空心板吊裝

4 施工安全保證措施

(1)由于三機抬吊的構(gòu)件一般較重、較大型，故應(yīng)十分注意吊臂的強度。必須按照其使用說明書的規(guī)定控制伸臂長度，不得盲目伸長吊臂以免出現(xiàn)折臂而造成事故。注意檢查卷揚機鋼絲繩長度是否足夠，其與滑輪組的倍率必須滿足該吊裝作業(yè)的使用要求。

(2)吊重物時必須統(tǒng)一指揮，由指揮員確定吊機擺設(shè)的位置。一般在多臺吊機同時操作時，指揮員在傳達指令的同時，必須注意支腿有無下陷和浮動等危險狀況出現(xiàn)，并應(yīng)確保兩機的升降速度保持相等。

圖3 4#～5#渡槽吊裝

(3)一般情況下，多臺吊機垂直起吊，其吊臂不應(yīng)變幅。嚴(yán)禁向下(即不安全方向)變幅。因向下變幅容易產(chǎn)生超負(fù)荷狀態(tài)；向上變幅時，所產(chǎn)生的分力較大，亦容易產(chǎn)生超負(fù)荷失穩(wěn)現(xiàn)象。

(4)起吊預(yù)制梁及渡槽的鋼絲繩與預(yù)制梁及渡槽的夾角不宜小于60°，禁止小于45°角起吊。禁止采用斜拉法起吊，吊機禁止行駛和伸縮吊臂。

(5)當(dāng)各起重機械的起升速度不一致時，應(yīng)對速度過快的起重機械作間斷停頓，停頓時間和時刻應(yīng)使升速快的起重機械所增加的吊荷重(量)不超過額定起重量的20%。

(6)作業(yè)中發(fā)現(xiàn)起重機傾斜、支腿變形等不正?，F(xiàn)象出現(xiàn)時，應(yīng)立即放下重物，空載進行調(diào)整并待其正常后方能繼續(xù)作業(yè)。

5 結(jié) 語

該工程通過對技術(shù)方案的探討與編制，合理地控制吊裝參數(shù)，周密地安排物資設(shè)備，充分利用施工現(xiàn)場有限的地形，適當(dāng)回填砂礫料建造吊裝平臺，順利地完成了1#橋及渡槽的吊裝工作，為在狹小場地進行吊裝工作積累了豐富的經(jīng)驗。

狹小場地內(nèi)吊裝設(shè)備工作半徑受限，無法發(fā)揮其額定的工作性能，需通過工程方法和理論計算確定設(shè)備的工作能力。該工程使用的施工方法應(yīng)用較廣，對于狹小場地、結(jié)構(gòu)自重相對較大的橋梁吊裝均可借鑒。