京張高速鐵路連續(xù)梁0#段吊裝施工技術(shù)

李忠臣

（中鐵十八局集團(tuán)有限公司，天津 300222）

隨著高速鐵路的不斷發(fā)展，橋梁施工技術(shù)也在不斷更新。預(yù)制梁的施工技術(shù)比較成熟，連續(xù)梁0#段常規(guī)采用支架法或托架法施工，京張高速鐵路聯(lián)絡(luò)線特大橋0#段在橋下預(yù)制完成后采用大型吊裝設(shè)備安裝到主墩就位在國內(nèi)還屬于首次。

孫建勝等［1］基于山區(qū)連續(xù)剛構(gòu)橋大體積0#段，采用了簡易托架施工。王遠(yuǎn)威等［2］結(jié)合江陰市紡織文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)園景觀人行通道工程實(shí)例，詳細(xì)地介紹了橋梁鋼箱梁免吊裝施工方法，并制定了安裝過程施工質(zhì)量控制措施。高國新，王志剛［3-4］依托哈大客運(yùn)專線紅山嘴特大橋懸灌梁，介紹了0#段施工工藝及其控制的復(fù)雜性和重點(diǎn)，詳盡論述了如何通過科學(xué)安排順利完成0#段施工。李志榮，趙常煜［5-6］依托京滬高速鐵路，介紹了大跨混凝土連續(xù)梁分段支架現(xiàn)澆施工關(guān)鍵技術(shù)。

以上研究從鋼箱梁免吊裝、大跨度連續(xù)梁0#段分段現(xiàn)澆和簡易托架法進(jìn)行施工和質(zhì)量控制，對明確不同情形采用優(yōu)化的施工工藝是有益的，但對于大型0#段預(yù)制后吊裝就位還未見實(shí)際的工程案例。本文依托新建京張高速鐵路任務(wù)重、工期緊且存在北方寒冷地區(qū)高空中無法實(shí)現(xiàn)冬施措施的情形，詳細(xì)介紹大型0#段的吊裝工藝和安全控制措施，為保證新建京張高速鐵路延慶聯(lián)絡(luò)線的順利竣工起到了關(guān)鍵性作用。

1 結(jié)構(gòu)概況

新建北京至張家口高速鐵路工程延慶下行聯(lián)絡(luò)線特大橋采用（40+64+40）m 連續(xù)梁跨越北京市延慶區(qū)八達(dá)嶺鎮(zhèn)大浮坨村烽火臺。橋址區(qū)地震動峰值加速度為0.20g，地震烈度Ⅷ度，最大凍結(jié)深度82 cm，地下水對混凝土無侵蝕性。

跨烽火臺連續(xù)梁位于-10.22‰線路縱坡上，起止里 程 為 LXDK0+701.39—LXDK0+846.89（13#—16#墩），主墩為14#，15#。連續(xù)梁0#段長8 m，結(jié)構(gòu)形式設(shè)計為單箱單室、變高度、變截面結(jié)構(gòu)。箱梁頂寬7.1 m，擋砟墻內(nèi)側(cè)凈寬4.5 m。中支點(diǎn)處梁高5.021 m。頂板厚39.2 cm，底板厚70 cm，腹板厚60 cm，均在橫隔板處加厚。中支點(diǎn)處設(shè)橫隔板，橫隔板設(shè)過人孔洞。支座采用TJQZ 球形鋼支座。0#段采用C50 混凝土，共計105.15 m3，質(zhì)量273.39 t，結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 0#段中支點(diǎn)斷面（單位：mm）

2 施工準(zhǔn)備與施工工藝流程

2.1 施工準(zhǔn)備

2.1.1 技術(shù)準(zhǔn)備

1）吊車選型：根據(jù)0#段的質(zhì)量、外形尺寸及其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以及現(xiàn)場拆卸條件的許可和裝車條件的限制，決定采用1臺QUY650型650 t履帶式起重機(jī)［7］。

吊裝使用 2 根 6×61-D90 mm-1 770 MPa 鋼絲繩，繩長20 m。選用4 副單個承重850 kN 的S-BX85-2 型卸扣，均滿足要求。

2）吊座選擇：根據(jù)吊裝重量和吊裝工況，由專業(yè)廠家制作吊座。吊座采用Q345B 材質(zhì)，共4 個。吊座設(shè)計最大起重為120 t。吊點(diǎn)設(shè)置在吊座上，吊座之間橫向距離2 280 mm，吊座之間縱向距離3 500 mm。

0#段預(yù)應(yīng)力張拉完成后安裝吊座，要求相應(yīng)位置梁頂面打磨平整，確保吊座與梁面整體密貼。PSB830φ32 mm 精軋螺紋鋼筋頂部安裝雙螺母后，將精軋鋼筋自吊座預(yù)留孔向下穿過頂板，下部套上固定鋼板后擰緊雙螺母，精軋鋼筋伸出螺母不少于5 cm。

2.1.2 現(xiàn)場準(zhǔn)備

0#段吊裝前，搭設(shè)腳手架作為0#段吊裝就位時人員的作業(yè)平臺。

支架采用φ48.3 mm，壁厚3.2 mm 的普通盤扣式鋼管搭設(shè)，采用φ38.3 mm，壁厚3 mm 鋼管布設(shè)斜撐。在墩身四周設(shè)置頂墻件，頂墻件采用φ48.3 mm，壁厚2.5 mm的鋼管配可調(diào)底座并與墩身表面頂緊。

支架每排頂托上順橋向鋪設(shè)主龍骨，橫橋向鋪設(shè)次龍骨，方木與方木、方木與模板間釘緊。次龍骨上滿鋪模板，平臺頂與墩身之間密貼。支架低于墩頂60 cm，支架四周設(shè)置1.2 m高的標(biāo)準(zhǔn)制式護(hù)欄。

2.2 施工工藝流程

2 個0#段在主墩附近預(yù)制，張拉壓漿完成且強(qiáng)度符合設(shè)計要求。

吊裝前，主墩四周使用盤扣架搭設(shè)作業(yè)平臺，墩頂澆筑臨時墊塊。各項(xiàng)準(zhǔn)備工作就位，使用履帶式起重機(jī)吊裝0#段。

吊裝施工主要包括：地基處理、路基板鋪設(shè)、吊車組裝、吊車站位、吊索具準(zhǔn)備、0#段吊裝作業(yè)、支座錨固、吊具拆除等，連續(xù)梁0#段吊裝施工工藝流程見圖2。

3 吊裝施工工藝控制

3.1 試吊裝控制目的

為確保0#段正式吊裝［8］各工序的正常運(yùn)行，確保吊裝設(shè)備的可靠、適用，確保吊裝過程中的絕對安全，在正式吊裝前，在吊裝區(qū)域旁先組織模擬吊裝，需要驗(yàn)證的主要項(xiàng)目如下。

1）驗(yàn)證吊車性能，包括吊車能否滿足吊裝要求，吊車臂伸多長、擺角多少度可達(dá)到最佳吊裝性能等。

圖2 施工程序流程

2）驗(yàn)證吊具的可靠性：包括0#段上的吊座、鋼絲繩、吊環(huán)等。

3）驗(yàn)證吊裝場地地基承載力是否滿足要求。

試吊時，起吊至地面0.2 m 暫停2 min，觀測吊車、吊件、繩扣的情況，查看是否有不妥之處或與預(yù)計比較有無異常。如果有異常立即停止吊裝，分析原因，進(jìn)行改進(jìn)。

3.2 吊裝施工

3.2.1 正式吊裝前的檢查

1）認(rèn)真檢查應(yīng)急設(shè)備、材料、人員的準(zhǔn)備情況，集中應(yīng)急人員進(jìn)行吊裝施工前的交底。

2）吊車設(shè)備的提前檢查：進(jìn)行吊鉤、吊繩的檢查，配重的檢查，對吊裝司機(jī)現(xiàn)場交底。當(dāng)發(fā)現(xiàn)以下問題時，不能進(jìn)行吊裝作業(yè)［9］：①指揮信號不明、光線暗淡；②工件上站人或工件上浮放有活動物件；③違章指揮；④吊索和附件捆縛不牢，不符合安全要求。

3）對梁段的檢查：梁段吊點(diǎn)的檢查，確認(rèn)吊點(diǎn)布置合理，吊具安裝符合要求。

4）吊裝場地的檢查：吊裝前場地的平整檢查，承載力能滿足吊車作業(yè)的要求。

3.2.2 梁體吊裝就位

1）起吊：0#段4 個吊點(diǎn)使用卸扣將鋼絲繩和吊座連接緊固，梁段兩端捆綁纜風(fēng)繩，吊車緩慢吊起0#段，吊裝時設(shè)專人指揮。

2）支座下錨栓安裝：0#段緩慢起吊至地面1 m，安裝支座下錨栓，安裝前核實(shí)錨栓的安裝位置、型號和數(shù)量。

3）調(diào)整下放：0#段緩慢、平穩(wěn)的起吊到高于墊石頂約1.5 m。吊車緩緩轉(zhuǎn)桿，將0#段平移至橋墩中心，并使梁中心線大致與墩中心線重合，墩頂4 個臨時支座預(yù)埋鋼筋與梁底預(yù)留孔基本對正。確保梁兩端同時平穩(wěn)、緩慢下降，通過吊車擺動大臂和人工拉纜風(fēng)繩配合，使4 個臨時支座預(yù)埋鋼筋伸入梁底4 個預(yù)留孔，同時保證支座錨栓伸入墊石預(yù)留孔，位置都對中且確認(rèn)下落不受影響后，繼續(xù)緩慢下放。

4）精調(diào)就位：梁體下放至距臨時墊塊混凝土頂面約1 cm 后，利用墩頂預(yù)埋工字鋼A 和梁底預(yù)埋的工字鋼B作為支撐點(diǎn)，通過4個32 t手動千斤頂微調(diào)0#段的平面位置。順橋向利用梁底變坡點(diǎn)、橫橋向利用兩側(cè)腹板外側(cè)作為梁的基準(zhǔn)，掛線吊錘球與墊石和臨時墊塊上參照線對照，各點(diǎn)偏差小于5 mm 后落梁至臨時墊塊頂。測量員復(fù)測0#段四角平面位置和梁段軸線。軸線偏差＜15 mm后進(jìn)入下道工序。

3.2.3 支座錨固

支座灌漿模板已提前安裝到位，在墩頂四周搭設(shè)支架，支架外側(cè)使用棉帆布包裹嚴(yán)密，0#段底板預(yù)留孔封堵后，將電鍋爐蒸汽管道接入到兩支座中間位置，對暖棚內(nèi)蓄熱升溫，保證棚內(nèi)溫度大于20 ℃。

灌漿料采用低溫灌漿料，拌和水加熱到20 ℃至30 ℃［10］，在暖棚內(nèi)采用強(qiáng)制攪拌機(jī)拌和灌漿料，采用重力灌漿方式灌注支座下部及錨栓孔處空隙。灌漿從支座中心部位向四周注漿，邊灌注邊使用8#鐵絲插搗，便于氣泡溢出。

支座灌漿過程中應(yīng)使暖棚封閉，暖棚內(nèi)持續(xù)使用電暖氣加熱升溫，安排專人觀測暖棚內(nèi)的溫度，每隔2 h測溫1次，保證養(yǎng)護(hù)暖棚內(nèi)溫度≥10 ℃。

灌漿材料終凝后拆除模板，檢查是否漏漿，若有則對漏漿處進(jìn)行補(bǔ)漿。灌漿料強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后，方可停止保溫養(yǎng)護(hù)。

3.2.4 摘鉤

0#段準(zhǔn)確就位并支座錨固終凝30 min 后，經(jīng)技術(shù)人員檢查確認(rèn)通過后，人工卸下掛鉤、收鋼絲繩、收臂、吊車退出。

4 安全質(zhì)量措施控制要點(diǎn)

4.1 施工安全措施控制

1）參與施工人員必須遵守安全規(guī)定和各自工種的操作規(guī)程。

2）各單項(xiàng)作業(yè)之前進(jìn)行專門的安全技術(shù)交底，針對具體工序可能發(fā)生的危險提出預(yù)防措施，并在施工中認(rèn)真執(zhí)行，以技術(shù)保安全。

3）施工作業(yè)時要設(shè)置明顯的防護(hù)警戒標(biāo)志，嚴(yán)禁無關(guān)人員入內(nèi)。

4）施工過程中使用的各種機(jī)械，必須制定安全操作規(guī)程，掛牌操作，杜絕違章作業(yè)。同時加強(qiáng)定期維修保養(yǎng)，嚴(yán)禁帶病作業(yè)。各種機(jī)械應(yīng)由專人負(fù)責(zé)，持證上崗，并應(yīng)對機(jī)械的性能經(jīng)常進(jìn)行檢查。

5）凡患高血壓、心臟病、貧血病、癲癇病以及其他不適于高處作業(yè)的人員，不得從事吊裝完成之后的高處摘鉤作業(yè)。

6）摘鉤時，設(shè)備頂部操作平臺上進(jìn)行高處作業(yè)的人員須系好安全帶、戴好安全帽，衣著要靈便，禁止穿硬底和帶釘易滑的鞋。

7）在6級風(fēng)以上和雷電、暴雨、大霧等惡劣氣候條件下影響施工安全時，禁止進(jìn)行高處作業(yè)。

8）摘鉤作業(yè)前，仔細(xì)檢查所用的安全設(shè)施是否堅固、牢靠。

9）摘鉤時嚴(yán)禁上下投擲工具、材料、雜物等。

4.2 質(zhì)量措施控制

1）0#段下放至距臨時墊塊混凝土頂面1 cm 時，6個技術(shù)員同時掛線檢查0#段四角和兩側(cè)的位置，確保0#段各點(diǎn)偏差均小于5 mm后落梁。

2）測量員復(fù)測0#段四角平面位置和梁段軸線，確保梁段軸線偏差＜15 mm。

3）支座灌漿前準(zhǔn)備工作須充分，確保支座灌漿質(zhì)量和保溫養(yǎng)護(hù)。

4）梁底預(yù)留孔鋼筋要按照對應(yīng)關(guān)系搭接并攏在一起，焊接質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

5）臨時支座和梁底預(yù)留孔澆筑混凝土前保溫措施到位，混凝土振搗密實(shí)。

6）支座灌漿、臨時支座和梁底預(yù)留孔澆筑混凝土后，安排專人盯看暖棚內(nèi)溫度，詳細(xì)記錄測溫數(shù)據(jù)，若溫度低于10 ℃及時增加電暖氣數(shù)量。

5 結(jié)語

新建京張高速鐵路（40+64+40）m連續(xù)梁大型0#段吊裝施工工藝改變了傳統(tǒng)的施工方法，由在墩頂施工（地面硬化-支架搭設(shè)-支架預(yù)壓-鋼筋綁扎-模板安裝-混凝土澆筑-張拉注漿），改為在地面對0#段進(jìn)行預(yù)制，采用大噸位吊車將其吊裝至0#橋墩上。2 種施工工藝相比較，后者具有和0#墩（鉆孔灌注樁-基坑開挖-破除樁頭-澆筑承臺-澆筑墩身-墊石）同步施工的優(yōu)勢。0#段原計劃工期為 2017 年 11 月 20 日—2018 年1月31日，共73 d，因橋址位于八達(dá)嶺山區(qū)，天氣嚴(yán)寒，0#塊必須提前完成。通過精心計劃、科學(xué)組織、嚴(yán)密制定施工方案，最后于2017年12月17日順利完成2個0#段的預(yù)制與吊裝施工，未出現(xiàn)任何安全質(zhì)量問題，得到監(jiān)理單位和業(yè)主單位的一致好評。本文通過對新建京張高速鐵路連續(xù)梁大型0#段的吊裝施工技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)介紹，可得出以下結(jié)論：

1）對于工期緊和北方寒冷地區(qū)高空中無法實(shí)現(xiàn)冬施措施的施工項(xiàng)目，采用該施工工藝，不僅能節(jié)約工期，而且能很好地保證工程質(zhì)量。這種大型0#段的預(yù)制與吊裝工藝為全國首例，具有很強(qiáng)的推廣價值。

2）該連續(xù)梁0#段吊裝施工方法改變了傳統(tǒng)的施工工藝，由在墩頂施工改為在地面對0#段進(jìn)行預(yù)制，采用大噸位吊車將其吊裝至0#橋墩上，可實(shí)現(xiàn)0#段與主墩同步施工。