鋼箱梁吊裝施工關(guān)鍵技術(shù)探討

摘 ?要：高速公路橋梁建設(shè)施工中，場(chǎng)地限制對(duì)于鋼箱梁的吊裝施工影響極大，施工進(jìn)度常常不能保證，且存在一定安全隱患。鑒于此，文章以實(shí)際項(xiàng)目為例就鋼箱梁吊裝施工關(guān)鍵技術(shù)展開簡(jiǎn)要探討，以供借鑒參考。

關(guān)鍵詞：鋼箱梁;吊裝;施工關(guān)鍵技術(shù)

中圖分類號(hào)：U445 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ?文章編號(hào)：2096-6903（2021）10-0000-00

1工程概況

1.1工程簡(jiǎn)介

貴州省凱里環(huán)城高速公路北段PPP項(xiàng)目麻江互通匝A橋及匝B橋均為連續(xù)鋼箱梁。匝A橋?yàn)樯峡缂扔袦ジ咚俚脑训繟上的橋，孔跨布置為22m×40m×22m連續(xù)鋼箱梁，鋼結(jié)構(gòu)部分重約600噸，匝A橋吊裝施工A、G節(jié)段。匝B橋?yàn)樯峡缏榻ネㄔ训繢、既有滬昆高速、麻江互通匝道A的B匝道上的橋，孔跨布置為3×46m連續(xù)鋼箱梁，橋梁全長(zhǎng)為142.1m，鋼結(jié)構(gòu)部分重約952噸。匝B橋吊裝施工A、B、J、K節(jié)段。兩座橋主墩徑向布置，鋼梁采用單箱三室的截面形式，箱梁構(gòu)造中心線位于設(shè)計(jì)道路線外側(cè)，主梁的頂板寬度為13.0m，底板寬度為8.1m，橫斷面最大橫坡為6%，鋼箱梁底板為平坡，頂板橫坡與橋面橫坡相同，腹板與底板垂直，鋼箱梁兩側(cè)挑臂根部高0.7m，端部高0.3m，最低側(cè)梁高均為2.0m，懸臂挑梁長(zhǎng)2.45m。

1.2鋼箱梁節(jié)段劃分

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙規(guī)定，因現(xiàn)場(chǎng)施工條件受限，鋼箱梁應(yīng)分段施做，接縫離跨中應(yīng)控制在5m以內(nèi);各焊接板接縫應(yīng)相互錯(cuò)開300mm以上;縱肋接縫位于距隔板600mm處。匝A橋吊裝施工A、G節(jié)段，匝B橋吊裝施工A、B、J、K節(jié)段。

2鋼箱梁吊裝施工關(guān)鍵技術(shù)

2.1鋼箱梁測(cè)量要求

測(cè)量工作在鋼箱梁施工中至關(guān)重要，它貫穿整個(gè)鋼箱梁施工過程，從箱梁進(jìn)場(chǎng)到箱梁就位，每道工序都需測(cè)出精確的數(shù)據(jù)，利用精確數(shù)據(jù)指導(dǎo)鋼箱梁施工。

2.1.1建立測(cè)量控制網(wǎng)點(diǎn)

（1）控制網(wǎng)設(shè)計(jì)準(zhǔn)備工作：①測(cè)量人員應(yīng)熟悉設(shè)計(jì)圖紙及有關(guān)資料;②控制網(wǎng)設(shè)計(jì)工作進(jìn)行之前，務(wù)必先了解尺寸、熟悉工程結(jié)構(gòu)特征及施工要工藝要求;③熟悉現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境以及與相鄰構(gòu)建物之間的相互關(guān)系;④收集整理施工及測(cè)量坐標(biāo)的系統(tǒng)換算數(shù)據(jù)。

（2）軸線基準(zhǔn)點(diǎn)位組建：①點(diǎn)位移交：在測(cè)量主軸線點(diǎn)之前，由總包單位書面移交一份正式測(cè)量原始控制點(diǎn)位，然后由我方測(cè)量人員進(jìn)行復(fù)核檢驗(yàn)，在確認(rèn)無誤后，方可進(jìn)行對(duì)新站主軸線網(wǎng)進(jìn)行布設(shè)。②主控制點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在安全、易保護(hù)位置。相鄰點(diǎn)間通視良好，并采用防護(hù)欄加以防護(hù)，同時(shí)安排專人進(jìn)行定期檢查。放線時(shí)，應(yīng)在放好的控制點(diǎn)上架設(shè)好全站儀，后視相應(yīng)的控制點(diǎn)，才能依次投出全部的主控軸線。

2.1.2橋段測(cè)量施工

（1）橋段標(biāo)高控制：根據(jù)設(shè)計(jì)豎曲線值，正確的控制標(biāo)高至關(guān)重要。

（2）下?lián)献冃斡^測(cè)：通過對(duì)橋段脫離胎架前后若干節(jié)段標(biāo)高變化的觀測(cè)，測(cè)定橋梁變形撓度的情況。

2.1.3鋼箱梁安裝測(cè)量

（1）安裝節(jié)段軸線測(cè)量：安裝節(jié)段前，測(cè)量工應(yīng)放兩條縱軸線，在縱軸控制線上做出橫向軸線點(diǎn)，一條縱軸放于橋梁上，另一條縱軸線放在胎架底部，作為鋼橋安裝中檢測(cè)的控制點(diǎn)。拼裝前把支架底部控制點(diǎn)用線墜引到支架上，過程中定期安排專人復(fù)測(cè)控制點(diǎn)，防止支架變形誤導(dǎo)施工。

（2）安裝節(jié)段標(biāo)高測(cè)量：安裝節(jié)段前把標(biāo)高點(diǎn)側(cè)放于相對(duì)穩(wěn)定的橋墩上，用水準(zhǔn)儀在橋墩或臨時(shí)支架上，采用各個(gè)軸線交點(diǎn)控制標(biāo)高。

（3）支架測(cè)量監(jiān)控：利用支架平面布置圖，放出支架控制軸線，采用預(yù)拱度來確定標(biāo)高。

2.2鋼箱梁拼裝吊裝施工

2.2.1吊裝設(shè)備

（1）吊機(jī)選型：根據(jù)本工程鋼箱梁吊裝現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境、支墩布置和梁段定位要求，因汽車吊機(jī)動(dòng)性強(qiáng)，故選用汽車吊來對(duì)本工程鋼箱梁進(jìn)行頂推前的拼裝施工。汽車吊型號(hào)的選擇需要綜合考慮起重量Q、工作回轉(zhuǎn)半徑、起重高度等因素。本工程鋼箱梁節(jié)段的最大吊裝重量為34T左右，吊車作業(yè)半徑12m;為確保吊裝安全，吊車選型時(shí)以最重節(jié)段數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算：①本工程采用單機(jī)作業(yè)，起重量Q≥Q1+Q2（Q1為節(jié)段重量，Q2為索具等輔助設(shè)施重量），Q1=34T，考慮索具等其他重量Q2=1.0T，Q≥35T。②起重回轉(zhuǎn)半徑的確定：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)平面布置，結(jié)合汽車吊的站位情況和吊裝順序，我們確定出本次汽車吊吊裝H匝道節(jié)段時(shí)其回轉(zhuǎn)半徑為12m。③起重臂長(zhǎng)度計(jì)算：根據(jù)通用起重高度計(jì)算公式H≥H1+H2+H3+H4，其中H1表示拼裝支架高度;H2表示吊裝時(shí)構(gòu)件底面到拼裝支架頂面安全距離;H3表示構(gòu)件高度;H4表示索具高度（鋼絲繩、平衡梁、卸扣等高度）[1]。取H1=1.5m，H2=0.5m，H3=2.1m，H4=10m，故選用起重機(jī)的起重高度H≥H1+H2+H3+H4=14.1m。臂長(zhǎng)L2≥H2+R2，最終得出L≥18.5m。綜合考慮①、②、③參照施工手冊(cè)，選用220t汽車吊，型號(hào)QAY220。工作幅度12m，臂桿長(zhǎng)度為36m時(shí)的有效起重量為47t，47×0.8=37.6>34.6，能夠滿足吊裝要求。綜上所述，選用220t吊車符合要求。

（2）抗傾覆驗(yàn)算：為保障汽車吊在吊裝過程中的穩(wěn)定、安全，需對(duì)起重吊車進(jìn)行抗傾覆驗(yàn)算，以14m梁為驗(yàn)算對(duì)象，查《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》可知：KGMG+KQMQ+KWMW≥0，其中G：汽車吊自重（含配重），取175t;Q：起升物重量，取34.6t;R：汽車吊工作半徑，最大取16m。

（3）地基承載力驗(yàn)算：220噸汽車吊在支腿前，挖出比支腿墊塊大的基坑3m×3m×0.5m，填筑毛石，逐層夯實(shí)，再撒布一層碎石夯實(shí)。

2.2.2吊裝鋼繩選擇

根據(jù)本工程每段鋼箱梁的重量分析，按最大起重量來選擇鋼繩，鋼箱梁最大重量按37.6t計(jì)算，鋼箱梁最大寬度為3m，長(zhǎng)度為16m，每根鋼箱梁布置4個(gè)吊耳，吊裝時(shí)鋼繩應(yīng)保證與構(gòu)件的角度為45°。

吊裝鋼絲繩受力分析計(jì)算：

（1）吊裝鋼絲繩總計(jì)算載荷P計(jì)計(jì)算：P計(jì)=（G+g’）×K1×K2。

式中：G選擇最大起重構(gòu)件重量34.6噸;g’—計(jì)算吊裝鋼絲繩以下索吊具重量，（含吊車吊鉤、動(dòng)滑輪、跑繩及其它索吊具重量），無具體數(shù)據(jù)時(shí)，一般取g’=2.5%—5%被吊物重量，本次計(jì)算g’取3噸;K1—?jiǎng)虞d系數(shù)，取K1=1.1;K2—不均衡系數(shù)，雙吊點(diǎn)取K2=1.1—1.2。結(jié)構(gòu)復(fù)雜不對(duì)稱重心確定困難時(shí)、重要場(chǎng)所及中大型吊裝取K2=1.2，結(jié)構(gòu)對(duì)稱容易確定重心時(shí)、一般場(chǎng)合及小型吊裝取K2=1.1。本次計(jì)算取K2=1.2。故：P計(jì)=（G+g’）×K1×K2=（36.4+3）t×1.1×1.2=52t。

（2）吊裝起重量計(jì)算：Fy總=P計(jì)×g=52×9.85=512.2kN。

（3）雙吊點(diǎn)以上，每個(gè)分支單股鋼絲繩所需拉力P’計(jì)計(jì)算：P’計(jì)=P計(jì)/（n×sinα）=52t/（4×sin60°）=15.01t。

綜合分析，使用5根吊索時(shí)，吊索與吊物在不同水平夾角、不同載荷條件下，吊索選擇6×37型直徑d=36.5mm鋼絲繩抗拉強(qiáng)度不小于887.2KN的鋼絲繩作為吊裝大型箱型梁段的吊裝鋼絲繩。

2.2.3吊耳選擇驗(yàn)算

（1）吊耳布置：鋼箱梁按照最重梁段，重荷載30t，計(jì)算時(shí)按最重的梁段計(jì)算。吊耳采用單室四個(gè)吊耳對(duì)稱布置于箱梁頂板上。

（2）卸扣計(jì)算：由吊耳計(jì)算得出與之配用的卸扣直徑，根據(jù)規(guī)范《一般起重機(jī)用鍛造卸扣D型卸扣和弓型卸扣》JB8112-99查得，當(dāng)選用S（6）級(jí)直徑45mm卸扣時(shí)，由上表可知其單個(gè)額定起重量為16t，可以滿足起重要求。

（3）吊車及大型平板車通道路線要求：匝道施工時(shí)要求提供寬度不低于10m的預(yù)算通道，且坡度≤10°，并在附近各開設(shè)能停放不少于三輛大型平板車的停車場(chǎng)地。硬化路面要求能承載不少于40噸載重汽車和150T吊車的能力。

2.2.4鋼箱梁拼裝吊裝

（1）鋼箱梁拼裝吊裝：①吊裝施工方案的制定。鋼箱梁主要的安裝難點(diǎn)是跨高速及跨正在通車的道路，為最大限度的減少對(duì)下方道路交通的影響，同時(shí)結(jié)合經(jīng)濟(jì)性、安全性、操作簡(jiǎn)單等考量，擬采用220T汽車吊吊裝施工工法來完成邊跨鋼箱梁的安裝施工。先在地面拼裝場(chǎng)地把箱體按臨時(shí)橋墩間的距離拼裝完成后，再吊裝至永久橋墩及臨時(shí)橋墩上，待兩個(gè)箱體完全安裝至支座上調(diào)整定位后，再逐段拼裝鋼梁中間連接構(gòu)件及兩邊懸挑構(gòu)件。②鋼箱梁拼裝定位措施。鋼梁拼裝過程中，項(xiàng)目測(cè)量人員應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量控制定位點(diǎn)與每段鋼箱梁上布設(shè)固定的測(cè)量控制點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行相互測(cè)量，通過兩者復(fù)核，來實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼箱梁拼裝定位全過程的檢測(cè)。

（2）鋼箱梁拼裝定位：①在吊裝鋼箱梁上胎膜前，測(cè)量工應(yīng)在承重支架頂部放出鋼箱梁邊線和中心線，以利于鋼箱梁吊裝定位;此外，還要復(fù)核承重支架頂部高程是否準(zhǔn)確，如誤差超過測(cè)量規(guī)范要求時(shí)，必須進(jìn)行調(diào)整。②鋼箱梁每段拼裝完成后，測(cè)量工應(yīng)對(duì)安裝完成后的鋼箱梁頂板做一次十字測(cè)量放線，如誤差超過規(guī)范要求，及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。[2]

（3）鋼箱梁橋面位置橫向固定：每片單元板在混凝土拼裝胎架設(shè)置固定措施，用小鋼板焊接固定在蓋梁上鋼箱梁安裝焊接完成后，切割支墩，梁落至永久支座。

（4）鋼箱梁段起吊初定位：四個(gè)吊點(diǎn)與分段吊鉤與鋼梁頂板掛好后，安全員應(yīng)進(jìn)行吊鉤、吊點(diǎn)安全檢查，確保安全后，通知吊裝指揮員指揮吊車司機(jī)分段緩慢起吊提升。當(dāng)達(dá)到起升高度時(shí)，吊裝指揮人員指揮吊車緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)吊臂安裝位置上方，緩慢落鉤，在分段承重支架頂面15cm左右停下就位。

（5）現(xiàn)場(chǎng)定位調(diào)整：吊運(yùn)鋼箱梁至指定安裝位置后，若實(shí)際位置與設(shè)計(jì)位置存在偏差，應(yīng)對(duì)鋼箱梁的吊裝位置予以調(diào)整，具體方法如下[3]：①平面位置調(diào)整方法：一是，在安裝完成的鋼梁及待進(jìn)行調(diào)整位置的鋼梁的箱室內(nèi)兩側(cè)腹板上各焊接兩個(gè)受力點(diǎn)，然后在兩個(gè)受力點(diǎn)間安裝20t的螺旋千斤頂頂壓調(diào)試，應(yīng)用千斤頂?shù)捻斏^程調(diào)節(jié)鋼箱梁后點(diǎn)位置。二是，左右位置的調(diào)整：在H型鋼上焊接一個(gè)千斤頂，同時(shí)安裝30t千斤頂，應(yīng)用千斤頂?shù)捻斖屏ν瓿射摿鹤笥椅恢玫恼{(diào)整。三是，水平調(diào)整力驗(yàn)算分析如下：鋼箱梁底板與H型鋼相互接觸，通過查證材料間的摩擦系數(shù)可知：鋼板間摩擦系數(shù)的取值為0.15～0.3，考慮影響施工的不確定因素，摩擦系數(shù)取值為0.3。該項(xiàng)目鋼梁吊裝的最大分段重量為37.6T，故最大起動(dòng)摩擦力為6.04T，則用2個(gè)20T的千斤頂能夠滿足要求。②垂直方向的精確調(diào)整方法：在鋼梁分段經(jīng)過水平方向上的調(diào)整以后，采用4臺(tái)20t千斤頂來調(diào)節(jié)垂直方向，千斤頂要應(yīng)放在臨時(shí)支架、步履頂推體系上方，千斤頂不能直接接觸梁板，要在液壓桿上放置1塊200×200×20mm鋼板塊。

3鋼箱梁吊裝施工安全管理

鑒于本工程的施工特點(diǎn)，施工安全管理重點(diǎn)主要包括：預(yù)防高空墜落、物體打擊事故;預(yù)防起重吊裝傷害事故;預(yù)防觸電、電擊事故;預(yù)防機(jī)械設(shè)備傷害事故;預(yù)防行車交通事故。具體安全管控措施如下：（1）鋼梁起吊前，須按要求對(duì)司機(jī)開展安全技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)交底，起吊過程中，應(yīng)認(rèn)真謹(jǐn)慎操作，精力集中。（2）指揮起重機(jī)械的指揮人員，指揮信號(hào)應(yīng)做到準(zhǔn)確，起重作業(yè)人員須嚴(yán)格聽從指揮，嚴(yán)禁蠻干作業(yè)。（3）起重作業(yè)時(shí)，須嚴(yán)格依照機(jī)械使用及作業(yè)人員等安全技術(shù)規(guī)程中的相關(guān)要求進(jìn)行操作。（4）對(duì)于施工現(xiàn)場(chǎng)的臨時(shí)用電，須嚴(yán)格按照臨時(shí)用電安全技術(shù)規(guī)范的要求，其中，現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)用電線路的安裝、巡檢、維修以及拆除等工作，必須由取得特殊工種上崗證的專職電工進(jìn)行操作。現(xiàn)場(chǎng)用電線路應(yīng)按要求采用“三相五線制”，機(jī)電設(shè)備必須按“一機(jī)一閘一漏電保護(hù)”設(shè)置安全防護(hù)裝置。（5）對(duì)進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)的所有參建人員應(yīng)開展安全培訓(xùn)教育，并對(duì)施工作業(yè)人員進(jìn)行安全技術(shù)交底。（6）建立健全全員安全生產(chǎn)責(zé)任制，與各崗位人員層層簽訂安全生產(chǎn)責(zé)任書，責(zé)任落實(shí)到位。（7）認(rèn)真落實(shí)班前會(huì)制度，各班組長(zhǎng)組織員工每日召開班前會(huì)并做好記錄。（8）配置專職安全員，每天堅(jiān)持日常安全巡查，并制止各類違章違規(guī)行為。（9）涂裝作業(yè)人員佩戴好防護(hù)口罩，臨邊做好設(shè)置安全防護(hù)欄桿并設(shè)施踢腳擋板及安全網(wǎng)防護(hù)。（10）乙炔氧氣分開放置，配置消防器材，動(dòng)火作業(yè)前嚴(yán)格實(shí)施審批手續(xù)。

4鋼箱梁吊裝質(zhì)量控制要點(diǎn)

4.1原材料及成品進(jìn)場(chǎng)

（1）原材料成品質(zhì)量控制：本工程進(jìn)場(chǎng)的原材料主要是鋼箱梁，頂推設(shè)備等，進(jìn)場(chǎng)前，廠家應(yīng)提供材質(zhì)量合格證明文件及檢驗(yàn)報(bào)告，不合格的產(chǎn)品嚴(yán)禁進(jìn)場(chǎng)使用，質(zhì)量部應(yīng)對(duì)隊(duì)伍進(jìn)場(chǎng)的原材料進(jìn)行監(jiān)督。

（2）焊接材料質(zhì)量控制：本項(xiàng)目使用的焊接材料主要是焊條、銅焊絲、乙炔、氧氣等。焊條選擇425焊條，廠家提供材質(zhì)證明。乙炔、氧氣使用正規(guī)廠家供給的合格產(chǎn)品。

（3）涂裝材料質(zhì)量控制：涂裝材料要滿足設(shè)計(jì)要求，具備防毒、防腐蝕的安全性能，進(jìn)場(chǎng)的涂裝材料應(yīng)經(jīng)過有資質(zhì)的檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)合格。

4.2鋼結(jié)構(gòu)焊接

（1）電焊工持證上崗作業(yè)。（2）自檢人員必須取得相應(yīng)的資格證書。（3）主板之間的焊縫應(yīng)平整，無夾渣、氣泡，焊接完成后經(jīng)過探傷試驗(yàn)檢測(cè)，檢測(cè)合格后方可進(jìn)行下一道工藝施工。

5總結(jié)

本文在鋼箱梁節(jié)段吊裝基礎(chǔ)上，通過對(duì)吊裝施工受力計(jì)算研究，對(duì)鋼箱梁吊裝設(shè)備選型及現(xiàn)場(chǎng)施工布置進(jìn)行了分析，提出根據(jù)不同地形場(chǎng)地鋼箱梁吊裝設(shè)備的選型配置，為鋼箱梁吊裝施工起到一定指導(dǎo)作用。

參考文獻(xiàn)

[1]文德安，孫鵬，周樹民，等.港珠澳大橋青州航道橋鋼箱梁安裝施工技術(shù)[J].公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版），2018，14（2）：196-200.

[2]王遠(yuǎn)威，董軍，顧忠興.大塊件橋梁鋼箱梁免吊裝快速施工技術(shù)[J].施工技術(shù)，2014，43（23）：84-86.

[3]歐陽瑰琳，李華彬，吳健，等.紅島航道橋鋼箱梁安裝支架設(shè)計(jì)及施工要點(diǎn)[J].中外公路，2013，33（2）：117-121.

收稿日期：2021-08-22

作者簡(jiǎn)介：劉文平（1980—），男，云南楚雄人，本科，工程師，研究方向：工程施工技術(shù)與管理。

Abstract： In the construction of expressway bridge， the site restriction has a great impact on the hoisting construction of steel box girder， the construction progress is often not guaranteed， and there are certain potential safety hazards. In view of this， taking the actual project as an example， this paper briefly discusses the key technology of steel box girder hoisting construction for reference.

Key words： steel box girder; Hoisting; Key construction technology