跨既有鐵路門式墩鋼蓋梁吊裝施工技術(shù)

侍建華 中國鐵路上海局集團(tuán)有限公司上海上鐵建筑工程（集團(tuán)）有限公司

1 工程概況

南京市光華路東延跨繞城公路立交工程8、9、10號(hào)橋墩采用三柱式門式墩鋼蓋梁跨越寧蕪鐵路（如圖1）。鋼蓋梁為單箱單室截面，梁高為2 m、2.2 m、2.8 m,寬度2.2 m,其頂、底板板厚度為28 mm/32 mm，為提高其整體和局部穩(wěn)定性，在箱體內(nèi)部采用“板肋”作為加勁肋。加勁肋厚度為16 mm,高度180 mm,加勁肋對(duì)稱布置，分別組成頂、底板單元與腹板單元。每榀鋼蓋梁分兩節(jié)段制作，運(yùn)至現(xiàn)場拼裝成整體。

圖1 8-10#鋼蓋梁跨既有鐵路示意圖

鋼蓋梁參數(shù)如表1所示：

表1 梁高及跨徑組合

鋼柱與混凝土墩柱采用插入式連接，鋼柱插入混凝土中5.03 m，屬鋼梁混凝土柱混合結(jié)構(gòu)。鋼柱采用八邊形箱型截面，外框尺寸為1.4 m×1.4 m(橫橋向x順橋向)，四個(gè)角各折邊0.2 m，其頂、底板，加勁肋板厚和勁板布置形式與鋼橫梁相同，同樣組成頂、底板單元與腹板單元，各墩鋼柱外包混凝土（如圖2）。

圖2 鋼蓋梁與鋼柱連接示意圖

寧蕪鐵路為國鐵普速鐵路是主要干線，單線，無縫線路，60 kg/m鋼軌，混凝土軌枕，填方路基。

2 吊機(jī)選型、工況確認(rèn)及吊索具選擇

根據(jù)現(xiàn)場情況，鐵路南側(cè)大型機(jī)械無法進(jìn)入，吊裝只能在北側(cè)進(jìn)行吊裝，雙擊抬吊無法實(shí)現(xiàn)，所以選擇一臺(tái)履帶吊作為吊裝設(shè)備。鋼蓋梁分節(jié)段位置在線路上方或距離線路較近，分階段吊裝也無法實(shí)現(xiàn)，所以選擇整榀鋼蓋梁一次性吊裝落位。利用匝道填筑路基作為履帶吊吊裝地基，履帶吊下鋪路基板，滿足地基承載力要求。便于履帶吊解體撤場，吊裝順序從內(nèi)向外，為10#→9#→8#（如圖3）。

圖3 吊裝現(xiàn)場平面布置圖

2.1 吊機(jī)選型及工況確認(rèn)

根據(jù)現(xiàn)場墩柱間寬度、鋼蓋梁的重量、外形尺寸及結(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，結(jié)合我單位現(xiàn)有的起重設(shè)備，綜合經(jīng)濟(jì)安全可行的施工方案，現(xiàn)決定采用1臺(tái)SCC6300液壓履帶起重機(jī)。

根據(jù)履帶吊《起升高度范圍曲線表》選擇主臂長度為54 m，起升高度為45 m，滿足起吊高度要求。根據(jù)現(xiàn)場布置，無超起配重狀態(tài)，最大作業(yè)半徑為12 m，根據(jù)SCC6300履帶吊機(jī)性能表，可知額定起吊能力可以達(dá)到248 t；超起配重狀態(tài)，最大作業(yè)半徑為18.3 m，根據(jù)SCC6300履帶吊機(jī)性能表，可知額定起吊能力可以達(dá)到370 t。工況選擇：超起主臂54 m+（0～300 t）超起配重（15 m超起半徑）。見圖4。

圖4 10#鋼蓋梁超起工況

2.2 吊索具選擇

2.2.1 鋼絲繩安全系數(shù)計(jì)算

10#鋼蓋梁最重173 t（1 730 kN），擬選用2根長度36 m，每根鋼絲繩對(duì)折使用，直徑90 mm，規(guī)格8×61+FC,查規(guī)范根據(jù)鋼絲繩質(zhì)保書可知，鋼繩最小破斷拉力為3609 kN。

查閱《粗直徑鋼絲繩》GB/T20067-2017，最小破斷拉力總和=鋼絲繩最小破斷拉力×1.225=3609×1.225=4421 kN。根據(jù)10#蓋梁吊耳間距15.2 m，可知鋼絲繩與蓋梁夾角約60°。10#蓋梁重1 730 kN，每根鋼絲繩受力1730÷4÷sin60°=500 kN，4421÷500=8.8＞8，滿足使用要求。

2.2.2 卸扣選擇

單片鋼蓋梁最重173 t，鋼蓋梁設(shè)4個(gè)吊耳，吊裝時(shí)通過卸扣將鋼絲繩與吊耳連接，選用4副BX85T型卸扣，單個(gè)承重85 t，共承受340 t＞173 t，滿足要求。

2.3 場地承載力計(jì)算

吊裝時(shí)地基承受最大壓力情況為：超起配重300 t狀態(tài)下吊裝10#鋼蓋梁時(shí)。此時(shí)地基承受壓力為510 t（整機(jī)重量）+300 t（最大超起配重）+173 t（10#鋼蓋梁）+15 t（吊索具）=998 t=9 980 kN，受力面積為6×2.5×4=60㎡（每側(cè)兩塊路基箱）。經(jīng)計(jì)算，承載力為9980÷60=166 kPa。注：路基箱尺寸為6 m×2.5 m×0.25 m，兩條履帶下同時(shí)承受荷載的路基箱塊數(shù)為4。

吊裝場地是匝道路基，經(jīng)過分層填筑，壓實(shí)度達(dá)到96%以上，經(jīng)重力觸探檢測，地基承載力可以達(dá)到400 kPa以上，滿足地基承載力要求。如圖5、6，地基分層壓實(shí)與動(dòng)力觸探試驗(yàn)。

圖5 地基分層填筑壓實(shí)

圖6 動(dòng)力觸探檢測地基承載力

3 鋼蓋梁吊裝

3.1 吊裝順序及施工流程

履帶吊位置在寧蕪鐵路北側(cè)，站位在10#與9#墩之間，吊裝10#鋼蓋梁；移位至9#與8#墩之間，吊裝9#鋼蓋梁；移位至8#與7#墩之間，吊裝8#鋼蓋梁。

施工工藝流程如下：施工場地規(guī)劃布置→鋼蓋梁節(jié)段進(jìn)場，拼裝、焊接、驗(yàn)收→履帶吊進(jìn)場組裝→吊裝演練→鋼蓋梁吊裝就位、焊接→框架墩外包混凝土施工。

3.2 吊裝前準(zhǔn)備工作

（1）鋼蓋梁吊裝之前復(fù)核各鋼立柱平面位置及高程、預(yù)埋件位置及尺寸，墩柱混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度、鋼蓋梁節(jié)段焊接焊接及吊耳焊接探傷檢測合格等。

（2）完成鋼蓋梁各項(xiàng)數(shù)據(jù)復(fù)核：鋼蓋梁截面尺寸長寬高、鋼蓋梁上墊石平面位置、尺寸及高程、鋼蓋梁預(yù)留孔及預(yù)埋件等。

（3）在墩柱周圍搭設(shè)作業(yè)平臺(tái)，用于作業(yè)人員對(duì)位、焊接。平臺(tái)采用盤扣支架搭設(shè)，設(shè)置可靠接地措施。

（4）確定指揮體系及各班組人員組織。

（5）完成安全技術(shù)交底及安全預(yù)想。

（6）檢查作業(yè)機(jī)具的安全及使用性能，確保機(jī)械及吊索具使用安全。

3.3 試吊

提前申請(qǐng)一個(gè)封鎖點(diǎn)來完成鋼蓋梁試吊工作。以此來檢驗(yàn)履帶吊的基礎(chǔ)沉降、卷揚(yáng)機(jī)制動(dòng)性能、鋼蓋梁離地后的平衡度以及吊耳、索具是否安全可靠、指揮系統(tǒng)是否良好等各方面情況，詳細(xì)記錄掛卸扣、起吊、旋轉(zhuǎn)、拆卸扣的時(shí)間，并根據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)及時(shí)調(diào)整吊裝方案，為正式吊裝做好充分準(zhǔn)備。通過試吊驗(yàn)證吊裝過程各工序用時(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。

3.4 正式吊裝

為了確保鋼蓋梁起吊位置及最終的安裝位置準(zhǔn)確，在最短的時(shí)間內(nèi)完成吊裝任務(wù)，技術(shù)人員利用CDA在圖中畫出兩者之間的相對(duì)位置，然后根據(jù)場地情況確定吊機(jī)的站位。并轉(zhuǎn)化成線路坐標(biāo)，測量放樣出履帶吊中心點(diǎn)，吊裝之前將履帶吊移至預(yù)先測量放樣位置，大臂調(diào)整至設(shè)計(jì)的起吊角度，通過CDA布置圖量測旋轉(zhuǎn)角度，吊裝命令下達(dá)即開始吊裝施工（如圖7）。

圖7 10#墩鋼蓋梁吊裝吊機(jī)站位定位圖

以10#鋼蓋梁吊裝為例，鋼絲繩等吊具提前掛好，等待下達(dá)封鎖命令后，非超起配重狀態(tài)下起梁，此時(shí)吊距為10.8 m，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)56°，到達(dá)掛超起配重位置，根據(jù)電腦顯示數(shù)據(jù)懸掛配重0 t～300 t，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)103°，同時(shí)趴桿調(diào)整至落梁半徑18.3 m，旋轉(zhuǎn)期間通過栓在橫梁端頭的纜風(fēng)繩調(diào)整梁的空中姿態(tài)。10#鋼蓋梁吊裝現(xiàn)場見圖8。

圖8 10#鋼蓋梁現(xiàn)場吊裝

吊裝時(shí)間分配如表2所示。

表2 整個(gè)吊裝過程時(shí)間分配

3.5 落梁對(duì)位

落梁時(shí)梁體距離接觸面500 mm時(shí)停止落梁，待梁體穩(wěn)定后再緩慢下降，落梁輔助人員及技術(shù)人員準(zhǔn)確控制梁體就位。落梁時(shí)，定位板與鋼柱貼合，同時(shí)檢查梁體與鋼柱間是否密貼，如不密貼，采用1 mm、2 mm等不同厚度鋼片墊實(shí)?，F(xiàn)場對(duì)位措施：在鋼蓋梁底提前焊接定位卡板（最外側(cè)兩個(gè)墩柱，一側(cè)在縱橫向各焊接一塊，另一側(cè)在縱橋向焊接一塊），落梁時(shí)，卡板與鋼柱貼合即完成對(duì)位，微調(diào)使三個(gè)立柱都受力狀態(tài)，落梁結(jié)束。定位卡板設(shè)置如圖9所示。

圖9 定位卡板設(shè)置

3.6 焊接

鋼橫梁就位后，及時(shí)將鋼蓋梁與鋼立柱進(jìn)行焊接。每個(gè)墩柱安排兩臺(tái)電焊機(jī)同時(shí)進(jìn)行焊接，3個(gè)墩柱每邊焊接不少于5 cm才能達(dá)到摘鉤條件。剩余焊接工作利用B類施工計(jì)劃進(jìn)行施工。

3.7 摘鉤

鋼橫梁與鋼柱連接穩(wěn)固后，由指揮人員下達(dá)摘鉤命令，起重機(jī)將超起配重卸落，緩慢收繩，轉(zhuǎn)臂，使起重臂平行于線路方向，完成吊裝，移位準(zhǔn)備下一榀鋼蓋梁吊裝。

4 既有線施工安全保證措施

4.1 加強(qiáng)安全技術(shù)教育和安全技術(shù)培訓(xùn)

在開始鋼蓋梁施工作業(yè)前，必須對(duì)鋼蓋梁施工人員進(jìn)行安全技術(shù)教育和安全技術(shù)交底和培訓(xùn)；配備好安全防護(hù)用品；熟悉吊裝工程內(nèi)容、安裝方法、程序、使用的機(jī)具性能；安全技術(shù)要點(diǎn)和措施；學(xué)習(xí)有關(guān)安全技術(shù)操作規(guī)程和各項(xiàng)安全技術(shù)規(guī)章制度，并嚴(yán)格執(zhí)行。

4.2 鋼蓋梁施工前進(jìn)行仔細(xì)、全面的檢查或試驗(yàn)

鋼蓋梁吊裝工作開始前，應(yīng)組織有關(guān)部門，根據(jù)鋼蓋梁吊裝方案要求，對(duì)運(yùn)輸和吊裝起重設(shè)備以及所用機(jī)具、吊環(huán)、夾具、卡具、纜風(fēng)繩等的規(guī)格、技術(shù)性能進(jìn)行仔細(xì)、全面的檢查或試驗(yàn)：起重機(jī)械要進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)，發(fā)現(xiàn)機(jī)件轉(zhuǎn)動(dòng)不靈活或有磨損、損壞、松動(dòng)等現(xiàn)象，應(yīng)視情況修理或?qū)σ涯p嚴(yán)重或有隱患的及時(shí)更換。重要構(gòu)件在正式吊裝前，應(yīng)進(jìn)行試吊，檢查各部受力情況，一切正常才可進(jìn)行正式鋼蓋梁吊裝。所有吊裝機(jī)具在鋼蓋梁吊裝進(jìn)行中還應(yīng)定期檢查，發(fā)現(xiàn)問題隨時(shí)處理。

4.3 作業(yè)指揮人員要及時(shí)進(jìn)行現(xiàn)場指導(dǎo)

鋼蓋梁施工盡量避免夜間高空作業(yè)和吊裝作業(yè)，若必須進(jìn)行的話，施工現(xiàn)場應(yīng)安裝足夠的安全照明設(shè)施，作業(yè)人員應(yīng)穿反光背心；吊裝作業(yè)指揮人員應(yīng)站在安全且視線良好的區(qū)域，確保他人能夠清晰看見指揮信號(hào)。

4.4 雨季施工做好安全保證措施

由于夏天雨水非常多，在施工期間應(yīng)提早掌握天氣變化情況，設(shè)人專門觀看當(dāng)?shù)靥鞖忸A(yù)報(bào)。根據(jù)天氣預(yù)報(bào)制定詳細(xì)的防洪、防雨措施，大雨天氣禁止施工。對(duì)施工人員進(jìn)行保證雨季施工安全的培訓(xùn)，保證高素質(zhì)人員參加施工。準(zhǔn)備充足的機(jī)械設(shè)備、材料等及時(shí)對(duì)基坑、洞口進(jìn)行防水措施，搭設(shè)防雨棚，及時(shí)排除基坑積水，做好雨水沖刷路基防范工作。

5 結(jié)束語

本文主要對(duì)跨既有線門式墩鋼蓋梁吊裝施工技術(shù)進(jìn)行了闡述，并介紹了相關(guān)的吊裝施工工藝，同時(shí)總結(jié)施工中的難點(diǎn)、重點(diǎn)，解決施工中的一些實(shí)際問題。相比于傳統(tǒng)的現(xiàn)澆混凝土門式墩，鋼蓋梁門式墩施工跨線作業(yè)時(shí)間短，施工安全風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)低，在跨既有線施工中應(yīng)用已越來越廣泛。