既有隧道加蓋工程預(yù)制吊裝施工技術(shù)

費(fèi) 凌

（上海市道路運(yùn)輸事業(yè)發(fā)展中心，上海市 200023）

1 工程概況

為了維持世博公園綠地的連續(xù)性，打浦路隧道復(fù)線改建工程采用上蓋結(jié)構(gòu)跨越打浦路隧道敞開(kāi)段，設(shè)計(jì)凈空為6m，改建段設(shè)計(jì)中心線與原隧道設(shè)計(jì)中心保持一致。改建段起點(diǎn)樁號(hào)WK2+337.572，終點(diǎn)樁號(hào)WK2+500.572。上蓋結(jié)構(gòu)采用“先簡(jiǎn)支后固結(jié)”預(yù)應(yīng)力混凝土疊合梁一跨跨越打浦路隧道復(fù)線敞開(kāi)段，跨徑18m、19m和18~19m漸變段。疊合板梁由預(yù)制混凝土板梁+現(xiàn)澆混凝土板兩部分組成。疊合板梁與側(cè)墻通過(guò)現(xiàn)澆部分剛性連接。下部結(jié)構(gòu)采用樁基+承臺(tái)、承臺(tái)上設(shè)置側(cè)墻的結(jié)構(gòu)形式?；炷怜B合板梁結(jié)構(gòu)總高度為1.12m，其中混凝土預(yù)制結(jié)構(gòu)高度為0.87m，預(yù)制結(jié)構(gòu)配置φ15.2-7預(yù)應(yīng)力鋼束，現(xiàn)澆混凝土面板厚度為0.25m。下部結(jié)構(gòu)承臺(tái)采用矩形承臺(tái)，單幅承臺(tái)尺寸為1.2m×32.6m×1.2m（高）。樁基采用直徑0.8m的鉆孔灌注樁。結(jié)構(gòu)因?yàn)閿嗫p分為邊幅1、中幅2、中幅3、中幅4、邊幅5，每幅長(zhǎng)度32.6m，總計(jì)5幅，如圖1所示。預(yù)制板梁共計(jì)130片，其中梁長(zhǎng)17.8m共計(jì)52片，梁長(zhǎng)18.8m共計(jì)52片。如圖2所示，梁長(zhǎng)17.8~18.8m變長(zhǎng)共計(jì)26片，標(biāo)準(zhǔn)梁寬1.25m，梁寬變寬1.04~1.44m。

施工過(guò)程中保證下方現(xiàn)狀交通正常運(yùn)營(yíng)是本次施工的關(guān)鍵。同時(shí)作業(yè)時(shí)鄰近既有的地下結(jié)構(gòu)，吊裝過(guò)程中如何降低對(duì)既有地下結(jié)構(gòu)的影響是本次施工的另一個(gè)關(guān)鍵所在。本文結(jié)合打浦路板梁吊裝，以期為在確?，F(xiàn)狀交通和結(jié)構(gòu)安全的條件下實(shí)施隧道敞開(kāi)段改造施工提供參考。

圖1 結(jié)構(gòu)主體平面布置（單位：m）

圖2 結(jié)構(gòu)主體橫斷面（單位：mm）

2 既有交通防護(hù)

打浦路隧道復(fù)線位于上海市區(qū)中南部，是連接徐匯區(qū)與浦東新區(qū)的重要越江隧道，日均車流量高達(dá)4萬(wàn)輛。板梁吊裝過(guò)程中，隧道需正常開(kāi)放。吊裝施工引起的交通安全事件社會(huì)影響巨大，因此板梁吊裝過(guò)程中需對(duì)現(xiàn)有的交通進(jìn)行必要的安全防護(hù)措施。合理、經(jīng)濟(jì)的防護(hù)方案成為本次施工的關(guān)鍵。

防護(hù)方案一：防護(hù)結(jié)構(gòu)支點(diǎn)布置于原隧道結(jié)構(gòu)與新建結(jié)構(gòu)之間，采用固定落地式組合支架形式，板梁吊裝的全覆蓋，待預(yù)制板梁架設(shè)完畢后再進(jìn)行拆除。立柱采用351mm×8mm鋼管，柱頂分配梁采用雙拼H型鋼400mm×200mm，主梁采用雙拼H型鋼400mm×200mm，上鋪壓型鋼板，通過(guò)自攻螺釘固定在型鋼上。主梁和壓型鋼板采用整體安裝方式進(jìn)行安裝，如圖3所示。

圖3 落地防護(hù)方案設(shè)計(jì)圖（方案一）

若采用落地固定式支撐架，163m左右的防護(hù)結(jié)構(gòu)成本巨大；同時(shí)混凝土梁架設(shè)完成后，落地式防護(hù)棚主體結(jié)構(gòu)拆除困難且影響下部車道通行安全。為此，在防護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)該防護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，即在側(cè)墻上布置牛腿和移動(dòng)軌道梁+移動(dòng)式防護(hù)主體，可降低拆除難度和防護(hù)棚結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度，但需要安裝大量牛腿，不僅影響隧道側(cè)墻結(jié)構(gòu)安全、牛腿拆除困難，而且本工程側(cè)墻跨徑變動(dòng)較大，在跨徑變化段，該種移動(dòng)防護(hù)棚通用性差。為克服牛腿安裝、拆除困難、防護(hù)棚通用性低的問(wèn)題，將移動(dòng)防護(hù)棚的著力點(diǎn)和移動(dòng)平臺(tái)設(shè)立在側(cè)墻墻頂（防護(hù)方案二）。

防護(hù)方案二：防護(hù)結(jié)構(gòu)支點(diǎn)布置于新建側(cè)墻頂，采用桁架式：弦桿、桁架底橫梁為方鋼管B65×5mm；腹桿、桁架間聯(lián)系桿均為方鋼管B40×4mm；桁架底部橫梁穩(wěn)定桿為方鋼管B40×4mm；壓型鋼板，YX28-150-750（Ⅰ），厚0.6mm，通過(guò)自攻螺釘固定在方鋼管上。整體布置于新建側(cè)墻正上方，通過(guò)下弦桿上的聚乙烯四板實(shí)現(xiàn)順?biāo)淼婪较虻幕瑒?dòng)。單側(cè)伸入已架板梁底部對(duì)待架部位進(jìn)行防護(hù)，如圖4、圖5所示。

圖4 可移動(dòng)桁架式防護(hù)縱斷面圖（方案二）

方案二很好地解決了方案一存在的各種問(wèn)題。無(wú)復(fù)雜的拆除作業(yè)；安裝使用起重機(jī)整體安裝，便利；移動(dòng)支點(diǎn)布置于側(cè)墻頂，人員操作方便；經(jīng)濟(jì)性優(yōu)越，僅需要防護(hù)主體成本。因此選擇方案二。

圖5 可移動(dòng)桁架式防護(hù)橫斷面圖（方案二）

為了保證防護(hù)結(jié)構(gòu)的絕對(duì)安全，杜絕結(jié)構(gòu)破壞造成的交通安全問(wèn)題，采用MIDASCivil有限元軟件進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)計(jì)算分析（風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值-0.95kN/m2；主要材質(zhì)Q235b，[σ]=215MPa，[τ]=125MPa[1]），如圖6、圖7所示。加工完成后，在場(chǎng)地內(nèi)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)承載力模擬試驗(yàn)，如圖8所示。采用手拉葫蘆作為移動(dòng)部件配合側(cè)墻上的預(yù)埋鋼筋進(jìn)行固定，防止構(gòu)件被大風(fēng)掀起后側(cè)向跌入隧道，如圖9所示。圖10為工作狀態(tài)中的防護(hù)結(jié)構(gòu)主體。

圖6 計(jì)算分析模型

圖7 應(yīng)力云圖

圖8 防護(hù)棚場(chǎng)地內(nèi)承載力試驗(yàn)

3 板梁吊裝施工

3.1 施工準(zhǔn)備及布置

（1）吊裝準(zhǔn)備

圖9 防護(hù)棚橫向移動(dòng)試驗(yàn)

圖10 工作狀態(tài)中防護(hù)結(jié)構(gòu)主體

吊裝施工前，預(yù)制板梁出廠前均應(yīng)對(duì)梁的外觀尺寸、梁的方向和編號(hào)進(jìn)行復(fù)核，并用卷尺放樣出兩端豎向中心線。預(yù)制板梁進(jìn)場(chǎng)前應(yīng)進(jìn)行側(cè)墻標(biāo)高復(fù)核，在側(cè)墻上使用全鉆儀精確放樣出梁順橋向中心線、梁長(zhǎng)度方向邊線，橫橋向梁的端部邊線，準(zhǔn)備梁間填縫材料擠塑板、發(fā)泡劑、木板和調(diào)整梁體姿態(tài)用不銹鋼薄板。

吊裝便道由5m寬施工便道+4m后增便道組成，30cm建筑舊料+15cmC25素混凝土，12t震動(dòng)式壓路機(jī)碾壓，地基豎向承載力不小于120kPa。

（2）板梁運(yùn)輸

板梁開(kāi)始運(yùn)輸前，應(yīng)進(jìn)行運(yùn)輸線路的確認(rèn)排查工作，避免因?yàn)橄薷?、部分橋梁結(jié)構(gòu)承載能力低、轉(zhuǎn)彎半徑過(guò)小等問(wèn)題造成運(yùn)輸困難。板梁與運(yùn)輸車之間梁體的兩端應(yīng)布置方木或橡膠墊塊。運(yùn)輸時(shí)使用手拉葫蘆與編織吊繩將梁體牢牢固定在平板車上，運(yùn)梁車靠車道右側(cè)控制車速行駛。運(yùn)輸過(guò)程中應(yīng)安排專人、專車進(jìn)行監(jiān)護(hù)和交通引導(dǎo)。

（3）起重機(jī)選型和布置

本工程側(cè)墻基礎(chǔ)為單排樁基，抗水平位移能力差，施工場(chǎng)地狹小，吊裝設(shè)備臨近施工，可能造成樁頂水平偏位。同時(shí)板梁吊裝過(guò)程中，起重機(jī)回轉(zhuǎn)至落梁位置時(shí)，起重機(jī)的整體重量集中在臨邊的單條履帶上，如圖6所示。為避免造成樁頂水平偏位，采取如下措施：適當(dāng)降低施工便道的標(biāo)高；選擇額定起重量大的起重機(jī)，工作半徑增大履帶遠(yuǎn)離樁基；按照45°原則使得對(duì)樁的水平推力盡可能小，履帶正下方鋪設(shè)路基箱板進(jìn)一步減小履帶接地壓強(qiáng)，控制在80kPa以內(nèi)。

以最大跨徑19m的板梁為計(jì)算對(duì)象，梁最大重量290kN（包含吊索具等重量），單機(jī)4點(diǎn)吊裝，最大工作半徑16m，鋼絲繩與板梁夾角60°，主臂長(zhǎng)度30m，均為帶載荷不行走工況，神鋼KH850-3（最大起重量150t）履帶式起重機(jī)在本工況下最大額定起重量377kN，滿足吊裝要求。

3.2 板梁吊裝

運(yùn)梁車將板梁運(yùn)輸至工作位置后，再次檢查板梁外觀尺寸、編號(hào)、方向、中心線等。檢查起重機(jī)提升、回轉(zhuǎn)是否正常，檢查吊索具。鋼絲繩（2根φ32，單根長(zhǎng)度約33.4m，規(guī)格6×37M-FC，公稱抗拉強(qiáng)度1960MPa）通過(guò)卸扣（GB/T25854-4-DW12.5[2]）與梁端預(yù)埋的吊環(huán)（φ36、HPB300，對(duì)HPB300鋼筋，吊環(huán)應(yīng)力不應(yīng)大于65N/mm2；當(dāng)在一個(gè)構(gòu)件上設(shè)有4個(gè)吊環(huán)時(shí)，應(yīng)按3個(gè)吊環(huán)進(jìn)行計(jì)算[3]）連接，吊環(huán)距梁端0.7m，單端2個(gè)吊環(huán)。板梁正式吊裝前應(yīng)試吊。起重機(jī)起梁后進(jìn)行回轉(zhuǎn)，就位后開(kāi)始緩慢落梁。待梁的邊線、中心線與側(cè)墻的控制線對(duì)齊，臨時(shí)擱置板梁，檢查梁頂標(biāo)高，不符合要求則再次起梁并通過(guò)不銹鋼薄板進(jìn)行超墊微調(diào)，最終落梁。解除卸扣與吊環(huán)的連接，起升吊鉤，吊機(jī)回轉(zhuǎn)至初始狀態(tài)，并向前行駛約1.25m，待架下一榀板梁。預(yù)制板梁的架設(shè)順序邊幅1至邊幅5，如圖11、圖12所示。

圖11 吊裝平面示意（單位：mm）

圖12 預(yù)制板梁現(xiàn)場(chǎng)吊裝

本工程預(yù)制板梁130片，連續(xù)布置，曲線段變寬變長(zhǎng)梁較多，預(yù)制場(chǎng)生產(chǎn)加工誤差和安裝過(guò)程中的誤差累計(jì)后可能導(dǎo)致最后一片梁無(wú)法準(zhǔn)確安裝，梁與梁之間縫隙大小不一造成填縫施工困難，導(dǎo)致現(xiàn)澆板施工時(shí)漏漿等，影響隧道行車安全。為避免安裝累計(jì)誤差問(wèn)題造成安裝困難、影響后續(xù)施工，板梁安裝前進(jìn)行2次梁的外觀尺寸復(fù)核、側(cè)墻頂放樣梁邊線和中線，板梁端部放樣側(cè)墻邊線和梁中線，每片梁均嚴(yán)格控制偏位，確保每片梁間的間隙均勻，以便于填縫施工。

高峰時(shí)段隧道內(nèi)車流密集，若出現(xiàn)交通安全事件，社會(huì)影響巨大。為了有效降低風(fēng)險(xiǎn)，在與交警部門的溝通下，通過(guò)精心組織，壓縮每天工作總時(shí)長(zhǎng)，將板梁吊裝安排在非高峰時(shí)段（10:00—15:00）。另外，增設(shè)聲光報(bào)警器，提醒過(guò)往車輛注意行車安全。

4 結(jié) 語(yǔ)

本次預(yù)制板梁吊裝以每天8片的速度，在1個(gè)月內(nèi)完成架設(shè)任務(wù)。施工中的交通安全、社會(huì)影響、經(jīng)濟(jì)效益均得到很好保證，可供同類工程借鑒。

項(xiàng)目已順利實(shí)施，其中細(xì)節(jié)值得探討：

（1）因?yàn)楸敬问┕て鹬貦C(jī)架設(shè)操作動(dòng)作較少，單榀梁的架設(shè)速度很快，運(yùn)梁和現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)存梁成為限制架設(shè)速度的關(guān)鍵。

（2）因?yàn)楸敬蔚跹b施工、交通安全和社會(huì)影響巨大，因此防護(hù)結(jié)構(gòu)富余量相對(duì)較大。

（3）本次項(xiàng)目樁基均為單排樁，起重機(jī)距樁中心線為6.5m，吊裝施工對(duì)樁基的影響僅借鑒以往工程經(jīng)驗(yàn)處理，未進(jìn)行詳細(xì)的復(fù)核計(jì)算，稍顯欠缺。

（4）因?yàn)榉雷o(hù)結(jié)構(gòu)屬于一次性投入，因此實(shí)施時(shí)選用了截面特性與方鋼管桁架相匹配的起重機(jī)臂，進(jìn)一步減少了成本投入，創(chuàng)造了效益。