大跨度貝雷橋整體吊裝施工技術(shù)

陳秋聲

(廣東省水利水電第三工程局有限公司，廣東 東莞 523710)

1 概況

北江(曲江烏石至三水河口)航道擴能升級工程白石窯樞紐船閘工程位于廣東省英德市白石窯水電樞紐左岸，工程內(nèi)容包括新建二線船閘及重建一線船閘。

白石窯樞紐二線船閘施工圍堰為地下連續(xù)墻，其同時作為擋水及止水建筑物，圍堰為超深超厚地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)。二線船閘縱向圍堰地連墻沿水流方向穿過白石窯舊船閘檢修門門庫，同時連接土壩(土壩為方圓20 km兩岸通行的唯一道路)。該部位為地連墻兼作一、二線船閘之間的連接副壩結(jié)構(gòu)，是本工程最為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵節(jié)點之一，施工技術(shù)難度大。門庫段地連墻施工區(qū)域與白石窯樞紐壩頂公路上下交叉重疊。施工時需對樞紐唯一交通壩頂公路進行拆除，將嚴重影響兩岸交通。

為保證樞紐兩岸交通需要，地連墻門庫段無法進行全封閉施工，原設(shè)計施工方案采取分期施工，將道路分為兩部分，一側(cè)通行，一側(cè)圍閉施工。經(jīng)過現(xiàn)場實際調(diào)研及超前鉆探查地質(zhì)，地連墻門庫段公路車流量大，巖溶發(fā)育強烈、地質(zhì)條件復(fù)雜，且施工范圍狹小、高差大，施工設(shè)備難以布置，若進行分期施工，雖確保兩岸交通，但臨近地連墻施工區(qū)域的道路行車危險性較大，施工、交通安全方面考慮欠缺，實施難度大，且影響施工工期。

因此，針對二線船閘門庫段地連墻段施工區(qū)與壩頂公路重疊，施工安全風(fēng)險高、地形條件復(fù)雜、樞紐交通不能中斷等施工難點，改變原設(shè)計分期施工的方案，采取36 m+18 m大跨度貝雷橋作為白石窯樞紐兩岸臨時交通。地連墻施工安排在夜間，施工期間貝雷橋整體吊離，施工完成后整體恢復(fù)。既保證地連墻施工安全、進度，又確保白天兩岸交通。解決施工過程中的難題的同時，又保證了兩岸交通安全。貝雷橋平面位置如圖1所示。

圖1 貝雷橋平面位置示意

貝雷橋常用架設(shè)方式有：懸臂推出法[1-6]和鋼絲繩吊裝[7-9]。由于白石窯門庫段地連墻施工區(qū)域環(huán)境復(fù)雜，且跨度大，不適用于懸臂推出法。貝雷橋最大吊裝長度為36 m，吊裝重量達35 t。地連墻施工期間，需多次對貝雷橋進行吊離和復(fù)位。利用鋼絲繩進行吊裝，易造成貝雷橋桁架與鋼絲繩連接部位磨損，在吊裝過程中主梁、次梁受拉，容易造成主梁、次梁變形，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)整體不穩(wěn)定，發(fā)生施工安全事故。針對上述問題，研制了大跨度貝雷橋整體吊裝及穩(wěn)定加固裝置，保證大跨度貝雷橋吊裝施工安全。

2 貝雷橋整體結(jié)構(gòu)型式

貝雷橋由項目部委托專業(yè)廠家進行設(shè)計，為雙排單層結(jié)構(gòu)形式，貝雷橋共兩跨(36 m+18 m)，總長度為54 m。根據(jù)現(xiàn)場施工環(huán)境、地連墻結(jié)構(gòu)特點及荷載要求，貝雷橋主體選用321型貝雷片(標準件長為3 m)，形成雙排單層貝雷架主梁，共2根。其中，36 m貝雷橋主梁為雙排單層上下加強型貝雷架，18 m貝雷橋主梁為雙排單層不加強型貝雷架。貝雷橋橫梁采用采用28#工字鋼，間距按1.5 m布置；橋面系由14#工字鋼和6 mm花紋鋼板組成。14#工字鋼間距按0.3 m布置，鋼板滿鋪14#工字鋼之上，橋面道路凈寬為3.5 m。

貝雷橋設(shè)計限載為30 t，施工期間實行交通管制，只允許小型中巴車和小型機動車通行，交通管制期間允許最大通行荷載為15 t，結(jié)構(gòu)形式如圖2～4所示。

圖2 貝雷橋立面示意(單位：高程m，尺寸mm)

圖3 18 m雙排單層不加強型貝雷橋斷面示意(單位：mm)

圖4 36 m雙排單層上下加強型貝雷橋斷面示意(單位：mm)

3 36 m大跨度貝雷橋吊裝施工

3.1 貝雷橋吊裝及穩(wěn)定加固裝置設(shè)計、加工

1)對撐加固鋼件

① 對撐加固鋼件采用25b工字鋼，長度為4 300 mm，對撐加固鋼件的兩個終端端部割除150 mm長度的單邊翼板(使工字鋼貼合貝雷架)，留設(shè)另外一邊翼板。工字鋼兩端腰部設(shè)有2個直徑為Φ20 mm連接孔，用于連接起吊構(gòu)件。

② 為了保證對撐加固鋼件的牢固程度，垂直對撐加固鋼件腹板中腰處焊接50 mm×250 mm×14 mm(長×寬×厚)加勁板，左右兩側(cè)均焊接2塊，共4塊；垂直腹板兩端均焊接加勁板，左右兩側(cè)均焊接1塊，共4塊；對撐加固鋼件上共有8塊加勁板。

③ 對撐加固鋼件留設(shè)翼板側(cè)兩端均焊接300 mm×180 mm×14 mm(長×寬×厚)鋼板A，共2塊。鋼板A上預(yù)留2個直徑Φ20 mm連接孔，與25b工字鋼的連接孔對齊，用于連接起吊件與貝雷橋。

④ 與斜撐加固鋼件連接的對撐加固鋼件中間頂部焊接，1塊250 mm×250 mm×14 mm鋼板B，并設(shè)有Φ20 mm連接孔，用于連接斜撐角鋼。對撐加固鋼件如圖5～6所示。

圖5 對撐加固鋼件割除翼板側(cè)正視示意(單位：mm)

圖6 對撐加固鋼件俯視示意(單位：mm)

2)斜撐加固鋼件

① 斜撐加固鋼件采用100 mm×10 mm角鋼，共2根，長度為3 050 mm，角鋼一側(cè)終端焊接200 mm×200 mm×14 mm鋼板C，用于角鋼與貝雷橋主梁連接、固定。

② 角鋼兩側(cè)終端、鋼板B均設(shè)有Φ20 mm連接孔，用于連接貝雷橋主梁和對撐加固鋼件。

對撐加固鋼件如圖7所示。

圖7 斜撐加固鋼件示意

3)起吊件

① 起吊件采用30工字鋼，長度為700 mm；與對撐加固鋼件連接一端設(shè)有直徑為Φ20 mm連接孔，用于連接對撐加固鋼件；

② 為了保證起吊件的牢固程度，垂直30工字鋼腹板焊接加勁板，左右兩側(cè)均焊接6塊，共12塊。

③ 垂直30工字鋼頂部焊接一塊250 mm×250 mm×14 mm鋼板D，鋼板設(shè)有Φ50 mm吊裝孔，與U型扣連接，起吊件如圖8所示。

圖8 起吊件加固鋼件示意(單位：mm)

3.2 貝雷橋吊裝及穩(wěn)定加固裝置的安裝

根據(jù)貝雷橋吊裝長度及重量，36 m貝雷橋共安裝8個起吊件、4個對撐加固鋼件和4個斜撐加固鋼件。

貝雷橋整體吊裝裝置的安裝順序：斜撐墊板、起吊件固定→對撐加固鋼件、斜撐加固鋼件和起吊件螺栓連接→檢查部件連接情況。具體安裝如下：

1)將14 mm厚200 mm×200 mm斜撐墊板、起吊件與貝雷橋桁架臨時焊接，完成后檢查焊接牢固程度。

2)將加工好的對撐加固件與起吊件用鋼螺栓連接(25b工字鋼切除翼板焊有鋼板A的一側(cè)與30工字鋼腰部貼合用螺栓連接)(如圖9～10所示)。

圖9 吊裝及穩(wěn)定加固裝置三維示意

3)斜撐加固鋼件通過螺栓一端與貝雷橋桁架上的斜撐墊板連接，另一端與對撐加固鋼件上的鋼板B連接。

圖10 貝雷橋吊裝及穩(wěn)定加固裝置安裝橫斷面示意(單位：mm)

4)吊裝及穩(wěn)定加固裝置按間距6 m布置(如圖11所示)。

圖11 貝雷橋吊裝及穩(wěn)定加固裝置安裝平面示意(單位：mm)

3.3 大跨度貝雷橋整體吊裝施工

1)貝雷橋吊裝施工工藝流程

36 m貝雷橋吊裝施工流程如圖12所示。

圖12 貝雷橋吊裝施工工藝流程示意

2)施工前裝備

根據(jù)現(xiàn)場施工環(huán)境、貝雷橋結(jié)構(gòu)參數(shù)，通過計算[10-15]確定貝雷橋吊裝設(shè)備、吊具和吊點進行選擇。吊裝設(shè)備采用350 t履帶吊；吊具采用單個吊重9 t以上的U型扣、定制6×37公稱抗拉強度為1 400 kN、直徑52 mm的鋼絲繩。

考慮吊裝施工周邊環(huán)境與施工安全，350 t履帶吊在二線船閘上游▽40.00進行施工貝雷橋吊離、復(fù)位施工；貝雷橋共設(shè)置4個吊點，分別位于距貝雷橋左右兩側(cè)9 m的位置。吊裝平面布置、吊點布置見圖13～14。

圖13 吊裝平面布置示意

圖14 貝雷橋吊點示意(單位：mm)

3)施工方法

① 連接完成后，利用350 t履帶吊緩慢起鉤，貝雷橋離地5～10 cm后，停止起鉤，檢查設(shè)備有無異常，待整個貝雷橋穩(wěn)定后再進行吊離。

② 貝雷橋吊離過程中，緩慢移動、放置在指定地點，避免貝雷橋在空中發(fā)生轉(zhuǎn)動；需派專人觀測風(fēng)向及風(fēng)速，如遇6級風(fēng)速及惡劣天氣，停止吊裝作業(yè)。

③ 地連墻鋼筋籠完成吊裝后，進行貝雷橋復(fù)位，復(fù)位過程中，試吊安全無異常后，開始吊裝復(fù)位；貝雷橋緩慢放入橋臺，切忌急速拋放，以防貝雷橋變形或造成橋臺損傷。

④ 復(fù)位后，檢查貝雷橋穩(wěn)定性，拆除對撐、斜撐加固件等構(gòu)件。

⑤ 恢復(fù)兩岸交通。

4 結(jié)語

白石窯樞紐船閘工程門庫段地連墻施工區(qū)域貝雷橋最大跨度為36 m，重量大，吊裝難。地連墻施工時需多次吊離和復(fù)位貝雷橋，采用傳統(tǒng)吊裝方式易導(dǎo)致貝雷橋與鋼絲繩連接部位磨損，主、次梁易變形等問題。通過研制貝雷橋吊裝及穩(wěn)定加固裝，保證吊裝的安全性和貝雷橋穩(wěn)定性，降低吊裝難度。且吊裝裝置具有可重復(fù)利用，節(jié)約、環(huán)保?？蔀轭愃拼罂缍蓉惱讟虻跹b施工提供參考依據(jù)。