鐵路橋梁鋼結(jié)構(gòu)門式墩吊裝施工要點及注意事項

摘要：以某特大型橋梁工程鋼結(jié)構(gòu)墩柱、鋼結(jié)構(gòu)蓋梁吊裝施工為例，在分析鐵路橋梁門式墩結(jié)構(gòu)和適用條件、介紹該工程概況的基礎(chǔ)上，詳細闡述其鋼結(jié)構(gòu)門式墩吊裝工況、吊裝鋼墩柱、吊裝鋼蓋梁全過程的施工要點和吊裝現(xiàn)場注意事項，可供鐵路鋼結(jié)構(gòu)門式墩橋梁工程施工技術(shù)人員參考。

關(guān)鍵詞：鐵路橋梁;鋼結(jié)構(gòu)門式墩;吊裝施工重點

0" "引言

我國鐵路建設(shè)取得了舉世矚目的成就，已經(jīng)進入了新的發(fā)展階段。在社會經(jīng)濟水平不斷發(fā)展的過程中，逐步形成了較為完善的高速鐵路、快速鐵路和普速鐵路組成的鐵路網(wǎng)，并且在不斷修建當(dāng)中。通過鐵路橋梁的建設(shè)，可以使鐵路突破天然屏障，使鐵路和列車暢通無阻，也可避免與人工設(shè)施相互干擾。大量的新建鐵路橋梁與已有鐵路設(shè)施交匯時，會遇到小角度斜交情況，此時就要選擇門式墩+簡支梁的方案。該方案可使門式墩工程施工與運行中的鐵路基本上沒有矛盾，可從根本上保障已有鐵路設(shè)施的正常運行，選擇鋼結(jié)構(gòu)門式墩更為經(jīng)濟合理。

1" "門式墩結(jié)構(gòu)適用條件

1.1" "門式墩結(jié)構(gòu)

鐵路橋梁門式墩由2根墩柱和1根蓋梁組成。門式墩的墩柱可采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，也可采用鋼結(jié)構(gòu)。門式墩根據(jù)其蓋梁使用不同的制作材料，可分為鋼蓋梁門式墩和混凝土蓋梁門式墩兩大類。

1.2" "不同結(jié)構(gòu)門式墩的適用條件

在新建鐵路與現(xiàn)有鐵路出現(xiàn)小角度斜交時，新建鐵路可選擇門式墩+標(biāo)準(zhǔn)跨簡支梁方案，這種方案可縮短鐵路橋梁的跨度、降低工程成本。

在門式墩跨度不足24m、且施工條件滿足使用支架搭設(shè)現(xiàn)澆模板的情況下，通常會選用混凝土蓋梁門式墩。但是如果門式墩跨度較大、超出規(guī)定范圍，此時若采用混凝土蓋梁，其高度和質(zhì)量會很大，對其下部墩柱承載的極限值產(chǎn)生不利影響，還會增大墩柱基礎(chǔ)、大幅提高墩柱造價。

針對門式墩跨度較大產(chǎn)生的問題，可通過鋼蓋梁的應(yīng)用予以有效解決。鋼蓋梁自身質(zhì)量比混凝土蓋梁輕，在門式墩跨度較大時可不必過度增加梁高，可由工廠完成加工后，送至施工現(xiàn)場進行整體吊裝，而且不會對已投入運營線路造成干擾。此外，鋼結(jié)構(gòu)蓋梁在短期內(nèi)便可完成施工，其施工難度比較低、施工操作比較簡便。

2" "工程概況

某特大型橋梁工程采用鋼結(jié)構(gòu)墩柱、鋼結(jié)構(gòu)蓋梁吊裝施工技術(shù)。該鋼結(jié)構(gòu)門式墩地處某特大型公路橋梁部位，其下方是處于管理狀態(tài)的鐵路線，兩處相交點為NHDK15+322，相交角度為8°。鋼結(jié)構(gòu)門式墩的中心跨徑為28m，凈跨度為25m。其鋼蓋梁截面為箱式結(jié)構(gòu)，其截面高度為2.53m，寬度為3.08m。其截面均使用“一”字形加勁肋。其鋼蓋梁頂板、底板的厚度為28mm，腹板厚度為24mm。鋼蓋梁完成架設(shè)后，需對其箱體內(nèi)的鋼筋進行綁扎，對鋼蓋梁的外包鋼板進行焊接。鋼結(jié)構(gòu)墩柱的墩頂鋪設(shè)C40微膨脹混凝土。

該吊裝工程場地兩側(cè)分別是鐵路和城市道路，場地不寬敞，作業(yè)時間不充裕，沒有二次吊裝機會。在吊裝施工前針對重要吊裝工序，制定并實施了科學(xué)合理的施工方案，使得鋼結(jié)構(gòu)墩柱、鋼結(jié)構(gòu)蓋梁吊裝施工順利完工，使得鐵路交通和城市道路未因施工受到影響。

3" "吊裝工況

綜合分析施工現(xiàn)場后發(fā)現(xiàn)，吊裝質(zhì)量為116.13t的鋼結(jié)構(gòu)門式墩，施工難度非常大。其吊裝高度為36m，最大吊裝半徑為29.98m。對照起重機列出的性能表可知，該鋼結(jié)構(gòu)門式墩的吊裝半徑為30m，主臂伸出長度為84m，額定起重質(zhì)量為165.2t/116.13t。

4" "鋼墩柱吊裝施工要點

為了充分滿足設(shè)計要求，吊裝方案首先選擇PM16左幅鋼墩柱。該鋼墩柱高度為15.2m，質(zhì)量為44.88t。先將場地整平壓實后方可開始吊裝，部分區(qū)域還需用混凝土進行硬化[1]。

4.1" "起吊荷載計算

左幅鋼墩柱吊裝時選用級別為160t的吊鉤，該吊鉤自身質(zhì)量為5.13t?？ōh(huán)和鋼絲繩的質(zhì)量合計1.0t。單件鋼箱梁的自身質(zhì)量最大，為110t。單機吊裝時需嚴(yán)格控制吊載質(zhì)量，以額定質(zhì)量為參考，控制在90%以內(nèi)，也就是說此次最大吊裝質(zhì)量為148.68t。需要強調(diào)的是，由于其動載系數(shù)為1.1，其安全起吊質(zhì)量為127.743t，起吊時不得超出該安全起吊質(zhì)量。

4.2" "吊具選擇

4.2.1" "卸扣

選擇卸扣以其吊裝質(zhì)量的極限值為依據(jù)，也就是19t。因此吊裝時選擇成品卸扣，其型號為S-BX25-13/4型，其額定荷載質(zhì)量為25t，大于19t的極限值，可用于吊裝施工。

4.2.2" "吊耳

在鋼墩柱的設(shè)計圖紙中，對吊耳規(guī)格有一定要求。由于鋼蓋梁自身質(zhì)量大于鋼墩柱，因此以鋼蓋梁為例進行分析。每孔鋼蓋梁均設(shè)有8個吊耳，焊接吊耳時不得在工程以外的地方進行，吊裝結(jié)束后將吊耳拆除，拆除吊耳時需要對母材做好防護。鋼蓋梁的質(zhì)量在120t左右，其中也包括吊具的質(zhì)量，吊裝時使用8個吊點，可以很好地保護鋼蓋梁的，使其形態(tài)不受損傷。各吊點的受力需控制在19t以內(nèi)[2]。

4.3" "吊裝作業(yè)

4.3.1" "吊裝準(zhǔn)備

定點測量：檢查鋼墩柱柱腳基礎(chǔ)，確認就位軸線，確定鋼墩柱就位的定位線，標(biāo)示于鋼墩柱柱腳板上。在鋼墩柱對稱一側(cè)的柱頭上標(biāo)注出鋼墩柱垂直度控制標(biāo)記，標(biāo)注時采用顯眼的紅色油漆。

對所有吊具索具進行詳細檢查，確保其安全性和可靠性。需提前預(yù)備好專用的地腳螺栓扳手、加力桿，吊耳焊于鋼墩柱的8個吊點。

調(diào)整與地腳螺栓配合使用的可調(diào)節(jié)螺帽墊片上表面的標(biāo)高，用鋼墩柱柱腳板下表面的就位標(biāo)高來替代。

4.3.2" "吊裝過程

鋼墩柱柱腳板處鋪上模板，方可開始起吊，有效保護柱腳板不受鋼墩柱起吊的影響。起吊過程中，起重機應(yīng)協(xié)調(diào)配合起鉤和轉(zhuǎn)臂，確保鋼墩柱離開地面時與地面保持垂直。

鋼墩柱起吊需稍高于安裝位置，在安裝位置的距離為200mm時，確保鋼墩柱不再晃動。地腳螺栓與鋼墩柱螺栓孔位置對準(zhǔn)后，開始緩速下降，下降期間不得與地腳螺栓絲扣有觸碰。

鋼墩柱落實后，對其定位線進行檢查，通過適當(dāng)調(diào)整確保其重合于基礎(chǔ)定位軸線。調(diào)整時需由三人配合完成，各自負責(zé)鋼墩柱微動、協(xié)助穩(wěn)定和檢查工作，使鋼墩柱就位誤差不得超過3mm。如需調(diào)整鋼墩柱標(biāo)高，應(yīng)確定標(biāo)高基準(zhǔn)點，并于柱身處標(biāo)出，用水準(zhǔn)儀進行測量，確定差值，然后作出輕微調(diào)整。

使用水平尺測量、校正鋼墩柱的垂直度，若有誤差予以適當(dāng)調(diào)整。在鋼墩柱的兩側(cè)各放置1臺經(jīng)緯儀進行觀測，可在纜風(fēng)繩或者千斤頂?shù)妮o助下完成誤差調(diào)整。調(diào)整好垂直度之后，擰緊鋼墩柱柱腳螺栓。

4.3.3" "錨栓張拉

鋼墩柱吊裝結(jié)束，需完成對柱腳錨栓的預(yù)應(yīng)力張拉。為滿足930kN的預(yù)應(yīng)力，張拉時使用的千斤頂為1500kN。首先選擇中間位置的錨栓進行張拉，然后張拉四周的錨栓。

5" "鋼蓋梁吊裝施工要點

公路、鐵路、施工場地的地形，都會對PM15鋼蓋梁產(chǎn)生一定的影響。由于施工場地不夠?qū)挸?，吊裝并不容易，因此在“4.2.2吊耳”一節(jié)提到PM15鋼蓋梁吊裝。PM15鋼蓋梁的平面尺寸為28.68m×1.8m×3.05m，質(zhì)量為88.91t。在現(xiàn)有鐵路的影響下，需通過2臺起重機完成吊裝。這2臺起重機不得對稱運行，其中1臺起重機承擔(dān)鋼蓋梁的主要質(zhì)量;另1臺則發(fā)揮輔助作用，用于調(diào)整鋼蓋梁起吊后的方位。

5.1" "吊裝準(zhǔn)備

5.1.1" "測量定位

檢查鋼墩柱柱頂就位軸線，確定鋼蓋梁安裝定位線并標(biāo)記于鋼墩柱柱頂和蓋梁底部。在鋼蓋梁頂部對稱側(cè)，標(biāo)示垂直度控制標(biāo)記。所有標(biāo)記均選用紅色油漆。

5.1.2" "場地布設(shè)

鋼蓋梁吊裝時，在吊裝作業(yè)區(qū)設(shè)醒目警示牌，拉設(shè)警戒線，在通往警戒區(qū)域的道路上安排專人負責(zé)監(jiān)護，無關(guān)人員嚴(yán)禁入內(nèi)。已完成安裝的墩柱周邊設(shè)立用于焊接作用的場地，選用碗扣式腳手架完成搭建。

5.1.3" "吊具索具的檢查

對所有吊具索具進行仔細檢查，確保其安全性和可靠性。鋼蓋梁校正時所需的千斤頂、焊接工具需提前預(yù)備好，吊耳通過焊接與鋼蓋梁吊點相連[3]。

對吊具索具進行預(yù)受力檢查，其方法如下：主起重機按照吊裝總指揮發(fā)出的信號開始緩慢提升，使吊具索具受力，檢查吊具索具的連接是否可靠。經(jīng)檢查確認吊具索具正常后，主起重機繼續(xù)緩慢提升，在鋼蓋梁不脫離支架的情況下檢查吊具索具是否均勻受力、是否垂直受力。

5.1.4" "正式吊裝前的檢查

正式吊裝之前，必須進行吊前檢查，其方法如下：主起重機將鋼蓋梁提升至與支架脫離200mm后停止提升動作，此時仔細檢查吊具索具的受力情況、起重機運轉(zhuǎn)狀況。經(jīng)檢查確認合格后，吊裝總指揮簽署吊裝令，然后方可進行正式吊裝。

5.2" "吊裝過程

5.2.1" "正式吊裝程序

鋼蓋梁吊裝時，由吊裝總指揮發(fā)出吊裝指令，吊裝信號小組實施吊裝信號發(fā)布，其具體程序如下：吊裝總指揮下達吊裝命令→吊裝操作小組按命令起吊（高度按需要高度進行起吊）→起吊到位后，起重機大臂旋轉(zhuǎn)→吊裝操作小組向吊裝指揮系統(tǒng)匯報已旋轉(zhuǎn)到位，具備落梁條件→各小組收到匯報后，由吊裝總指揮下達落梁命令→墩頂落梁小組使用導(dǎo)向桿輔助落梁，過程中位置偏移量與吊裝操作小組實時聯(lián)系→落梁至標(biāo)定位置，墩頂落梁小組匯報定位情況→臨時固定及抗傾覆拉板安裝完成，然后檢查摘鉤條件→滿足摘鉤條件后，向吊裝總指揮匯報申請摘鉤→吊裝總指揮下達摘鉤命令→墩頂落梁小組摘鉤→大臂旋轉(zhuǎn)退出→完成焊接等項工作。

5.2.2" "吊裝的指揮協(xié)調(diào)

整個正式吊裝作業(yè)，必須在專人指揮下完成。吊裝的同時，使用測量儀器完成核準(zhǔn)與校正。起吊時需由主、副2臺起重機協(xié)作完成。主起重機就位不得擅動，承擔(dān)鋼蓋梁的主要質(zhì)量。副起重機負責(zé)調(diào)整蓋梁方位。下放鋼蓋梁時，這2臺起重機須密切配合，在專人指揮下將鋼蓋梁更加精準(zhǔn)地放置到位。對蓋梁進行輕微調(diào)整時，可在150t千斤頂?shù)妮o助下完成，確保定位和標(biāo)高的精準(zhǔn)度。完成鋼蓋梁定位后，由專業(yè)焊工按照圖紙要求完成焊接作業(yè)。

5.2.3" "鋼蓋梁試吊裝

起重機組裝完成后，利用半天時間進行鋼蓋梁試吊裝。試吊裝的目的主要是對吊裝作業(yè)指揮系統(tǒng)、地基承載力、起重機性能、吊具索具等進行測試。

試吊裝過程嚴(yán)格模擬正式吊裝程序，指揮人員、吊裝小組、焊接小組、測量小組、防護小組按照指定位置就位，通訊設(shè)備、防護用品確保暢通、性能良好。詳細記錄模擬接地線、掛卸扣、起吊、旋轉(zhuǎn)、落梁、拆卸扣的時間，為正式吊裝做好充分準(zhǔn)備。

試吊裝時，天氣應(yīng)晴朗，風(fēng)速應(yīng)小于5級，吊裝場地應(yīng)平整、堅實，地面傾斜度不得大于5/1000，起重機臂桿起落及回轉(zhuǎn)半徑內(nèi)無障礙物。起重機下列各項試吊裝動作須重復(fù)進行不少于3次：吊臂、吊鉤起落、升降要到達規(guī)定的極限位置;回轉(zhuǎn)機構(gòu)向左、右各回轉(zhuǎn)360°;前進、后退動作;原地向左、右各90°轉(zhuǎn)彎。此外，起重機各種儀表、信號應(yīng)顯示正常，安全限位、控制裝置應(yīng)靈敏有效，運轉(zhuǎn)部位無異響、過熱現(xiàn)象。

5.2.4" "鋼蓋梁正式吊裝

完成鋼蓋梁試吊裝后，根據(jù)鋼蓋梁自身質(zhì)量、現(xiàn)場吊裝的工作半徑和吊裝高度，均采用400t-1履帶起重機進行鋼蓋梁正式吊裝作業(yè)，其超起主臂84m+230t超起配重，16m超起半徑。每一榀鋼蓋梁的吊裝分為2個步驟完成。鋼蓋梁正式吊裝要求基本同其試吊裝，不在贅述。

6" "吊裝現(xiàn)場注意事項

6.1" "安全技術(shù)要求

吊裝施工區(qū)域需設(shè)置警示牌，落實各項安全防護措施。施工區(qū)域車輛行駛速度需控制在45km/h以下。大型機械設(shè)備作業(yè)應(yīng)在確認無車輛通過時進行。施工單位和有關(guān)部門需積極配合，避免發(fā)生安全事故。為了施工安全，需在天窗時間進行鋼蓋梁吊裝。施工方案須經(jīng)鐵路部門審批后實施。該項目場地周圍有已經(jīng)投入使用的鐵路，要避免對運營設(shè)備造成損傷。

6.2" "鋼結(jié)構(gòu)涂裝要求

在鐵路鋼橋建設(shè)涂裝及涂料供應(yīng)要求的文件中，對門式墩鋼結(jié)構(gòu)箱形構(gòu)件外表面的涂裝作出了明確規(guī)定。該門式墩鋼結(jié)構(gòu)箱形構(gòu)件外表面選用了第VII體系涂裝，也就是環(huán)氧富鋅底漆、環(huán)氧云鐵中間漆、氟碳面漆;其內(nèi)表面選用環(huán)氧富鋅底漆、環(huán)氧云鐵中間漆、環(huán)氧厚漿面漆。

6.3" "安全風(fēng)險提示

該門式墩鋼結(jié)構(gòu)箱形構(gòu)件吊裝工程施工現(xiàn)場面臨的安全風(fēng)險包括：施工現(xiàn)場周圍存在有線接觸網(wǎng)，需要提供保護;夜間需對吊裝施工現(xiàn)場進行封鎖;有大量機械設(shè)備在具體操作時存在安全風(fēng)險;從事高空作業(yè)的相關(guān)人員在個人防護方面存在安全風(fēng)險。

7" 結(jié)語

我國鐵路建設(shè)進入新的發(fā)展時期，當(dāng)前鐵路建設(shè)會越來越多的應(yīng)用到門式鋼蓋梁鋼墩柱。設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)項目所在地的實際情況，綜合分析控制工點情況及相關(guān)影響因素，制定出更具適用性的結(jié)構(gòu)方案。滿足上述要求的同時，也不能忽視建成后的門式鋼蓋梁鋼墩柱在管理、保養(yǎng)方面的需求。

參考文獻

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[3] 顏嘉.跨營業(yè)線群門式墩施工方案及吊裝費用分析[J].鐵路工程造價管理，2012（4）：24-26+43.