城市復(fù)雜環(huán)境下鋼結(jié)構(gòu)橋梁吊裝施工技術(shù)

孫彬彬

（中鐵十六局集團(tuán)第二工程有限公司）

1 工程概況

成安渝大道橋梁工程位于成都市繞城高速內(nèi)側(cè)，分別上跨成安渝高速匝道、成洛大道、大運(yùn)會(huì)連通道、靈龍東路-西江西路連接通道、及一條無(wú)名路，橋梁兩側(cè)與天府綠道順接，鋼箱梁施工位于字交叉路口，車(chē)流量大。工程全長(zhǎng)1502.0m，其中跨越大運(yùn)會(huì)直聯(lián)通道段長(zhǎng)104m，跨徑布置為28m+48m+28m，上部結(jié)構(gòu)采用單箱單室鋼箱梁，下部采用獨(dú)柱花瓶墩、下接承臺(tái)及鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，跨越無(wú)名路及成安渝高速、成洛大道段全長(zhǎng)340m，跨徑布置為（36m+38m+36m）+（40m+55m+55m+40m+4 0m）。具體橋型布置見(jiàn)表1。

表1 橋型布置 （m）

2 鋼箱梁吊裝總體方案

吊裝是橋梁鋼箱梁施工中的重點(diǎn)環(huán)節(jié)，此處采用臨時(shí)支架+履帶吊聯(lián)合吊裝的方案。橋梁第五聯(lián)鋼箱梁（11#～14# 墩）有4 個(gè)吊裝節(jié)段，第十四聯(lián)鋼箱梁（36#～39# 墩）有5 個(gè)吊裝節(jié)段，第十五聯(lián)鋼箱梁（39#～44#墩）為10 個(gè)吊裝節(jié)段，其中第十五聯(lián)鋼箱梁吊裝節(jié)段（4#、8#～9#）橫向分2 塊進(jìn)行吊裝。全橋共有26 個(gè)鋼箱梁加工塊段，均以設(shè)計(jì)要求為準(zhǔn)，在指定的加工廠制作成型，通過(guò)質(zhì)量檢驗(yàn)后用平板拖車(chē)轉(zhuǎn)運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)安裝。

吊裝工作量較大，為順利吊裝，提前搭設(shè)臨時(shí)支架，然后將各節(jié)段安裝到位、焊接、涂裝，確認(rèn)無(wú)誤后將臨時(shí)支架拆除。

設(shè)備方面，吊裝選用260t 履帶吊。

圖1 為鋼箱梁平面圖，圖2 為鋼箱梁平面位置圖。

圖1 第五聯(lián)（11#-14# 墩）鋼箱梁平面位置圖

圖2 第十四、十五聯(lián)（36#-44# 墩）鋼箱梁平面位置圖

3 臨時(shí)支架的現(xiàn)場(chǎng)布置方式

在現(xiàn)場(chǎng)布設(shè)16 個(gè)臨時(shí)支架（編號(hào)為1#～16#）用于臨時(shí)支撐鋼箱梁。數(shù)量方面，11#～14#墩3 個(gè)、36#～39#墩4 個(gè)、39#～44#墩9 個(gè)，即共計(jì)16 個(gè)臨時(shí)支架。

3.1 臨時(shí)支架的結(jié)構(gòu)

單個(gè)臨時(shí)支架的主要結(jié)構(gòu)為：取壁厚為10mm 的φ350mm 鋼管作為立柱，共4 根；取16a 槽鋼以組拼的方式設(shè)置成型，作為連桿；待立柱設(shè)置到位后，取合適尺寸的鋼板作為封頂蓋板，然后于上方設(shè)雙拼I32a 工字鋼作為分配梁；待分配梁設(shè)置到位后，再于上方設(shè)壁厚為6mm 的φ180mm 鋼管作為安裝調(diào)整支撐點(diǎn)，以滿足鋼梁承載要求，保證受力的合理性，避免鋼梁變形問(wèn)題；分別為各分配梁設(shè)兩個(gè)角鋼作為限位擋板，以保證鋼箱梁定位的準(zhǔn)確性；除此之外，在鋼管基礎(chǔ)底部設(shè)0.6m×0.6m×0.14m 鋼板（錨板）和φ20mm 鋼筋（錨筋）。

3.2 臨時(shí)支架的安裝及拆除要點(diǎn)

⑴臨時(shí)支架的安裝。原材料運(yùn)抵施工現(xiàn)場(chǎng)后，詳細(xì)檢查尺寸、表觀形態(tài)等，確認(rèn)無(wú)誤后加工制作鋼管立柱和分配梁。以焊接的方法使預(yù)埋鋼板與鋼管底部連接，構(gòu)成整體[1]。先用25t 汽車(chē)吊將鋼管立柱吊裝到位，經(jīng)過(guò)調(diào)整后確保鋼管立柱的頂面標(biāo)高可以滿足要求，然后設(shè)置橫向分配梁。部分鋼結(jié)構(gòu)近墩柱部位底面采用變截面的形式，且存在坡度，因此可能會(huì)出現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)滑動(dòng)的問(wèn)題，為有效規(guī)避，在鋼箱梁底部加墊楔形方木，以焊接的方法在梁底設(shè)置擋板。

⑵臨時(shí)支架的拆除。逐跨拆除鋼管支架，分別為各支架適配8 臺(tái)50t 千斤頂，在鋼管支架上同步頂升，用氧氣乙炔切割的方法拆除鋼管。為了順利完成鋼管支架的拆除作業(yè)，8 臺(tái)千斤頂交替受力，以分級(jí)的方法逐步卸載，并且嚴(yán)格控制單次卸載量（≤10mm）。正式卸載前先組織試驗(yàn)，經(jīng)過(guò)試卸載后判斷千斤頂?shù)膶?shí)際使用情況，確認(rèn)無(wú)誤后方可正式卸載。有秩序地卸載后方可將千斤頂拆除。然后開(kāi)始拆除分配梁，此部分以切割的方法劃分為兩段，再聯(lián)合應(yīng)用25t 吊車(chē)和鏈葫蘆將分配梁置于地面上，做進(jìn)一步的拆除。最后拆除連接系、鋼管立柱。臨時(shí)支架拆除后分類(lèi)管理各構(gòu)件，避免隨意堆放。

4 鋼箱梁吊裝施工的硬件配套及技術(shù)參數(shù)

4.1 吊機(jī)的配套

吊裝機(jī)械設(shè)備采用1 臺(tái)260t 履帶吊，主臂長(zhǎng)39m。11#～14# 墩鋼箱梁?jiǎn)蝹€(gè)節(jié)段最長(zhǎng)為32m，吊裝高度12m、作業(yè)半徑9m，最大吊重81.5t，履帶吊可吊裝137.5t，滿足要求；對(duì)于36#～39#墩鋼箱梁，單個(gè)節(jié)段最長(zhǎng)為25m，吊裝高度7m、作業(yè)半徑11m，最大吊重77.9t，履帶吊可吊裝107.25t，滿足要求；對(duì)于39#～44#墩鋼箱梁，單個(gè)節(jié)段最長(zhǎng)為26m，吊裝高度13m、作業(yè)半徑11m 內(nèi)，最大吊重98.1t，履帶吊可吊裝107.3t，滿足要求。

履帶吊吊裝施工期間，地面承受壓力存在差異，其中最大值發(fā)生在吊裝最重節(jié)段鋼箱梁時(shí)，綜合考慮吊裝扁擔(dān)、吊鉤等附屬裝置，確定最大節(jié)段鋼箱梁吊裝時(shí)的總重，即鋼箱梁自身（98.1t）和各類(lèi)附屬裝置（0.5t），共98.6t；還考慮到施工現(xiàn)場(chǎng)配備吊車(chē)的自重（260t），因此地面需要承受的最大值F合為98.6+260=358.6t。進(jìn)一步分析受力情況，單履帶的長(zhǎng)度為8.39m、寬度為1.2m，其受力面積S 為8.39m×1.2m=10.068m2?；谇笆鰯?shù)據(jù)確定地面單位負(fù)荷，即q=1.2F合g/2S=1.2×358.6×10/（2×10.068）=213.7kPa。

為保證吊裝設(shè)備的穩(wěn)定性（避免下陷、偏斜等問(wèn)題），對(duì)地面采取壓實(shí)措施或做硬化處理，確保地基的承載力至少達(dá)到250kPa，在此條件下方可吊裝。

4.2 吊具的配套

⑴吊裝卡環(huán)。吊耳孔徑為φ120mm，適配吊裝安全荷載32t 卡環(huán)，卡銷(xiāo)直徑68mm。

⑵鋼絲繩?？紤]最重鋼箱梁節(jié)段（98.1t），據(jù)此展開(kāi)計(jì)算，選擇合適的鋼絲繩。計(jì)算時(shí)按3 點(diǎn)吊裝考慮，各吊點(diǎn)所受自重為32.7t。具體的受力情況如下：各吊點(diǎn)均有2 根鋼絲繩，單根強(qiáng)度1670MPa，最小破斷拉力為Fg=1140kN，不均勻系數(shù)α=0.82，據(jù)此展開(kāi)計(jì)算，確定單個(gè)吊點(diǎn)鋼絲繩的安全系數(shù)，即K=2α [Fg]/32.7×10=5.7，達(dá)到“安全系數(shù)為5～6”的要求。此外，各吊索計(jì)算長(zhǎng)度均按18m 考慮，考慮到吊裝安全要求，編制12根，其中有4 根作為備用。

⑶吊耳的配套及安裝。在鋼箱梁的各節(jié)段中，最重為98.1t，其余各節(jié)段的吊裝重量均小于該值。經(jīng)分析，認(rèn)為7#節(jié)段屬于最不利吊裝塊段，因此根據(jù)該節(jié)段的特點(diǎn)設(shè)計(jì)吊耳。吊索與鋼箱縱向、橫向的水平夾角分別取60°、85°，吊耳的結(jié)構(gòu)如圖3 所示。

圖3 吊耳設(shè)計(jì)圖

各段鋼箱梁的吊耳數(shù)量均為4 個(gè)，吊耳材質(zhì)為Q355C，結(jié)構(gòu)組成包含耳板、加強(qiáng)耳板以及加勁板三大部分。此外，統(tǒng)一將吊耳設(shè)在腹板處。

5 鋼箱梁吊裝施工流程及要點(diǎn)

按照如下流程有序吊裝鋼箱梁：

⑴準(zhǔn)確界定鋼箱梁吊裝作業(yè)區(qū)域以及車(chē)輛通行區(qū)域的具體范圍，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件做硬化處理，確保場(chǎng)地及通道可承受機(jī)械設(shè)備自重等作用，并全面清理場(chǎng)地上的障礙物[2]。

⑵以鋼箱梁節(jié)段劃分情況為主要參考，確定合適的臨時(shí)支架安裝位置，對(duì)該區(qū)域的基礎(chǔ)進(jìn)行處理，直至滿足承載力要求為止；施工臨時(shí)支架基礎(chǔ)，將合適尺寸的預(yù)埋鋼板設(shè)置到位。在現(xiàn)場(chǎng)適配25t 汽車(chē)吊，利用該設(shè)備完成1#～16#臨時(shí)支架的搭設(shè)作業(yè)，過(guò)程中加強(qiáng)檢測(cè)與控制，要求垂直度＜L/1000 并且不超過(guò)15mm，否則需調(diào)整；在分配梁上測(cè)放鋼箱梁支撐點(diǎn)及限位裝置的位置，以焊接的方法將調(diào)節(jié)鋼管及限位擋板設(shè)置到位。支座得到臨時(shí)固定處理后，于指定位置安裝節(jié)段縱向限位裝置。

⑶于交通流量低峰期或夜間將鋼梁運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)，從小里程向大里程有序吊裝。根據(jù)施工要求將260t 履帶吊擺放到位。吊裝前，先在支架平臺(tái)上測(cè)放橫縱向安裝位置作為參照基準(zhǔn)，并配套橫縱向限位擋板，起到輔助的作用。施工全程加強(qiáng)對(duì)組裝精度的檢測(cè)與控制，盡可能從源頭上避免質(zhì)量問(wèn)題[3]。

⑷履帶吊移動(dòng)至36#～39#墩小里程，運(yùn)梁車(chē)就位，共同參與各節(jié)段的吊裝作業(yè)。在此階段，按照“1#→5#”的順序依次吊裝。為了保證吊裝的順利進(jìn)行，先在支架平臺(tái)上測(cè)放橫縱向安裝位置，配套限位擋板，在實(shí)際吊裝過(guò)程中依然需要加強(qiáng)檢測(cè)與控制，保證鋼箱梁節(jié)段準(zhǔn)確到位。

⑸在前述基礎(chǔ)上，將履帶吊移動(dòng)至39#～44#墩小里程，同時(shí)運(yùn)梁車(chē)精準(zhǔn)就位，按照該方式繼續(xù)完成后續(xù)各節(jié)段的吊裝作業(yè)。

⑹鋼箱梁吊裝到位后，焊接并做探傷檢測(cè)，保證焊接質(zhì)量；支座灌漿等配套工作落實(shí)到位后施工橋面系；若各方面均無(wú)質(zhì)量問(wèn)題則拆除臨時(shí)鋼管支架及基礎(chǔ)。

6 結(jié)束語(yǔ)

鋼結(jié)構(gòu)橋梁吊裝施工是一項(xiàng)系統(tǒng)性較強(qiáng)、細(xì)節(jié)較多的工作，必須結(jié)合實(shí)際情況制定鋼結(jié)構(gòu)安裝施工流程，按照特定的順序?qū)⒏黜?xiàng)工作落實(shí)到位。本工程中，針對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境相對(duì)復(fù)雜的情況，設(shè)計(jì)了鋼箱梁吊裝總體方案，并在施工過(guò)程中加強(qiáng)檢測(cè)與控制，最終取得了良好的施工效果。