跨高速公路鋼箱梁橋吊裝施工的關(guān)鍵技術(shù)分析

胡紅波

（重慶市建筑科學(xué)研究院有限公司，重慶 400000）

0 引言

由于我國城市化進(jìn)程加快和交通需求增長，城市高架道路系統(tǒng)發(fā)展迅速，城市環(huán)線高速公路和快速公路組成的主干道在城市交通中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。隨著橋梁技術(shù)的發(fā)展和城市道路交通需求的不斷增加，鋼箱梁橋的跨度已越來越長，呈現(xiàn)出明顯的增長態(tài)勢[1]。

鋼箱梁橋大多采用預(yù)制場制作的方式，各構(gòu)件加工成型后運(yùn)輸至現(xiàn)場吊裝，吊裝周期短、時(shí)間快，如何在不影響交通正常通行、保證橋梁安裝質(zhì)量和吊裝安全的前提下快速完成吊裝，一直是橋梁工程人員面臨的難題。

1 工程概況

曾家?guī)r北延伸穿越內(nèi)環(huán)新增通道工程（ZK0+000—ZK2+020標(biāo)段），主線2號(hào)橋上跨內(nèi)環(huán)快速路和機(jī)場快速路，左幅橋梁全長396.5 m，其中鋼箱梁長度為（25+36.2+36.3+35）m；右幅橋梁全長524.5 m，其中鋼箱梁長度為（28+38+35.3+34.8）m。

此橋道路交通繁忙，交通組織方案復(fù)雜，鋼箱梁吊裝需要占道、封道施工，因此，吊裝工序只能在夜間進(jìn)行，交通轉(zhuǎn)換、保通、施工組織及管理難度極大，施工安全風(fēng)險(xiǎn)較高。

2 鋼箱梁的現(xiàn)場吊裝及組裝

2.1 施工準(zhǔn)備

為保證鋼箱梁吊裝安全，現(xiàn)場施工準(zhǔn)備應(yīng)提前全部就緒，高速公路交通轉(zhuǎn)換開口及臨時(shí)支架支墩應(yīng)全部施工完畢。

2.2 高速公路交通轉(zhuǎn)換

根據(jù)工程施工特點(diǎn)及道路行車方向，鋼箱梁應(yīng)按照架設(shè)第一跨、第二跨、第三跨、第四跨的順序施工。

高速公路交通轉(zhuǎn)換：夜間封閉東環(huán)至人和方向內(nèi)環(huán)快速路，引導(dǎo)內(nèi)環(huán)車輛駛?cè)霗C(jī)場高速，在機(jī)場路遠(yuǎn)端開口位置進(jìn)行車輛分流，二次引導(dǎo)原自內(nèi)環(huán)駛?cè)霗C(jī)場高速路的車輛通過遠(yuǎn)端開口駛?cè)雰?nèi)環(huán)。

2.3 鋼箱梁分段長度、重量及機(jī)械選用

（1）根據(jù)分段梁片長度、重量及汽車吊站位位置選擇汽車吊型號(hào)，計(jì)算統(tǒng)計(jì)如表1所示。

表1 計(jì)算統(tǒng)計(jì)

（2）梁片最大重量、汽車吊最遠(yuǎn)輸送距離危險(xiǎn)部位分析。①E3梁片吊裝：E3梁片最大重量為76 t，采用一臺(tái)400 t汽車吊進(jìn)行吊裝，最大回轉(zhuǎn)半徑為13 m，汽車吊吊車負(fù)荷率為98%，此工況下400 t汽車吊最大起重量為87.5 t，起吊安全。②G3梁片吊裝：G3梁片最大重量為47 t，采用一臺(tái)600 t汽車吊進(jìn)行吊裝，最大回轉(zhuǎn)半徑為26 m，吊車負(fù)荷率為92%，此工況下600 t汽車吊最大起重量為58.6 t，起吊安全。

2.4 鋼箱梁起吊鋼絲繩、吊耳、卸扣的選用

2.4.1 鋼絲繩繩徑的選擇

選擇鋼絲繩直徑時(shí)，一般可根據(jù)鋼絲繩受到的拉力（許用拉力P）求出鋼絲破斷拉力總和ΣS0，再查表找出相應(yīng)的鋼絲繩直徑。其中鋼絲繩的容許拉力可按式（1）計(jì)算。

式中：P——鋼絲繩的容許拉力，kN；ΣS0——鋼絲繩的鋼絲破斷拉力總和，kN；α——鋼絲繩破斷拉力轉(zhuǎn)換系數(shù)；K——鋼絲繩使用安全系數(shù)。

通過各項(xiàng)數(shù)據(jù)計(jì)算，本工程選擇直徑為76.0 mm、公稱抗拉強(qiáng)度為1770 MPa的6×61的鋼芯鋼絲繩，該鋼芯鋼絲繩完全滿足施工要求。需要注意的是，現(xiàn)場提供的鋼絲繩必須有試驗(yàn)報(bào)告。

2.4.2 臨時(shí)吊耳的設(shè)置

本工程的臨時(shí)吊耳設(shè)在面板與腹板和橫隔板結(jié)構(gòu)相交的位置，該位置是支撐點(diǎn)，保證了箱梁框架的橫截面尺寸，也是箱梁最堅(jiān)固的位置，可以保證箱梁在吊裝過程中截面不扭曲或彎曲，顯著提高了承載力。如無法在隔板位置安裝吊耳，吊耳位置處的天花板需要部分加固[2]。

設(shè)置臨時(shí)吊耳時(shí)須計(jì)算拉應(yīng)力、剪應(yīng)力、焊縫強(qiáng)度。

根據(jù)梁體材料重力分部計(jì)算得到構(gòu)件重心位置，在每個(gè)節(jié)段上設(shè)置4個(gè)吊耳。

2.4.3 卸扣的選用

當(dāng)前吊裝施工中吊環(huán)銷軸屬于心軸，不傳遞任何扭矩，只受彎矩和剪力影響。本工程最大起重量為78 t，按80 t計(jì)算。通過計(jì)算最不利工況下汽車吊的位置和起吊角度，并查表，選用4個(gè)8級(jí)35 t卸扣即能滿足吊裝要求。

3 鋼箱梁吊裝

3.1 鋼箱梁起吊、試吊

（1）先將吊索吊緊，檢查繩索是否牢固、打結(jié)或漏捆等，并檢查吊鉤是否與構(gòu)件重心在同一垂直線上，是否打轉(zhuǎn)。

（2）確定無誤后拆除支撐架，吊離墊木100 mm后停止上升，每次上升或下降的高度約為0.3 m。

（3）再次檢查以上項(xiàng)目和吊車的剎車性能，確認(rèn)無誤后方可繼續(xù)起吊。

（4）作業(yè)中發(fā)現(xiàn)起重機(jī)傾斜、支腿變形等不正常現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)立即放下重物，空載進(jìn)行調(diào)整正常后，才能繼續(xù)作業(yè)[3]。起重機(jī)械在作業(yè)中停機(jī)時(shí)，必須將重物落地，不應(yīng)將重物吊在空中。

（5）起吊過長、過大的大型重噸位物件時(shí)，必須先試吊，且離地不高于0.1 m，經(jīng)檢查確認(rèn)穩(wěn)妥，并用圍繩牽住吊物、保持平穩(wěn)后，方可指揮起吊運(yùn)行。要求為試吊2次后方可正常吊運(yùn)。

3.2 吊車轉(zhuǎn)臂

由指揮人員指揮吊車緩慢轉(zhuǎn)臂，箱梁不得碰擦機(jī)臂，由輔助人員配合牽引攬風(fēng)繩，吊車進(jìn)行勻速轉(zhuǎn)臂，至指定區(qū)域落下。安全負(fù)責(zé)人隨時(shí)檢查吊車、吊臂及各項(xiàng)操作的安全狀況。

3.3 梁體落位

鋼箱梁快落位時(shí)，用尺量的方法調(diào)整鋼箱梁與臨時(shí)支墩上所畫的鋼梁中心線，使其與投影線重合。調(diào)整時(shí)采用手拉葫蘆的方式進(jìn)行微調(diào)，鋼箱梁到位后才開始指揮鉤下放，最終使鋼箱梁就位在規(guī)定位置。

其具體工藝方法是：鋼箱梁定位段落位時(shí)，箱梁離臨時(shí)支撐鋼管樁頂100 mm時(shí)停止下放，然后通過吊車擺臂使鋼箱梁中心線與橋臺(tái)或臨時(shí)支撐上預(yù)先放樣好的箱梁中心線基本重合后（誤差在50 mm范圍內(nèi)）停止擺臂，在梁段兩頭安放手拉鏈條葫蘆，使其一端固定在鋼箱梁兩端中的一端，另一端固定在橋臺(tái)或臨時(shí)支撐的預(yù)埋件上，通過牽引葫蘆微調(diào)箱梁中心線和端頭線，使鋼箱梁與預(yù)定定位線完全重合，然后再指揮鋼箱梁緩慢下降，至此完成鋼箱梁對位工作[4]。

鋼箱梁對正后吊車暫不松鉤，采用型鋼或厚鋼板使鋼箱梁與臨時(shí)支撐之間錨固，鋼箱梁懸臂底板與臨時(shí)支撐或橋臺(tái)之間設(shè)置型鋼支撐，以增強(qiáng)鋼箱梁的穩(wěn)定性，待全部錨固妥后吊車再緩慢分階段（75%、50%、25%、0%）卸載，每一階段卸載后均應(yīng)停留2 min左右，觀察臨時(shí)支撐變形情況，如有異常，則應(yīng)停止卸載并予以加強(qiáng)處理，如情況正常，則可下達(dá)松鉤指令。

鋼梁掛鉤時(shí)要注意鋼梁的安裝方向，避免出現(xiàn)偏離問題。定位段需與橋臺(tái)和臨時(shí)支撐調(diào)節(jié)管之間進(jìn)行焊接錨固，并在鋼箱梁挑臂端設(shè)置防傾鋼管支撐[5]。

3.4 鋼箱梁對接

主梁就位固定、測量檢查位置完畢后，將主梁與上一片梁用馬板臨時(shí)錨固，鋼梁對接位置臨時(shí)焊接加固后方可解除汽車吊的連接。

后一片梁片與前一片梁片合攏后，在頂板、底板和腹板上用鋼板或型鋼將相鄰兩片梁錨固。

箱梁吊裝完畢后，采用測量儀器測量鋼箱梁，并用千斤頂調(diào)整橋的縱坡、橫坡和標(biāo)高。

4 結(jié)語

本文主要介紹了曾家?guī)r北延伸穿越內(nèi)環(huán)新增通道工程（ZK0+000—ZK2+020標(biāo)段）主線2號(hào)橋上跨城市內(nèi)環(huán)及機(jī)場路鋼箱梁吊裝的施工過程、保通及安全措施。通過研究得到以下結(jié)論。

（1）嚴(yán)控施工質(zhì)量，保障施工安全?？缇€橋梁的施工過程對現(xiàn)有交通影響大，社會(huì)關(guān)注度高，因此，須高度重視橋梁結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量和安全，務(wù)必保證萬無一失。施工單位相關(guān)管理人員應(yīng)及時(shí)做好安全技術(shù)交底工作，應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)及規(guī)范要求施工。

（2）認(rèn)真把關(guān)鋼箱梁原材料和加工制造質(zhì)量。鋼箱梁在駐廠制造時(shí)，要做好原材料和加工工藝的事前、事中、事后控制，務(wù)必保證鋼箱梁的加工制造質(zhì)量，嚴(yán)格按規(guī)范要求的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行出廠驗(yàn)收。

（3）高度重視鋼箱梁吊裝施工對現(xiàn)有交通的影響，嚴(yán)格按審批合格的施工方案進(jìn)行施工。鋼箱梁吊裝前，施工單位應(yīng)組織吊裝班組全體人員進(jìn)行施工方案的詳細(xì)交底，并可提前做好應(yīng)急救援預(yù)案的演練。本文研究了如何在不影響既有交通，或?qū)扔薪煌ǖ挠绊懡档阶钚〉那闆r下，并在保證質(zhì)量和安全的前提下，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成鋼箱梁吊裝作業(yè)，為類似跨線橋梁工程的建設(shè)提供了有價(jià)值的經(jīng)驗(yàn)。

總體來說，隨著城鎮(zhèn)化建設(shè)的深入，對城市規(guī)劃的要求越來越高，大跨度鋼箱梁在橋梁建設(shè)中的重要性也越來越明顯。當(dāng)前，隨著先進(jìn)吊裝設(shè)備的更新?lián)Q代，大跨度鋼箱梁吊裝施工技術(shù)大大彌補(bǔ)了傳統(tǒng)吊裝技術(shù)的不足，不僅提高了現(xiàn)代橋梁吊裝工程的施工效率、質(zhì)量和安全性，也為未來的研究提供了實(shí)證支持，促進(jìn)了大跨度鋼箱梁橋施工技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步。