李小鵬
(中鐵二十二局集團(tuán)第三工程有限公司,福建 廈門 361000)
公路橋梁吊裝由于起重機(jī)走行區(qū)域小、吊臂作業(yè)受限、吊裝距離和高度要求高,因此吊裝作業(yè)難度大、安全風(fēng)險(xiǎn)高[1],起重機(jī)的選型配置是吊裝工程方案設(shè)計(jì)的核心[2]。與傳統(tǒng)單機(jī)吊裝作業(yè)相比,雙機(jī)協(xié)同吊裝作業(yè)更加復(fù)雜,危險(xiǎn)風(fēng)險(xiǎn)程度更高[3]。本文以國內(nèi)某新建快速路工程高架主線箱梁吊裝為背景,詳細(xì)介紹了城市高架箱梁雙機(jī)協(xié)同吊裝方案,對其吊裝工況進(jìn)行分析,總結(jié)出一套城市高架箱梁雙機(jī)協(xié)同吊裝工藝。
國內(nèi)某新建快速路工程高架主線建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)為城市快速路兼一級公路,采用雙向6 車道規(guī)模;地面道路建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)為城市主干路標(biāo)準(zhǔn),采用雙向4 車道規(guī)模,主線高架橋?qū)?7 m。
該施工區(qū)域位于市區(qū),交通復(fù)雜,參考國內(nèi)施工經(jīng)驗(yàn),箱梁吊裝采用1 臺400 t 汽車吊和1 臺500 t 汽車吊進(jìn)行施工,見圖1。
圖1 箱梁雙機(jī)協(xié)同吊裝航拍圖
箱梁安裝前,先對支座的標(biāo)高進(jìn)行復(fù)核,并放出支座的中心點(diǎn),根據(jù)中心點(diǎn)用墨線彈出箱梁安裝時(shí)所需放置的位置。支座安裝時(shí),嚴(yán)格按照放出的十字線進(jìn)行安裝,防止支座偏心受壓,同時(shí),落梁時(shí)嚴(yán)格按照彈出的墨線進(jìn)行。
臨時(shí)支座由緩沖橡膠板、鋼砂筒組成。臨時(shí)支座設(shè)計(jì)時(shí)按照3 個(gè)鋼砂筒承受梁重(單片梁最重時(shí)的質(zhì)量約為173 t)1.2 倍的不均勻系數(shù)考慮,即單個(gè)砂筒承受69.2 t。梁底距墩頂距離為40 cm。
查《路橋施工計(jì)算手冊》 第452 頁表13-16,砂的容許承壓應(yīng)力為10 MPa,如將其預(yù)壓,則可達(dá)30 MPa[4]。砂筒壁厚為10 mm,砂筒頂心直徑為
選用219 mm 無縫鋼管,滿足要求。下砂筒選用壁厚δ 為10 mm 無縫鋼管,則其外徑大于d0+2δ=239 mm,實(shí)際選用下砂筒外徑為260 mm,壁厚δ 為10 mm 的無縫鋼管。
上砂筒、下砂筒均選用Q345鋼,Q345 鋼厚度≤16 mm 時(shí)的抗壓設(shè)計(jì)值為305 MPa[5]。
下砂筒筒壁應(yīng)力為滿足要求。
1)架設(shè)方式。預(yù)制混凝土小箱梁采用雙機(jī)抬吊安裝施工。
2)吊點(diǎn)設(shè)置。預(yù)制混凝土小箱梁的吊裝采用兩點(diǎn)吊裝,采用吊車安裝的梁段吊點(diǎn)分別設(shè)置在距離梁端約0.8~1.1 m 的位置。
3)空吊與試吊。預(yù)制混凝土小箱梁先進(jìn)行空吊與試吊,檢查吊臂傾角、吊機(jī)作業(yè)位置是否合理,繩索是否牢固,確認(rèn)無誤后才可以起吊。
4)吊車施工??鐑?nèi)汽車吊起重半徑最大控制在9 m、臂長控制在26 m內(nèi),300 t 吊車額定起重質(zhì)量為92.5 t,400 t 吊車額定起重質(zhì)量為120 t,500 t 吊車額定起重質(zhì)量為153 t;跨外汽車吊起重半徑最大控制在11 m、臂長控制在26 m內(nèi),300 t吊車額定起重質(zhì)量為75 t,400 t 吊車額定起重質(zhì)量為102 t,500 t 吊車額定起重質(zhì)量為126 t。查吊車起重性能參數(shù)表,考慮吊鉤及鋼絲繩質(zhì)量,按照構(gòu)件質(zhì)量不得超過兩臺起重設(shè)備額定起重質(zhì)量總和的75%計(jì)算,選取起吊吊車型號(吊車100 t 吊鉤質(zhì)量為2.24 t、160 t 吊鉤質(zhì)量為4.8 t)。
按照雙機(jī)抬吊采用1 臺400 t 汽車吊和1 臺500 t汽車吊、單機(jī)吊選取1 臺400 t 履帶吊,根據(jù)JGJ 33《建筑機(jī)械使用安全技術(shù)規(guī)程》中的規(guī)定,進(jìn)行分析。該規(guī)定如下:雙機(jī)抬吊時(shí),起重設(shè)備應(yīng)進(jìn)行合理的負(fù)荷分配,構(gòu)件質(zhì)量不得超過兩臺起重設(shè)備額定起重質(zhì)量總和的75%,單臺起重設(shè)備的負(fù)荷量不得超過額定起重質(zhì)量的80%[6]。
跨徑32 m 預(yù)制混凝土小箱梁雙機(jī)抬吊吊裝工況:其邊梁最大質(zhì)量為172.7 t。選取400 t 汽車吊與500 t 汽車吊雙機(jī)抬吊,400 t 汽車吊站位在跨內(nèi),500 t 汽車吊站位在跨外。
400 t 汽車吊選用26 m 主臂工況,作業(yè)半徑9 m,額定起重質(zhì)量為121 t,分擔(dān)吊裝質(zhì)量為86.5 t,負(fù)荷系數(shù)為71.5%<75%,滿足要求。
500 t 汽車吊選用26.5 m 主臂工況,作業(yè)半徑11 m,額定起重質(zhì)量為126 t,分擔(dān)吊裝質(zhì)量為86.5 t,負(fù)荷系數(shù)為68.7%<75%,滿足要求。
預(yù)制箱梁采用兩點(diǎn)起吊法,兩頭共設(shè)2 個(gè)吊點(diǎn),吊索與水平面的夾角取60°。查《路橋施工計(jì)算手冊》附表3-34,鋼絲繩選用公稱直徑為65 mm、規(guī)格為6×37 結(jié)構(gòu)、公稱抗拉強(qiáng)度為1 400 MPa 的鋼絲繩,鋼絲繩破斷力P=(1 400×1 568.43/1 000)kN=2 195.8 kN[4],考慮鋼絲繩之間荷載不均勻系數(shù)α 按6×37 結(jié)構(gòu)鋼絲繩取0.82,鋼絲繩的安全系數(shù)K 按機(jī)動(dòng)起重設(shè)備取6,則
單個(gè)履帶吊最大吊裝質(zhì)量Q 取180.5 t(含鋼絲繩1 t、吊鉤6.8 t),按2 個(gè)吊點(diǎn)平均承受構(gòu)件荷載,每個(gè)吊點(diǎn)按4 根鋼絲繩計(jì)算(鋼絲繩采用單根繞環(huán)),鋼絲繩與水平面的夾角θ 按不小于60°考慮,則鋼絲繩內(nèi)力為
滿足要求。
在現(xiàn)場吊裝區(qū)域內(nèi),原道路路面能夠滿足25 t/m2的耐壓力要求,綠化帶及其他吊裝區(qū)域需經(jīng)過回填處理,以滿足施工要求。
取500 t 汽車吊吊裝跨徑32 m 預(yù)制混凝土小箱梁為最不利工況進(jìn)行計(jì)算。吊裝時(shí),500 t 汽車吊自重質(zhì)量約為96 t,500 t 汽車吊配重質(zhì)量為100 t,梁板最重梁的質(zhì)量為172.7 t。采用雙機(jī)抬吊,每臺汽車吊考慮按照3 個(gè)均勻支腿受力,故單個(gè)支腿受力(172.7/2+96+100)t/3=94.12 t,鋪設(shè)2.5 m×2.5 m路基板,則P=94.12 t/(2.5 m×2.5 m)=15.06 t/m2(對應(yīng)壓強(qiáng)為148kPa)吊裝時(shí),需滿足要求。
嚴(yán)禁在吊起的構(gòu)件上行走或站立,不得用起重機(jī)載運(yùn)人員,不得在構(gòu)件上堆放或懸掛零星物件。箱梁起吊架設(shè)過程中,吊臂及吊裝構(gòu)件投影下部不得站人,作業(yè)人員需系好安全帶,安全帶與已架設(shè)好的箱梁翼板外露U 型鋼筋連接,或就近與梯籠主龍骨連接。梯籠設(shè)置在蓋梁側(cè)面或者蓋梁前端,采用鋼管扣件與立柱抱箍連接,每2 節(jié)(不超過6 m)設(shè)置一道。
由于施工區(qū)域位于現(xiàn)狀省道上,地面交通復(fù)雜,車流量較大,因此施工前應(yīng)實(shí)地調(diào)查吊裝作業(yè)段的交通情況,制定臨時(shí)交通導(dǎo)改封道方案,并和交警部門提前對接。計(jì)劃將單側(cè)封閉交通段臨時(shí)導(dǎo)改到圍擋范圍內(nèi)的便道,與另一側(cè)交通流采用水馬分隔,從而確保交通組織保持順暢,合理設(shè)置施工圍擋及置各種交通指示標(biāo)志,引導(dǎo)車輛合理分流,做好應(yīng)急物資準(zhǔn)備,隨時(shí)應(yīng)對在交通改道過程中可能發(fā)生的各類緊急事故。
本工程項(xiàng)目通過城市高架箱梁雙機(jī)協(xié)同吊裝進(jìn)行施工,該施工方法的成功應(yīng)用確保了箱梁吊裝施工的安全穩(wěn)定性。同時(shí),為后續(xù)類似工程提供了寶貴經(jīng)驗(yàn),在后續(xù)類似城市高架箱梁吊裝中能起到參考作用。