高壓線下預(yù)制梁板吊裝施工技術(shù)分析

王忠林，張少露，李小妮

（平度市水利水產(chǎn)局，山東 青島 266700）

1 工程概況及周邊環(huán)境

海西路跨風(fēng)河橋位于海西路K5+847—K5+947處，沿道路中心線方向跨徑布置為5×20=100 m，垂直于道路中心線方向橋梁主體結(jié)構(gòu)寬度約47.8 m；根據(jù)道路設(shè)計(jì)橋梁兩側(cè)各拼寬約12 m。上部結(jié)構(gòu)采用20 m 先張法預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁，全橋共包含中板95 塊，邊板20 塊。

在海西路跨風(fēng)河橋兩側(cè)存在多條高壓線。其中，橋東側(cè)為110 kV 莊口線1 組，位于右幅拼寬橋正上方，最低位置距離橋面約1 9.2 2 m，距離河底約27.90 m；橋西側(cè)為110 kV 張莊線1 組、110 kV 張成甲線1 組，位于左幅拼寬橋正上方，最低位置距離橋面約11.67 m，距離河底約20.25 m；10 kV 肖家莊線自來水支線1 組位于左幅拼寬橋斜上方，最低位置距離橋面約9.52 m，距離河底約18.10 m，距離左幅拼寬橋外邊緣6.20～18.32 m；通信線1 組位于左幅拼寬橋正上方，最低位置距離橋面約4.84 m，距離河底約13.42 m。

2 高壓線下安全距離控制

根據(jù)JGJ 33—2012《建筑機(jī)械使用安全技術(shù)規(guī)程》[1]、JGJ 46—2005《施工現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)用電安全技術(shù)規(guī)范》[2]及GB 50194—2014《建設(shè)工程施工現(xiàn)場(chǎng)供用電安全規(guī)范》[3]，10 kV 高壓線垂直方向安全距離為3 m，水平方向安全距離為2 m；110 kV 高壓線垂直方向安全距離為6 m，水平方向安全距離為6 m。

海西路跨風(fēng)河橋東側(cè)：110 kV 高壓線距河底最小垂直距離約27.9 m，安全距離為6 m，所以機(jī)械設(shè)備在河底施工時(shí)按21.9 m 安全高度進(jìn)行控制；110 kV 高壓線距橋面最小垂直距離約19.22 m，安全距離為6 m，所以機(jī)械設(shè)備在橋面施工時(shí)按13.22 m 安全高度進(jìn)行控制。

海西路跨風(fēng)河橋西側(cè)：110 kV 高壓線距河底最小垂直距約20.25 m，安全距離為6 m；10 kV 高壓線距離河底最小垂直距離約18.1 m，安全距離為3 m；通信線最低位置距離河底約13.42 m。故機(jī)械設(shè)備在河底施工按13.42 m 安全高度進(jìn)行控制。110 kV 高壓線距橋面最小垂直距離約11.67 m，安全距離為6 m；通信線最低位置距離橋面約4.84 m。故機(jī)械設(shè)備在橋面施工時(shí)按4.84 m 安全高度進(jìn)行控制，并且10 kV 高壓線距離左幅拼寬橋外邊緣6.20～18.32 m，因此機(jī)械設(shè)備在橋面施工時(shí)，還需與10 kV 高壓線保持2 m 安全距離，即最多只能延伸至拼寬橋外4.20～16.32 m。

3 架梁方案比選分析

為保證高壓線下施工安全，在不拆遷高壓線及通信線的情況下，完成梁板架設(shè)任務(wù)。通過對(duì)梁板架設(shè)的機(jī)械進(jìn)行調(diào)查后，汽車起重機(jī)因吊臂伸出長(zhǎng)度、吊臂升起高度等不可控因素太多，為保證梁板架設(shè)的安全性，因此排除采用汽車起重機(jī)架設(shè)梁板的方案。因拼寬橋附近組裝架橋機(jī)需半幅調(diào)流，汽車起重機(jī)支立位置需避讓110 kV 高壓線及東西向橫過路10 kV 高壓線，組裝完成后在橫移至橋臺(tái)后側(cè)時(shí)需拆除交通標(biāo)志、視頻監(jiān)控、路燈、設(shè)施帶、綠化帶等，且架橋機(jī)組裝后總高為橋面以上6.8 m，經(jīng)改裝后可降至6 m，不滿足左幅拼寬橋橋面機(jī)械作業(yè)最低高度4.84 m 的安全高度要求，因此排除架橋機(jī)架設(shè)梁板方案。

履帶式起重機(jī)可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)起重高度選擇主臂長(zhǎng)度，選擇后主臂長(zhǎng)度固定。機(jī)械設(shè)備在河底進(jìn)行起重吊裝時(shí)，安全施工距離可選用13.42 m 的控制高度作為選擇起重機(jī)型號(hào)的其中一項(xiàng)控制參數(shù)。

4 履帶式起重機(jī)型號(hào)選擇

4.1 相關(guān)數(shù)據(jù)

左幅河底高程為2.92 m，蓋梁頂高程為9.957 m，擋塊高度為0.3 m，梁板長(zhǎng)度為19.96 m、高度為0.95 m、寬度為0.995 m，單片梁板最大起吊質(zhì)量為31.2 t。

起重機(jī)吊臂末端滑輪中心至吊鉤中心距離為2.5～3.0 m，回轉(zhuǎn)中心至河底高度為2.0 m。

4.2 起吊高度與安全距離

單機(jī)吊裝時(shí)，梁板長(zhǎng)度為19.96 m，鋼絲繩與構(gòu)件間最小夾角為45°，所以吊鉤至梁板頂面的鋼絲繩垂方向高度為19.96/2=9.98 m。在保證被吊裝的梁板能順利越過蓋梁擋塊的情況下，擋塊頂至吊臂末端滑輪中心距離為2.5+9.98+0.95+（9.957+0.3－2.92）=20.767 m時(shí)，21.900 m（右幅）＞20.767 m＞13.420 m（左幅），左幅不滿足安全吊裝高度條件，右幅滿足單機(jī)吊裝方案。所以，本方案主要研究左幅梁板架設(shè)情況，滿足左幅梁板架設(shè)的方案可同時(shí)滿足右幅梁板架設(shè)。

通過上述計(jì)算，左幅梁板需用2 臺(tái)起重機(jī)抬吊[4]的方式進(jìn)行架設(shè)，所以每臺(tái)起重機(jī)吊重為31.2/2=15.6 t。同時(shí)，為保證梁板吊裝時(shí)的安全，采用捆綁的吊裝方式，因梁寬為0.995 m，鋼絲繩與構(gòu)件間最小夾角為45°，梁板頂至吊鉤間鋼絲繩垂直高度為0.995/2≈0.5 m，可根據(jù)實(shí)際情況選擇0.5～1.0 m。在保證被吊裝的梁板能順利越過蓋梁擋塊的情況下，擋塊頂至吊臂末端滑輪中心距離為2.5+1.0+0.95+（9.957+0.3－2.92）=11.787 m 時(shí)，21.90 m（右幅）＞13.42 m（左幅）＞11.787 m，左幅、右幅滿足安全吊裝高度，故2臺(tái)起重機(jī)抬吊的方案可行。

4.3 吊裝驗(yàn)算

4.3.1 最大吊裝荷載計(jì)算

最大吊裝荷載公式為：

式（1）中：k為動(dòng)荷載系數(shù)，取1.1；Q1為被吊物體質(zhì)量；q為吊鉤及吊具質(zhì)量。

75 t 履帶式起重機(jī)吊鉤分為2 種，即75 t 和30 t，質(zhì)量分別為730 kg 和340 kg，取q=1 t，所以Q=k（Q1+q）=1.1×（31.2+1）=35.42 t。

4.3.2 吊點(diǎn)捆綁與吊繩驗(yàn)算

為保證起重機(jī)作業(yè)安全幅度，吊點(diǎn)設(shè)在距梁端1 m處，千斤繩單繩回頭合雙，兜托梁底起吊。

空心板梁吊裝時(shí)控制吊繩與梁面夾角不小于45°，則每根吊繩受力為：

吊裝千斤繩選用6×37－39.0 mm，公稱抗拉強(qiáng)度為1 700 MPa，查閱可知它的鋼絲破斷拉力總和為959.5 kN，6×37+1 鋼絲繩折減系數(shù)為0.82、安全系數(shù)取6 時(shí)，其許用拉力為959.5×0.82/6=131 kN＞122.72 kN，安全。

4.4 50 t 和75 t 履帶式起重機(jī)比選分析

根據(jù)起吊質(zhì)量、起吊高度等選擇履帶式起重機(jī)型號(hào)。根據(jù)相應(yīng)參數(shù)，現(xiàn)僅對(duì)50 t 及75 t 履帶式起重機(jī)進(jìn)行比選。

4.4.1 采用50 t 履帶式起重機(jī)

查閱50 t 履帶式起重機(jī)性能參數(shù)表，當(dāng)主臂長(zhǎng)為13 m，工作半徑為7 m 時(shí)：起質(zhì)量為19.74 t，起吊載荷按額定起質(zhì)量的80%計(jì)算，即19.74×80%=15.792 t。吊臂末端滑輪中心至回轉(zhuǎn)中心垂直高度為，吊臂末端滑輪中心至河底垂直高度為10.95+2=12.95 m＞11.787 m，主臂工況仰角為cos-1（7/13）≈57°，78°＞57°＞45°，滿足要求。

用2 臺(tái)履帶式起重機(jī)進(jìn)行梁板架設(shè)時(shí)，每臺(tái)起重機(jī)的起質(zhì)量為31.2/2=15.6 t。15.792 t＞15.6 t，處于極限狀態(tài)，安全系數(shù)低。

當(dāng)主臂長(zhǎng)為13 m，工作半徑為6 m 時(shí)：起質(zhì)量為24.7 t，起吊載荷按額定起質(zhì)量的80%計(jì)算，即24.7×80%=19.76 t＞15.6 t，滿足要求。吊臂末端滑輪中心至回轉(zhuǎn)中心垂直高度為，吊臂末端滑輪中心至河底垂直高度為11.5 3+2=1 3.5 3 m ＞11.787 m，但13.53 m＞13.42 m（通信線至河底距離），履帶式起重機(jī)負(fù)載行走時(shí)不滿足要求。

4.4.2 采用75 t 履帶式起重機(jī)

當(dāng)主臂長(zhǎng)為13 m，工作半徑為7 m 時(shí)：起質(zhì)量為33.5 t，起吊載荷按額定起質(zhì)量的80%計(jì)算，即33.5×80%=26.8 t＞15.6 t，滿足要求。吊臂末端滑輪中心至回轉(zhuǎn)中心垂直高度為，吊臂末端滑輪中心至河底垂直高度為10.9 5+2=1 2.95 m ＞11.787 m，且12.95 m＜13.42 m（通信線至河底距離），滿足要求。起吊時(shí)吊臂末端至110 kV 高壓線最低點(diǎn)距離為20.25－12.95=7.3 m；卸車時(shí)吊臂末端至10 kV 高壓線最低點(diǎn)距離為18.10－12.95=5.15 m＞3 m（10 kV高壓線安全距離），卸車時(shí)在安全距離范圍內(nèi)。

當(dāng)主臂長(zhǎng)為13 m，工作半徑為8 m 時(shí)：起質(zhì)量為27.6 t，起吊載荷按額定起質(zhì)量的80%計(jì)算，即27.6×80%=22.08 t＞15.6 t，滿足要求。吊臂末端滑輪中心至回轉(zhuǎn)中心垂直高度為，吊臂末端滑輪中心至河底垂直高度為10.2 5+2=1 2.25 m ＞11.787 m，且12.25 m＜13.42 m（通信線至河底距離），滿足要求。起吊時(shí)吊臂末端至110 kV 高壓線最低點(diǎn)距離為20.25－12.25=8.0 m；卸車時(shí)吊臂末端至10 kV 高壓線最低點(diǎn)距離為18.10－12.25=5.85 m＞3 m（10 kV高壓線安全距離），卸車時(shí)在安全距離范圍內(nèi)。

4.5 75 t 履帶式起重機(jī)的優(yōu)勢(shì)

經(jīng)過比選后，選擇2 臺(tái)75 t 履帶式起重機(jī)進(jìn)行左幅梁板的架設(shè)。相比于50 t 履帶式起重機(jī)，75 t 履帶式起重機(jī)的優(yōu)勢(shì)在于：相同起質(zhì)量情況下，作業(yè)半徑更大；履帶前端距構(gòu)筑物較遠(yuǎn)，機(jī)動(dòng)范圍大；相同作業(yè)半徑時(shí)，起重的安全系數(shù)更大，作業(yè)更安全，更便于在場(chǎng)地內(nèi)負(fù)載行走。

5 采用輔助儀器控制安全距離

5.1 激光測(cè)距儀

采用SW-1000A 激光測(cè)距儀，在吊裝過程中可實(shí)時(shí)觀測(cè)吊車起重臂末端與高壓線之間的垂直距離，避免吊臂末端侵入高壓線安全范圍，如圖1、圖2 所示。

圖1 吊臂末端距離觀測(cè)點(diǎn)垂直距離（15.6 m）

圖2 高壓線距離觀測(cè)點(diǎn)垂直距離（26.4 m）

5.2 近電感應(yīng)報(bào)警器

近電感應(yīng)報(bào)警器分為發(fā)射器和接收器。發(fā)射器置于吊車臂最頂端，高壓傳感器天線內(nèi)置在發(fā)射器盒子正上方，所以發(fā)射器要求垂直安裝，發(fā)射器外殼裝有4個(gè)磁鐵，直接吸在安裝位置上即可；接收器放置在吊車駕駛室內(nèi)。

發(fā)射器可以調(diào)節(jié)靈敏度，靈敏度分為高、中、低3擋。靈敏度調(diào)置在高擋時(shí)，距離高壓線15 m 時(shí)報(bào)警；靈敏度調(diào)置在中擋時(shí)，距離高壓線10 m 時(shí)報(bào)警；靈敏度調(diào)置在低擋時(shí)，距離高壓線5 m 時(shí)報(bào)警。

發(fā)射器和接收器安裝完成后，打開電源開關(guān)。汽車吊吊臂距離高壓線的距離達(dá)到設(shè)置要求時(shí)，發(fā)射器會(huì)發(fā)出連續(xù)的嘟嘟聲，接收器喇叭發(fā)出“有電危險(xiǎn)，請(qǐng)注意安全”的警告聲。

6 結(jié)束語

高壓線下吊裝工作具有一定的危險(xiǎn)性，因此在施工前，要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行合理的部署、分析，編制施工方案并做好極端工況下的應(yīng)急預(yù)案。同時(shí)結(jié)合雙機(jī)抬吊的技術(shù)特點(diǎn)和注意事項(xiàng)，對(duì)作業(yè)人員進(jìn)行安全技術(shù)交底，全程派專職安全員進(jìn)行監(jiān)督，施工過程中一定要保證機(jī)械頂與高壓線底的安全距離，避免發(fā)生安全事故，從而順利完成吊裝作業(yè)[5]。