裝配式高樁架管橋預(yù)制面板吊裝新工藝研究

趙冬冬

（中鐵廣州工程局集團(tuán)有限公司，廣東 廣州 511457）

自21 世紀(jì)初期，在我國(guó)華東沿海區(qū)域，開始嘗試采用裝配化技術(shù)進(jìn)行高樁梁板式碼頭施工[1]。裝配化技術(shù)將高樁梁板式架管橋部分現(xiàn)澆構(gòu)件改為先在預(yù)制場(chǎng)預(yù)制，再運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝施工，可有效提高構(gòu)件制作質(zhì)量、安裝進(jìn)度以及減小環(huán)境污染[2-4]。近年來，我國(guó)裝配化技術(shù)在高樁梁板式碼頭中得到了廣泛應(yīng)用，水運(yùn)工程裝配化率所占比例逐年上升[5-6]。目前，國(guó)內(nèi)高樁梁板式碼頭面板安裝施工通常采用陸地履帶吊或起重船吊裝方案，常規(guī)吊裝工藝存在施工效率低、周期長(zhǎng)、設(shè)備租賃成本高、易阻撓施工便道交通、海上吊裝安全風(fēng)險(xiǎn)高等問題，不適用于工期壓力大、施工場(chǎng)地受限的近海水運(yùn)工程[7-8]。因此，有必要研究一種適用于裝配式高樁梁板式架管橋預(yù)制面板快速吊裝新工藝。

為了解決施工成本及吊裝效率問題，結(jié)合高樁梁板式架管橋特點(diǎn)，創(chuàng)造性提出了一種履帶吊駐位鋼平臺(tái)吊裝預(yù)制面板新工藝。本文結(jié)合連云港徐圩港區(qū)液體散貨泊位區(qū)架管橋施工實(shí)際案例，介紹了履帶吊駐位鋼平臺(tái)吊裝新工藝原理，并將新工藝與常規(guī)工藝進(jìn)行了對(duì)比分析，評(píng)估出新工藝在裝配式高樁架管橋上應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)與適用性，以期為類似工程提供參考與借鑒。

1 工程概況

徐圩港區(qū)液體散貨泊位區(qū)應(yīng)急消防通道及綜合管網(wǎng)高樁裝配式架管橋位于近海潮間帶淺水區(qū)。架管橋采用水上高樁梁板式結(jié)構(gòu)，呈直線型布置。樁基采用灌注樁，樁基上獨(dú)立設(shè)置現(xiàn)澆樁帽，樁帽頂部采用裝配化技術(shù)安裝預(yù)制縱橫梁及預(yù)制面板?？v橫梁通過外露鋼筋焊接澆筑聯(lián)結(jié)成井字型整體，預(yù)制面板安裝在縱橫梁頂部，預(yù)制面板間利用外露鋼筋連接為整體。預(yù)制面板間板縫、面層采用現(xiàn)澆方式澆筑成疊合面層。預(yù)制縱橫梁及預(yù)制面板分為跨中及懸臂端兩部分。

架管橋整體寬度為15.9 m，鋼棧橋?qū)? m，背離鋼棧橋側(cè)懸臂面板重達(dá)11 t，水平吊距近21 m，需要采用95 t 以上大型履帶吊機(jī)方能滿足吊裝要求。而95 t 履帶吊履帶寬度達(dá)7 m，履帶吊駐位在鋼棧橋上易造成橋面通道阻塞，導(dǎo)致無(wú)法會(huì)車。履帶吊自重及起重構(gòu)件重量對(duì)鋼棧橋結(jié)構(gòu)承載力提出更高的要求，需對(duì)鋼棧橋采取結(jié)構(gòu)加強(qiáng)措施，極大增加了材料費(fèi)用。高樁梁板式架管橋結(jié)構(gòu)如下圖1 所示。

圖1 高樁梁板式架管橋結(jié)構(gòu)圖

2 駐位鋼平臺(tái)設(shè)計(jì)

結(jié)合裝配式高樁梁板式架管橋結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，利用樁帽現(xiàn)澆節(jié)點(diǎn)作為鋼平臺(tái)支腿駐位點(diǎn)，設(shè)計(jì)出一款帶支腿的履帶吊駐位鋼平臺(tái)。鋼平臺(tái)結(jié)構(gòu)主要由箱體與支腿組成，采用鋼板及工字鋼將各箱體連接成支撐框架體系。箱體高度設(shè)計(jì)為635 mm，支腿高度設(shè)計(jì)為520 mm，支腿高度高出樁帽頂預(yù)留鋼筋長(zhǎng)度，保證支腿與鋼筋不發(fā)生碰撞。

根據(jù)排架間距，制作三個(gè)履帶吊駐位鋼平臺(tái)，分別為9 m 標(biāo)準(zhǔn)跨與4 m 非標(biāo)準(zhǔn)跨鋼平臺(tái)，兩種長(zhǎng)度與主體結(jié)構(gòu)跨度保持一致。標(biāo)準(zhǔn)跨鋼平臺(tái)尺寸為9 m×6.39 m×1.15 m（2 個(gè)），非標(biāo)準(zhǔn)跨鋼平臺(tái)尺寸為4 m×6.39 m×1.15 m（1 個(gè)）。為了便于運(yùn)輸及拼裝，將鋼平臺(tái)沿架管橋縱軸線分為兩片，現(xiàn)場(chǎng)通過螺栓連接為整體。兩種類型的駐位鋼平臺(tái)結(jié)構(gòu)如下圖2 所示。

圖2 駐位鋼平臺(tái)結(jié)構(gòu)圖

履帶吊駐位鋼平臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)拼裝流程分別為鋼平臺(tái)拆解運(yùn)輸、鋼平臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)拼裝、鋼平臺(tái)吊裝駐位、吊設(shè)履帶吊機(jī)就位鋼平臺(tái)、履帶吊吊裝預(yù)制面板?，F(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)跨鋼平臺(tái)吊裝如下圖3 所示。

圖3 鋼平臺(tái)吊裝

3 預(yù)制面板吊裝新工藝

在綜合管網(wǎng)主管廊工程段兩端的高樁樁帽節(jié)點(diǎn)處吊裝鋼平臺(tái)。架管橋預(yù)制面板從管廊端部開始逐跨推進(jìn)吊裝。履帶吊駐位鋼平臺(tái)上吊裝架管橋預(yù)制面板構(gòu)件流程如下圖4 所示。

圖4 預(yù)制面板吊裝工藝流程

架管橋全線共44 個(gè)結(jié)構(gòu)段，每個(gè)結(jié)構(gòu)段含9 個(gè)排架，標(biāo)準(zhǔn)排架間距均為9 m，結(jié)構(gòu)段之間排架間距為4 m。因此，一個(gè)結(jié)構(gòu)段含8 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)段與1 個(gè)非標(biāo)準(zhǔn)段。在標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)段一次性安裝兩塊標(biāo)準(zhǔn)跨鋼平臺(tái)，分別就位在第一跨與第二跨上。兩塊鋼平臺(tái)就位后通過螺栓緊固連接形成整體吊裝平臺(tái)。預(yù)制面板吊裝工藝流程如下：

（1）運(yùn)輸車輛將預(yù)制面板運(yùn)送至鋼棧橋指定喂板位置。

（2）履帶吊駐位在第一跨鋼平臺(tái)上，將所能覆蓋的跨中面板及懸臂面板吊裝就位。

（3）履帶吊前進(jìn)駐位至第二跨鋼平臺(tái)上。拆卸鋼平臺(tái)連接螺栓，使用履帶吊將第一跨鋼平臺(tái)吊裝周轉(zhuǎn)至第三跨結(jié)構(gòu)段位置處。

（4）履帶吊裝在第二跨平臺(tái)上繼續(xù)吊裝所能覆蓋的預(yù)制面板。

在遇到結(jié)構(gòu)段分縫位置時(shí)，吊換4 m 跨鋼平臺(tái)作為駐位鋼平臺(tái)。循環(huán)上述（2）～（4）步進(jìn)行流水作業(yè)施工，依次完成全線架管橋預(yù)制面板吊裝。

采用履帶吊駐位鋼平臺(tái)吊裝新工藝，運(yùn)輸車輛可不中斷連續(xù)運(yùn)輸預(yù)制面板，保證喂板的及時(shí)性。同時(shí)，不占用過多的鋼棧橋空間。履帶吊駐位鋼平臺(tái)吊裝預(yù)制面板吊裝工序如下圖5 所示。

圖5 預(yù)制面板吊裝工序

4 預(yù)制面板吊裝工藝對(duì)比

高樁梁板式架管橋橋面板吊裝常規(guī)方法采用鋼棧橋上履帶吊安裝以及水上起重船安裝。采用鋼棧橋上履帶吊安裝預(yù)制面板，通常需采用運(yùn)輸車將預(yù)制面板運(yùn)送至鋼棧橋吊運(yùn)現(xiàn)場(chǎng)，再通過駐位在鋼棧橋上的履帶吊進(jìn)行吊裝。履帶吊駐位在鋼棧橋上，顯著增加了鋼棧橋載荷，且履帶吊大范圍占用鋼棧橋通道，易造成運(yùn)輸通道會(huì)車?yán)щy以及造成交通安全事故。

采用水上起重船吊裝預(yù)制面板，起重船船體垂直架管橋擺放，由錨艇拋錨至合理位置定位。起重船舶吃水較深，在近海淺水區(qū)作業(yè)，需對(duì)海底進(jìn)行疏浚。起重船進(jìn)場(chǎng)費(fèi)用高、耗油量大，易受海況（風(fēng)浪、水流）影響，安全問題突出，船機(jī)沖撞架管橋樁基事故頻發(fā)。

為緩解鋼棧橋通道交通壓力及荷載壓力、在保證安裝效率及施工安全前提下減少費(fèi)用投入，提出了履帶吊駐位鋼平臺(tái)安裝預(yù)制面板的吊裝方法。通過收集各吊裝工藝指標(biāo)參數(shù)，綜合對(duì)比分析，確定履帶吊駐位鋼平臺(tái)吊裝預(yù)制面板新工藝的可行性。各預(yù)制面板吊裝工藝評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)比分析如下表1 所示。

表1 預(yù)制面板吊裝工藝對(duì)比分析

由上表1 各吊裝工藝對(duì)比分析可知，相對(duì)傳統(tǒng)吊裝工藝，履帶吊駐位鋼平臺(tái)吊裝預(yù)制面板實(shí)施效率高，鋼平臺(tái)周轉(zhuǎn)快，不受施工場(chǎng)地條件限制，且適用于長(zhǎng)線型碼頭、風(fēng)大浪急等惡劣海況地區(qū)。該吊裝工藝在安全、進(jìn)度、成本等方面優(yōu)勢(shì)明顯，對(duì)類似近海工程結(jié)構(gòu)施工具有較好的適應(yīng)性。

5 結(jié)語(yǔ)

結(jié)合近海高樁梁板式架管橋結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，利用樁帽現(xiàn)澆節(jié)點(diǎn)作為鋼平臺(tái)支腿駐位點(diǎn)，架設(shè)自研鋼平臺(tái)作為履帶吊駐位平臺(tái)進(jìn)行預(yù)制面板吊裝。本吊裝新工藝，打破了傳統(tǒng)預(yù)制面板安裝方式，吊裝靈活性高，不占用鋼棧橋通道，避免了通道通行及承載壓力，減小了工序交叉施工影響，解決了吊裝水平吊距遠(yuǎn)的問題，極大提高了預(yù)制橋面板吊裝效率。新工藝特別適用于長(zhǎng)線型碼頭、施工場(chǎng)地條件受限較大、風(fēng)大浪急等惡劣海況地區(qū)工程，對(duì)類似工程結(jié)構(gòu)施工具有良好的適用性。因此，履帶吊駐位鋼平臺(tái)吊裝預(yù)制面板新工藝具有一定的借鑒性、普適性以及推廣性。