基于受限環(huán)境的箱梁吊裝施工技術(shù)研究

摘" 要：在工程建設(shè)過程中，經(jīng)常面臨在施工空間受限的條件下開展箱梁吊裝作業(yè)的問題。為解決此類問題，該文以大源28線欄桿堰橋為依托，首先對箱梁吊裝過程進(jìn)行受力計算，然后介紹箱梁吊裝工藝流程，最后重點闡述箱梁的具體吊裝工藝技術(shù)。結(jié)果表明，在施工空間受限的情況下，可利用鋼導(dǎo)梁作為箱梁的暫存平臺，并配合雙機(jī)抬吊共同完成箱梁的架設(shè)工作，希望該施工技術(shù)可以為今后類似工程提供參考。

關(guān)鍵詞：受限環(huán)境；小箱梁；鋼導(dǎo)梁；雙機(jī)抬吊；箱梁吊裝

中圖分類號：U445.4" " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2023）16-0174-04

Abstract： In the process of engineering construction， there often exist the problem of carrying out box girder hoisting operation in a restricted environment for construction. Thus， based on the Dayuan 28 railing Weir bridge， this paper first calculates the force in the hoisting process of the box girder， then introduces the hoisting process of the box girder， and finally focuses on the specific hoisting technology of the box girder. The results show that when the construction space is limited， the steel guide beam can be used as the temporary storage platform of the box girder， and the erection of the box girder can be completed with double-machine lifting. It is hoped that this construction technology can provide reference for similar projects in the future.

Keywords： restricted environment; small box girder; steel guide beam; double-machine lifting; box birder lifting

目前國內(nèi)不少工程人員對于受限環(huán)境下的吊裝施工技術(shù)開展了相關(guān)研究。其中，張廣義[1]以常熟三環(huán)北路高架橋下A匝道第7聯(lián)為例，通過選用流動吊代替?zhèn)鹘y(tǒng)汽車吊，以降低吊臂最高點距吊鉤距離的方法，成功解決了低凈空下鋼箱梁吊裝難題。葉建榮等[2]以廣花項目某標(biāo)段4號天橋為例，通過采取2臺隨車吊和1臺汽車吊協(xié)同抬吊的吊裝方案，解決了橋下凈高受限對吊裝過程的不利影響。劉曉蘋等[3]以上海市中環(huán)線虹梅路立交節(jié)點為例，采用了一種利用現(xiàn)狀老橋進(jìn)行高空無支架搭設(shè)的施工技術(shù)，解決了鋼箱梁吊裝時施工場地空間狹小的問題。孫彬彬[4]以成安渝大道橋梁工程為例，對吊裝臨時支架的搭設(shè)、設(shè)備的選用及吊裝施工要點進(jìn)行詳細(xì)的分析，以探尋復(fù)雜環(huán)境下的鋼箱梁吊裝施工技術(shù)。龔政等[5]以十堰市文化廣場過街工程為例，通過采用節(jié)段拼接、整體吊裝的施工方法，為城區(qū)復(fù)雜環(huán)境下人行天橋鋼結(jié)構(gòu)吊裝提供了寶貴的經(jīng)驗。

1" 工程概況及周邊環(huán)境

大源28線欄桿堰橋位于成都市高新南區(qū)，孔跨布置為1×40 m，橋梁全寬20 m，全長48 m，斜交25°。橋梁上部結(jié)構(gòu)為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，采用預(yù)制簡支小箱梁，梁高為2.02 m，邊梁寬2.85 m，中梁寬2.4 m，濕接縫寬0.94 m，該橋橫橋向由2片邊梁+4片中梁組成。下部結(jié)構(gòu)橋臺采用樁柱式臺，基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。由于簡支小箱梁吊裝時，原河道正值豐水期并且原有場地兩邊較狹窄，不能侵占既有農(nóng)田，故利用鋼導(dǎo)梁及雙機(jī)抬吊完成小箱梁吊裝作業(yè)。小箱梁中梁及邊梁橫截面分別如圖1、圖2所示。

2" 設(shè)備選型

根據(jù)工程現(xiàn)場實際情況，本橋梁采用2臺350 t汽車起重機(jī)及鋼雙導(dǎo)梁完成箱梁吊裝工作，350 t起重機(jī)工況選擇：主臂長度26 m，回轉(zhuǎn)半徑（幅度）8 m。本次箱梁吊裝采用鋼雙導(dǎo)梁過跨，鋼導(dǎo)梁采用組合桁架式架橋機(jī)HDJQ40 m-160T主梁段結(jié)構(gòu)形式，根據(jù)本項目橋梁跨度定制加工，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)長12 m×3節(jié)，非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)3 m×1節(jié)（定制加工），單片成品鋼導(dǎo)梁加工尺寸（底寬×高×長）為1.2 m×2.5 m×39 m，總起重量160 t。鋼雙導(dǎo)梁為三角桁架式結(jié)構(gòu)，軌道間距1.6 m，其上安裝軌道鋼平小車。鋼導(dǎo)梁單片重約20 t，總重約40 t。本工程箱梁單片最大自重168 t，縱移過跨時，鋼雙導(dǎo)梁承受箱梁自重的1/2（即84 t），84 t（實際）＜160 t（額定），故該型號架橋機(jī)主梁作鋼導(dǎo)梁能滿足箱梁過跨要求。

3" 吊裝受力計算

3.1" 鋼導(dǎo)梁起重受力計算

本工程單片鋼導(dǎo)梁重量為20 t，鋼絲繩和吊鉤重量共計2 t，則鋼導(dǎo)梁起重受力計算如下

P1=（P2+P3）×K1？燮0.8P0 ，（1）

式中：P1為起重機(jī)實際吊重（t）；P2為單片鋼導(dǎo)梁重量（t）；P3為吊鉤頭、鋼絲繩總重量（t）；K1為動載系數(shù)；P0為起重機(jī)額定吊重。

在本工程中，P2取20 t，P3取2 t，K1取1.1，P0取32 t，則P1=（20+2）×1.1=24.2 t≤32×80%=25.6 t。綜上所述，選擇350 t汽車起重機(jī)滿足單機(jī)的起吊載荷不得超過允許載荷的80％，滿足施工要求。

3.2" 起重量計算

本橋箱梁邊梁（最重），單片總質(zhì)量168 t，則起重重量計算如下

Q主×K2？叟（Q1+Q2）×K3/2，（2）

（Q主+Q副）×K4？叟（Q1+Q2），（3）

式中：Q主、Q副分別為2臺起重機(jī)在一定工作半徑內(nèi)的起重重量；Q1為箱梁重量（t）；Q2為吊具重量（t）；K3為動荷載系數(shù)；K2、K4都為起重降低系數(shù)。

在本工程中，根據(jù)350 t汽車起重機(jī)起重參數(shù)可得Q主=Q副=126 t，K2、K3、K4分別取0.8、1.1、0.75；Q1、Q2分別取168 t、2 t，則126×0.8=100.8≥（168+2）×1.1/2=93.5 t，滿足單臺起重機(jī)載荷不得超過額定起重量的80%的規(guī)定，（126+126）×0.75=189 t≥（93.5+93.5）=187 t，滿足雙機(jī)抬吊實際載荷不超過2臺起重機(jī)在該工況下額定起重量75%的規(guī)定。

3.3" 地基承載力計算

350 t汽車起重機(jī)吊臂旋轉(zhuǎn)至正對其中1條支腿時，彎矩產(chǎn)生的地基反作用力最大，此時為最不利地基承載力工況（圖3）。

1）吊臂旋轉(zhuǎn)至正對其中1條支腿時彎矩產(chǎn)生了地基反作用力，利用圖中所有力分別對點A的力矩代數(shù)和為零的條件可求解

F1=■×g。（4）

2）地基反作用力（按最不利情況下，3條支腿受力）

F=■×F1。（5）

3）每條支腿的地基承載力

P=■，（6）

式中：G1為汽車起重機(jī)全工況重量（t）；G2為一半箱梁重量（t）；G3為配重（t）；G4為吊具重量；G5為4塊路基箱總重量；Li（i=1，2……）為作用力分別對矩心A的力臂；F1為彎矩產(chǎn)生的地基反作用力；F為地基反作用力；P為每條支腿的地基承載力；A為支腿腳路基箱面積。

在本工程中，汽車起重機(jī)全工況重量G1取84 t，一半箱梁重量G2取84 t，配重G3取107 t，吊具重量G4取1 t，4塊路基箱總重量G5取12 t。構(gòu)件起吊工作半徑8 m，支腿全展開9 m×9 m，支腿腳路基箱A=2 m×2 m。

F1=■×9.8=276.04 kN，

F=■+276.04=1 216.84 kN，

P=■=304.21 kPa。

根據(jù)計算結(jié)果，要求地基承載力不小于304.21 kPa。根據(jù)上述計算結(jié)果，吊裝區(qū)域場地地基承載力要求為：回填厚度按30 cm分層夯填，每層夯填壓實度委托檢測單位進(jìn)行檢測，并要求壓實度達(dá)95%，吊裝區(qū)域場地回填完成后，在吊裝施工前采用重型觸探儀對施工場地進(jìn)行地基承載力檢測。

3.4" 鋼絲繩受力及強(qiáng)度計算

箱梁吊裝采用雙鋼絲繩捆綁式兜吊，吊裝單根鋼絲繩的拉力應(yīng)滿足以下公式

T=■？燮SP/K5，（7）

SP=K6×ΣSi ，（8）

式中：T為每根鋼絲繩的受拉力；G為單臺起重機(jī)起重載荷；N為吊索根數(shù)；β為鋼絲繩與箱梁水平夾角；SP為鋼絲繩的破斷拉力；K5為鋼絲繩的安全系數(shù)；K6為鋼絲繩之間荷載不均勻系數(shù)；ΣSi為鋼絲繩規(guī)格表中提供的鋼絲破斷拉力的總和。

在本工程中，G可取前面起重量計算結(jié)果為93.5 t，N取2，β取60°。根據(jù)GB/T 20067—2017《粗直徑鋼絲繩》，擬選用6*61類，鋼絲繩Φ68 mm，公稱抗拉強(qiáng)度1 770 kN/mm2，破斷拉力總和2 700 kN，則T=（935/2）/（2sin60°）=270.08 kN，SP=0.82×2 700=2 214 kN。

因為T=270.08 kN≤（SP/K5=2 214/8=276 kN），所以選用6*61類，鋼絲繩Φ68 mm，公稱抗拉強(qiáng)度1 770 kN/mm2，破斷拉力總和2 700 kN，滿足要求。

4" 工藝流程

4.1" 吊裝工藝流程

測量放樣→場地清理及加固→起重機(jī)就位→場地現(xiàn)場安全設(shè)置→架設(shè)鋼導(dǎo)梁→卸炮車端箱梁→縱移過跨→雙機(jī)抬吊橫移安裝。

4.2" 吊裝順序

將箱梁編號為1#～6#（圖4），待橋臺強(qiáng)度到達(dá)100%，臺背回填壓實滿足地基承載力要求后進(jìn)行吊裝作業(yè)。順序：按照箱梁編號1#→2#→3#→4#→5#→6#。本次吊裝任務(wù)中，吊車共需2個站位，第一站位完成鋼導(dǎo)梁、1#～3#箱梁，第二站位完成鋼導(dǎo)梁、4#～6#箱梁。

5" 吊裝工藝

5.1" 架設(shè)鋼導(dǎo)梁

采用350 t汽車起重機(jī)進(jìn)行第一片鋼導(dǎo)梁吊裝，在吊裝過程中，為防止鋼導(dǎo)梁自由擺動造成安全隱患，在鋼導(dǎo)梁兩端分別拴上麻繩進(jìn)行拉緊，配合汽車起重機(jī)調(diào)整鋼導(dǎo)梁懸吊姿態(tài)，在第一片鋼導(dǎo)梁吊裝就位后，由0#橋臺以及1#橋臺汽車起重機(jī)配合將鋼導(dǎo)梁調(diào)整到方案設(shè)計位置。下一片鋼導(dǎo)梁的吊裝，吊裝方式與第一片鋼導(dǎo)梁吊裝方式一致。鋼導(dǎo)梁軌道間距1.6 m，兩端采用固定螺栓緊密連接，并在鋼導(dǎo)梁東西兩端分別加裝軌道止擋器（圖5）。

5.2" 卸放炮車端箱梁

卸炮車端箱梁時，由運(yùn)梁車負(fù)載箱梁退運(yùn)至橋臺鋼導(dǎo)梁端頭，箱梁離開運(yùn)梁車10～20 cm停機(jī)，檢查構(gòu)件綁扎是否牢固穩(wěn)定，吊索是否拉緊，通過試吊讀取起重機(jī)起重讀數(shù)，核對箱梁重量是否與計算結(jié)果相吻合，核實無誤后用350 t汽車起重機(jī)將箱梁炮車端吊起，取出炮車，起重機(jī)負(fù)載箱梁向起重機(jī)后方回轉(zhuǎn)，同時運(yùn)梁車頭配合向后緩慢倒車至合適位置停車，起重機(jī)將箱梁炮車端卸放在鋼導(dǎo)梁的軌道鋼平車上。卸放炮車端箱梁吊裝工藝圖如圖6所示。

5.3" 箱梁縱移過跨

待起重機(jī)松鉤取繩后，讓運(yùn)梁車?yán)^續(xù)向后緩慢倒車，推動軌道鋼平車前移，當(dāng)運(yùn)梁車后退至起重機(jī)側(cè)面時停住，再用起重機(jī)將運(yùn)梁車端梁體吊起，然后開走運(yùn)梁車，起重機(jī)負(fù)重箱梁向橋上回轉(zhuǎn)，配合變幅的推力，讓箱梁沿鋼導(dǎo)梁軌道繼續(xù)前移，箱梁縱移過跨應(yīng)慢速進(jìn)行，并做好防側(cè)向傾覆措施。箱梁縱移過跨吊裝工藝圖如圖7所示。

5.4" 雙機(jī)抬吊橫移安裝

箱梁縱移到位后，2臺起重機(jī)雙機(jī)抬吊箱梁，橫移就位安裝，吊裝時采用捆綁式吊裝。雙機(jī)抬吊橫移吊裝工藝圖如圖8所示。

待1#箱梁安裝完成后，采用同樣的方法將2#～3#箱梁過跨雙機(jī)抬吊橫移安裝就位，而后移走鋼導(dǎo)梁，將兩片箱梁之間的橫隔板和濕接縫鋼筋焊接連成整體，至此第一站位的箱梁吊裝就全部完成了，利用同樣的箱梁吊裝工藝來完成第二站位鋼導(dǎo)梁、4#～6#箱梁的施工任務(wù)。

6" 結(jié)論

1）在施工空間受限的情況下，可利用鋼導(dǎo)梁作為箱梁的暫存平臺，并配合雙機(jī)抬吊共同完成箱梁的架設(shè)工作。

2）箱梁吊裝受力計算是整個架設(shè)過程中的前置環(huán)節(jié)，關(guān)系到箱梁吊裝工藝的科學(xué)性與安全性，所以需保證所有的受力計算均符合規(guī)范要求。

3）架設(shè)箱梁時，合理地確定吊裝施工工藝流程及吊裝順序是很重要的，有利于施工現(xiàn)場的指揮協(xié)調(diào)工作。

參考文獻(xiàn)：

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[3] 劉曉蘋，李申杰，朱波.復(fù)雜環(huán)境中城市立交橋設(shè)計與施工[J].中國市政工程，2011（5）：18-20，87.

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