大跨度連續鋼箱梁吊裝施工探討

摘 要：隨著城市化進程的加快，市中心與郊區縣的聯系越來越緊密，現有的道路已滿足不了城市發展需求，各條高架快速路隨即規劃建設，連續鋼箱梁成為跨越既有道路、鐵路等大型障礙物的設計首選。阜石路二期工程為北京市區與門頭溝區的一條快速聯絡線，全線主線為高架橋，雙向六車道。其中3#標段上跨豐沙鐵路、石景山折返段、京門鐵路，處于主線曲線段，設計采用變截面連續鋼箱梁，跨度大，梁體噸位高，本文從施工方案選擇、吊車選用及工況分析、吊耳及鋼絲繩受力計算、鋼箱梁線形控制措施、吊裝步驟等方面進行論述，全面介紹了阜石路二期工程大跨度連續鋼箱梁的吊裝施工，并對吊裝施工進行了總結，提出了施工注意事項，為今后大跨度鋼箱梁架設提供了重要參考經驗。

關鍵詞：大跨度 連續鋼箱梁 吊裝 施工體會

中圖分類號：U445.4 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）01（a）-0006-05

1 工程概況

1.1 工程簡介

阜石路（雙峪環島～西五環路）道路工程設計起點位于門頭溝區雙峪環島，終點位于西五環路晉元橋，路線全長9.623 cm。主線高架橋標準橫斷面：橋梁全寬24.8 m，為雙向六車道。其中跨越豐沙鐵路主線高架橋為連續鋼箱梁，橋下凈高≥8 m，橋梁跨徑布置為49+70+53 m，其中49 m跨徑上跨豐沙鐵路（鐵路樁號約為K14+950），70 m跨徑上跨石景山折返站，最后53 m上跨京門鐵路。上跨豐沙鐵路預制鋼箱梁最長38 m，最大吊裝重約85 t；上跨石景山折返站段預制鋼箱梁最長36.2 m，最大吊裝重約82 t；上跨京門鐵路預制鋼箱梁長約37.3 m，最大吊裝重約85 t。

1.2 工程重點、難點、特點

重點一：本工程跨越豐沙鐵路、折返段鐵路及大臺線共計10股鐵路，需要嚴格按照既有線施工相關規章制度進行施工。

重點二：六聯連續鋼箱梁的吊裝拼裝作業，其中最大跨度為70 m，最大吊裝重量85 t。

難點一：在股道間施工，吊裝作業過程中重型吊車作業場地狹小，且不能中斷行車，最大吊裝半徑不易控制。

難點二：小半徑曲線及變高度截面連續鋼箱梁吊裝誤差的控制。

特點：本工程施工具有變曲率、小半徑、跨多股鐵路線、變高度鋼箱梁吊裝施工等特點，同時路局新發營業線施工安全文件，每次吊裝批復時間短，安全要求高。

2 鋼箱梁吊裝及關鍵技術

2.1 吊裝方案的選擇

由于施工場地的限制，本標段主線高架橋跨越豐沙鐵路、石景山機務折返段及大臺線共10股線路，且豐沙鐵路為電氣化線路，屬高路基，場地兩側高程不同，故鋼箱梁吊裝時，無法采用兩臺吊車抬吊的方式進行，只能采用一臺吊車旋轉吊裝方式，且跨越既有運營鐵路，吊裝難度極高，安全威脅極大。經仔細對比論證，跨越鐵路鋼箱梁確定采用單臺550 t履帶起重機進行吊裝。

2.2 搭設臨時支架

（1）根據鋼梁分段情況，設置臨時支架30個，支架采用300×300自鎖式模塊腳手架搭設。臨時支架基礎形式：2.5 m×4 m；厚0.6 m。采用C25混凝土澆筑（如圖1所示）。

（2）臨時支架基礎受力計算。

按最不利處計算：

鋼箱梁重量：83/2+76/2=79.5（t）

支撐鋼箱梁支架重量：5 t。

總重量：G=79.5+5=84.5（t）。

基礎形式：2.5 m×4 m；厚0.6 m，采用C25混凝土

基礎采用商品混凝土，故不對其強度進行驗算，為防止局部應力集中引起混凝土開裂，在內鋪設兩層間距15 cm×15 cm直徑為Φ16鋼筋網片。現只計算其下臥層強度。

下臥層受壓強度：84.5×10/（2.5×4）=84.5 kPa=0.0845 MPa。

原狀土抗壓強度經驗值為0.1 MPa以上，現場澆筑混凝土基礎前，先測定下臥層抗壓強度，如不滿足要求則采用夯實處理。

2.3 吊耳和鋼絲繩承載力計算

（1）吊點采用工廠制作時以專用鋼板制作吊耳，每段鋼箱梁對稱設置4個吊耳，可靠焊接再鋼箱梁上。鋼繩選用60 mm鋼繩扣，單根其中能力50 t，卸卡選用50 t卸卡。

（2）吊耳的設置：為保證各構件起吊和吊裝過程中的穩定，采用工廠制作時設置的專用吊耳，各個吊耳位置及尺寸均嚴格計算確定。

每段鋼箱梁對稱設置4個吊耳，焊接在鋼箱梁翼緣板上，呈對稱分布。吊耳和構件之間的焊接采用CO2氣體保護焊，焊絲用ER50-6，手把焊焊條E5016，hf=14，并且采用圍焊。

1）吊耳承載力計算：

①焊縫承載能力f=19.5 kN/cm×36 cm×2=141 t

安全系數為141/（25×1.4）=4；

②弧頂剪力計算：π=170×30×100=51 t

安全系數為51/（25×1.4）=1.5

2）鋼絲繩承載力計算：

鋼絲選用Φ60 mm鋼繩扣，單根起重能力50 t，卸卡選用50 t卸卡。鋼繩安全系數為50×0.707/25=1.414（圖2）。

2.4 起重機選擇

依據場地條件、構件分段重量和起重機性能選擇起重機。本工程使用機動性能好、移動方便的汽車式起重機和吊裝速度快、負荷大的履帶式起重機配合作業。

主要車輛設備：CC2500-1型550 t履帶起重機1輛（工況荷載情況見表1、2）、Dema

gAc250-1 250 t汽車吊1輛（工況荷載表1）炮車3輛、130汽車1輛、工程車1輛、120T吊車1輛。

2.5 吊裝平面布置

550 t履帶起重機一次拆卸的難度較大，且組裝一次約需5～7 d，吊車行走路線需進行加固等原因，故吊裝平面布置原則為：方便吊裝機具的設置，便于吊車吊裝和行走，設備組裝場地、吊裝場地及構件吊裝場地應堅實、平整、滿足吊裝要求。550 t履帶吊車超級配重15.5 m回轉半徑內不得有設備基礎、建筑物等障礙物。

550 t履帶起重機行走路面處理：站位點地基需夯實，另外回填土部位應特殊處理，夯實后墊0.5 m厚的級配石，吊車以下鋪設鋼平臺，以保證履帶吊車路基板受力均勻，確保安全。

2.6 鋼箱梁吊裝

全橋共有六條線，每條線總長172 m，分為A、B、C、D、E、F六段。其中一、二、三線的B段和四、五、六線的A段跨越豐沙鐵路；一、二、三線的F段和四、五、六線的E段跨越京門鐵路，在吊裝前向鐵路相關部門申請線路要點施工，在規定的時間內將梁段吊裝就位。

施工現場根據吊裝平面示意圖放出正確的吊車站位點，首先是250 t汽車吊站位豐沙鐵路西側，吊裝1A，2A，3A。550 t履帶起重機到達第一次站位地點開始組桿、支車；鋼箱梁制作完成吊裝之前要提前5 h運輸至安裝現場。整個吊裝過程中，550 t履帶起重機共站3次位，需挪車兩次。

（1）吊裝步驟及施工影響范圍。

第一步：250 t汽車站位在豐沙線西側，依次吊裝3A，2A，1A。此三節鋼箱重量均為24 t，梁長12.8 m，吊裝最大半徑為15 m，按由遠及近順序進行（如圖3所示）。

第二步：550 t履帶吊站位在原機車運煤線和折返站6道之間（如圖4所示），依次吊裝：1B、2B、1C、2C；3B，4A、3C、4B；5A、6A、5B、6B；（共12段），采取從遠到近的順序吊裝就位。此站位吊裝時最大旋轉半徑34 m，所吊鋼箱梁最重71 t，最長37.7 m，每次要點吊裝2片，共分6次可將跨豐沙線鋼箱吊裝完畢。

第三步：550 t吊站位在京門鐵路和折返站1道之間，依次吊裝：1D、2D；1E、2E；3D、4C；3E、4D；5C、6C；5D、6D（共12段），采取從遠到近的順序吊裝就位。此站位吊裝時最大旋轉半徑34 m，所吊鋼箱梁最重87 t、最長38.24 m（如圖5所示）。

第四步：550 t吊站位在京門鐵路東側依次吊裝：1F、2F；3F、4E、4F；5E、6E、5F、6F（共9段），采取從遠到近的順序吊裝就位。此站位吊裝時最大旋轉半徑28 m，所吊鋼箱梁最重63 t、最長33.75 m（如圖6所示）。

（2）連接板及高強螺栓的安裝。

鋼梁吊裝就位后，安裝連接板及高強螺栓。然后將梁頂標高精調至設計值。

2.7 鋼箱梁線形控制

由于本橋跨度大，平面曲線半徑小，鋼箱梁上頂面及下底面為空間曲面，所以其線形復雜，而鋼箱梁本身對溫度很敏感，因此，本橋在施工時對鋼箱梁的線形控制顯得尤為重要，具體在施工過程中采取了以下措施。

（1）橫隔板焊接時選擇合適的焊接順序，防止因焊接順序不當而造成彎曲變形和扭曲變形。

（2）鋼箱梁設置預拱度，預拱度值設計量預留，在塊單元加工制作時考慮。

（3）采用預拼裝工藝，即塊單元出廠前先在專用胎架上試拼裝，檢查并修正鋼箱梁的結構尺寸，整體外觀線形。

（4）加強測量控制。中線測量每次用相同的導線點，而且盡量在每天的同一時間段，每段梁架設前先放樣，架完后再復核、調整，高程測量要建立全橋統一的高程控制網，以保證全橋的縱坡及橫坡的準確性。

3 施工體會

經嚴格按照吊裝順序及吊裝步驟，連續鋼箱梁按期、安全完成吊裝施工，各項吊裝誤差均滿足規范要求。

3.1 經驗總結

（1）跨鐵路線特別是跨多股道站場線連續鋼箱梁吊裝施工，會不同程度的影響到既有鐵路各相關站段設備，包括既有房屋、地下管線及架空電纜等。必須提前與各站段進行溝通協調，給予配合，做好拆改工作，保證鋼箱梁吊裝工期及鐵路運營的安全。

（2）550 t履帶起重機站位位置基礎除了采用級配石夯實外，起重機下部還墊20 cm厚鋼平臺，起重機在吊裝行走時平穩不晃動。

（3）鋼箱梁起吊后，觀察梁體兩端高差是否在一水平線上，如有傾斜，必須進行調整，否則鋼箱梁難以入位。本工程連續鋼箱梁為變高截面且在曲線上，設計計算理論吊耳位置產生偏差，引起鋼箱梁起吊后傾斜，吊裝難以入位，最后經增加吊環調整鋼絲繩長度，鋼箱梁起吊水平后才最終入位。

（4）鋼箱梁吊裝施工內容為：起吊、移梁、細部調整、就位、鋼箱梁臨時栓接。每條線的首段鋼箱梁就位后馬上與永久橋墩固定，每條線的次段鋼箱梁就位后應與首段鋼箱梁通過連接板銷釘和安裝螺栓臨時固定，所有施工工序均在點內進行，確保鐵路運營的安全。每跨鋼箱梁安裝完成后立即組織進行相關附屬工程的施工，包括橋梁高程及線型的調整、高強螺栓的安裝與緊固、聯梁的安裝與焊接。

（5）采用自鎖式模塊腳手架搭設臨時支架，操作簡便，安全可靠，既加快了工程施工進度，又有效地降低了工程成本。

3.2 注意事項

（1）為確保鋼箱梁工程安裝進度，在鋼箱梁整個運輸過程中，必須貫徹實施各項預定方案。各組分工協作，指揮部統一調度，確保各項工作有序、高效、優質地完成，確保鋼箱梁吊裝前5 h鋼梁到場，不得耽誤現場吊裝作業。

（2）吊裝時要做好下部防護措施，在下部設置防護網，以防高空墜物傷人。

（3）吊車開始時要試吊，吊起5～10 cm時要停吊檢查（主要檢查索具是否牢固，吊車支腿是否穩固），無問題后方可繼續吊裝。

（4）鋼箱梁在卸車、安裝時吊車臂起落要平穩、低速，禁止忽快忽慢或突然制動，避免碰撞而引起鋼結構變形。

（5）主要受力臨時支架基礎采用現澆砼，輔助支架基礎也必須夯實防止下沉，在鋼箱梁吊裝施工過程中，設專人檢查臨時支墩情況，主要檢查臨時支架是否發生變形、傾斜及下沉，如有變化，立即停止鋼箱梁吊裝施工，待加固調整后再進行施工。

4 結語

通過對機械的選擇，吊裝方案的精心優化，保證了阜石路二期3標段在工期壓力大，施工場地十分受限，并且在不影響列車運營的情況下，成功的采用單臺550 t履帶起重機實施了高墩連續鋼箱梁的吊裝，實現了大跨度、大噸位、大節段的跨線橋梁鋼箱梁的快速安全吊裝，保證了鋼箱梁的線性，并實現良好的經濟效益，取得良好效果。同時，也為今后同類型施工提供了很好的借鑒。

參考文獻

[1]建筑施工手冊[M].中國建筑工業出版社，2003.

[2]汪正榮，著.建筑施工計算手冊[M].中國建筑工業出版社，2001.