上跨京滬高速鐵路鋼蓋梁制造與吊裝施工技術

馬雪梅

(中鐵十二局集團有限公司，山西太原 030024)

1 工程概況

鄭徐客運專線應急工程徐州特大橋與京滬高速鐵路交叉處788#～791#墩采用門式結構，每個墩身為雙柱結構，雙柱頂部以鋼蓋梁跨過京滬高速鐵路。鋼蓋梁可提前在工廠加工，從設計上減小了施工對京滬高速鐵路聯調聯試的干擾。

門式結構跨徑均為25.3 m，鋼蓋梁兩側設鋼柱腳插入混凝土墩身，與墩身固結，墩身尺寸3.3 m×3.9 m。4個門式墩支座位置各不相同，其中789#為制動墩。鋼蓋梁尺寸為25.3 m(長)×3.3 m(寬)×3.15 m(高)，起吊質量最大達234.19 t，采用箱形截面，鋼柱插入混凝土墩身部分高5 m，鋼柱外包并內填C40混凝土，鋼結構鋼材采用Q345qE。

2 鋼蓋梁施工主要特點

鋼蓋梁為鄭徐客運專線橋梁的一部分，其加工、焊接、防腐標準高，要求在具有相應資質的單位進行廠內加工。鋼橫梁自重大，跨徑長，施工中必須嚴格控制橫梁的吊轉方向，對吊裝作業設備性能、起吊作業人員技術水平要求高。鋼梁與柱腳之間在吊裝就位后采用焊接，吊裝就位精度要求較高。

徐州特大橋跨越既有京滬高速鐵路，線路上設有護欄、接觸網立柱、接觸網回流線，給鋼蓋梁安裝施工造成較大障礙，見圖1。受鐵路天窗安排限制與天氣(尤其是大風)因素的影響，施工組織難度非常大。

圖1 鋼蓋梁施工現場

3 鋼蓋梁制造、運輸及拼裝

鋼蓋梁加工流程:原材料進場驗收—廠內分節加工制作—運輸—現場拼接為整體—焊縫無損檢測。鋼蓋梁的設計參數見表1。

表1 鋼蓋梁設計參數

鋼蓋梁在廠內分節加工，分節應充分考慮公路運輸的限高、限寬、限載以及掛車的長度要求，原則上盡量少分節，以減少現場焊接工程量。根據結構及施工特點，除789#墩分為5節外其余均分為4節，789#墩分節如圖2所示。

3.1 鋼箱梁廠內加工質量控制要點

圖2 789#墩鋼蓋梁分節示意(單位:mm)

1)特殊鋼材全熔透角焊縫的焊接質量控制。在整個組裝焊接過程中，為控制段與段接口和條與條起拱的一致性，避免焊接變形產生偏差，規定了統一的焊接順序、焊接方向和每次完成的焊接量。對Q345qE材質的鋼箱梁采用CO2氣體(純度為99.99%)保護焊焊接，焊材使用H08Mn2SiA。在腹板上打K型雙坡口，間隙為3～4 mm，角度為50°～55°;制作了框形抱緊式翻轉工裝，所有吊耳全部焊在工裝上，翻轉180°使頂板朝下(分兩次操作)，以便于焊接施工;腹板外部焊縫用碳弧氣刨掏根打磨、焊接，并采用火焰加外力方法校正焊接變形處。采取以上措施保證了焊接質量。

2)鋼梁構件制作的檢驗控制要點。①鋼材的檢驗:除檢查材料質量證明文件是否符合設計和現行標準外，同時按同一爐(批)、材質、板厚每10個爐(批)號抽檢一組試件。②鋼梁零部件加工尺寸的檢驗:腹板寬度根據底板、頂板厚度及焊接收縮量確定，部件長度≤10 m的直線度允許偏差為2 mm，＞10 m的為3 mm，不得有銳彎。用刨邊機或半自動切割機加工坡口。

3)鋼箱梁組裝尺寸的檢驗嚴格按照行業規范要求進行控制。

4)焊縫檢驗。①對所有焊縫進行外觀檢查，不得有裂紋、未熔合、加渣等缺陷。②外觀檢查合格后，在焊接24 h后進行焊縫無損檢測。③對焊縫采用超聲波探傷檢測內部質量等級。④對于對接焊縫除用超聲波探傷外，尚須用射線抽探(抽檢比例為10%)，探傷范圍為焊縫兩端各250～300 mm，焊縫長度 ＞1 200 mm時，中部加探250～300 mm。

3.2 運輸

依據安裝順序分單元成套加工，根據構件長度、重量選用運輸車輛。超長件應設標志，構件應墊平，穩固綁扎，保證構件運輸不產生變形，不損傷涂層。裝卸構件的鋼絲繩與構件之間設置墊塊以保護構件。構件進場后，用100 t吊車將構件堆放至存放場地。

3.3 現場拼裝

采用箱梁樁搭設拼裝支架拼裝鋼蓋梁。箱梁樁上設鋼墊梁及100 t砂筒，下側澆筑混凝土條形梁作為縱梁支點，拼裝步驟如下:

1)在預埋件上定位鋼支柱位置并放線。

2)拼裝鋼立柱。定位后用限位板頂緊，箱梁樁與預埋件焊接，吊裝鋼墊梁及砂筒，并測量標高。

3)吊裝鋼橫梁節段，用砂筒調整鋼橫梁標高后焊接接縫，鋼立柱與鋼橫梁在工作平臺上先試拼然后再吊裝、焊接。

4)鋼橫梁與鋼支柱連接處設加勁板，并補漆。

5)全面檢查(包括外觀、尺寸、焊縫)合格后，拆除鋼支柱處工作平臺，移至混凝土墩墩頂處，準備安裝。

4 鋼蓋梁吊裝施工

4.1 吊裝作業準備

1)場地準備。吊裝施工在鋼蓋梁組裝場地上進行，起重機通過的道路要求地基承載力≥150 kPa。吊裝場地實測地基承載力僅為90 kPa，需進行處理。處理方案為:將吊車吊裝站位區域整體下挖80 cm，填鋪80 cm厚的級配碎石，并分層壓實，經處理后實測地基承載力達到450 kPa以上。

2)鋼絲繩受力分析和檢算。根據吊點位置布置、吊耳設計及吊索具選型，鋼絲繩與水平面的夾角為65°，以本次吊裝重量最重的789#鋼蓋梁為例檢算吊索受力。繩扣采用壓制鋼絲繩扣WAW90，長度為2×30 m，單只繩扣允許工作載荷842.4 kN。每只繩扣的兩頭分別通過85 t級弓形卸扣與鋼箱梁相連，中間掛在吊鉤上。共4股繩受力，則鋼絲繩受力F=2 341.9/4/Sin65°=646.0 kN＜842.4 kN，故能滿足要求。吊裝其它鋼蓋梁也能滿足要求。

3)各墩鋼蓋梁吊裝起重設備在起吊、就位兩種工況下的平面位置技術指標見表2。

表2 各墩處起重設備起吊、就位技術指標

主吊車采用LR1750(750 t)，履帶中心距為11.9 m×10.3 m，吊車配重220 t，車體配重95 t，吊臂長度70 m，超起配重400 t，超起回旋半徑20 m。由表3可知:設備負荷率均低于85%，選擇的起重機和4處起吊位置滿足吊裝需要。

4)起吊注意事項。吊裝過程中鋼蓋梁、吊桿及其他吊裝輔助設施需遠離京滬高速鐵路高壓線至少3 m以上;吊裝前準備好起重機使用的鋼墊板，以滿足起重機的行走、轉向和吊裝要求。①起吊前需協調供電部門使接觸網斷電。②試吊，將鋼蓋梁吊離地面200 mm時，對吊車、站車位置處的地基沉降情況、吊耳、吊索和鋼蓋梁進行全面檢查，符合要求后再正式起吊;③吊裝時至少設置2根溜繩，鋼蓋梁起吊及回轉時要緩慢平穩。

4.2 鋼蓋梁臨時錨固裝置施工質量控制要點

在混凝土橋墩內預埋鋼板、錨栓與立柱栓接，對柱腳進行臨時錨固。

1)預埋鋼板孔位質量控制。預埋鋼板安裝位置的準確度決定了鋼立柱的標高及軸線方向的準確度。將兩塊要連接的環向鋼板點焊在一起鉆孔，并做上標記，保證了兩層鋼板各螺栓孔的同心度，然后再對柱腳相應鋼板擴孔。每個鋼立柱底部有40個φ24 mm螺栓孔，在吊裝過程中螺栓孔對位是在動態中進行的，考慮到施工各個過程中的誤差，經設計審核同意，螺栓孔直徑選用50 mm，并支墊相應尺寸的墊片。

2)預埋鋼板標高和軸線質量控制。澆筑墩身混凝土至距離墩頂6 m處時預埋連接鋼蓋梁柱腳錨栓，待墩頂混凝土強度達到設計強度的90%后，將墩頂混凝土鑿毛，在鋼混結合面處安裝預埋鋼板，預埋鋼板底用高強度等級支座灌漿料找平，安放時利用水準儀進行標高檢測，每塊鋼板設置4個角點作為標高控制點，同時利用水平尺控制底座鋼板面的水平面標高是否一致。利用全站儀進行鋼板的軸向定位。待鋼立柱吊裝到位后將鋼柱底鋼板和預埋鋼板對齊，并用預埋螺栓擰緊，經檢查位置無誤后，將兩塊鋼板焊接，確保鋼結構的穩固。

3)限位控制。在墩頂預埋環形鋼板外緣設置8處限位卡板，卡板內緣形成杯口形，另將8根2.5 m長［20型鋼埋于墩柱內，鋼蓋梁立柱就位時通過此裝置并結合鏈條葫蘆、撬棍等進行精調。鋼構件就位后將兩鋼板對齊，采用預埋螺栓擰緊與焊接固定，鋼柱腔內利用［10型鋼、鋼板與鋼柱焊結以起到臨時固結的作用，如圖3。

4)鋼立柱安裝就位后，在柱內灌注C40無收縮混凝土，然后綁扎鋼立柱外側鋼筋，立模澆筑鋼立柱外側30 cm厚混凝土。由于此處鋼筋較密，受力復雜，墩身混凝土配合比經優化后確定采用高強度等級細石混凝土，混凝土養護期不少于14 d。

4.3 吊裝作業安全控制技術要點

圖3 墩頂預埋限位裝置示意(單位:mm)

1)設備吊裝前，大型起重機要按平面布置圖和工藝參數表要求站好位，設備應按吊裝方案要求擺放好。掛好鋼絲繩后，組織有關人員進行檢查并確認以下內容:①起重機使用、工藝參數和負荷應符合參數表要求。②吊裝索具鋼絲繩、卡環應拴掛牢固，鋼絲繩、卡扣的規格及吊蓋式吊耳的制作必須符合要求。③對檢查出的問題安排專人處理，檢查合格后方可進行試吊。④起重機在使用前應根據有關移動式起重機試驗規范進行試驗和試吊，用主、副起重機將設備吊離設備的支撐物200 mm左右，對吊裝索具的受力情況進行檢查，確認吊裝負荷狀態。⑤吊裝的指揮和操作人員接到吊裝令后開始吊裝。

2)主起重機吊起設備向安裝位置緩慢、穩定地旋轉，當起重機吊裝的鋼蓋梁旋轉至基礎中心位置后，起重機松繩使設備就位。

3)鋼蓋梁落到橋墩上，先進行鋼蓋梁校正，然后擰緊地腳螺栓，起重機松鉤、摘鉤，吊裝結束。

4)在設備吊裝、提升、旋轉、就位及行走過程中設專人控制溜繩，保證設備平穩移動。

5 結語

上跨既有鐵路吊裝鋼蓋梁前，應對起吊設備在起吊、就位等工況下的受力、旋轉半徑進行計算與分析，對鋼絲繩受力進行檢算，要準確確定起重吊車站位位置，并控制好與接觸網的安全距離，這樣才能保證吊裝鋼蓋梁施工質量和既有京滬高速鐵路聯調聯試的安全。

［1］余紹賓，張克，陳濤.跨高速鐵路橋梁設計與施工［J］.鋼結構，2011(2):61-64.

［2］劉東.跨越既有高速鐵路橋梁施工方案及防護設計研究［J］.橋梁建設，2010(6):70-72.

［3］李自光.橋梁施工成套機械設備［J］.鋼結構，2003(1):119-123.

［4］張池權.上海金山鐵路橋梁設計［J］.鐵道建筑，2013(3):25-28.