既有線門式墩鋼蓋梁安全吊裝效率及安裝精度研究

肖志勇

（中鐵二十四局集團新余工程有限公司 江西新余 338000）

1 項目概況

游坊特大橋43～45#門式墩鋼蓋梁（共計3榀）與既有鐵路線小角度（16°）斜交，采用門式墩鋼箱蓋梁跨越。門式墩鋼蓋梁長28.9m，鋼柱與混凝土墩柱采用插入式連接，鋼柱插入混凝土中5m，屬鋼梁混凝土柱混合結構。鋼梁跨徑為25.5m。鋼梁采用箱型截面，蓋梁截面高2.8m，寬度為3.3m。鋼柱截面為箱型，尺寸為2.6m×3.3m（橫橋向×縱橋向）。下部墩柱為矩形3.4m×3.9m（橫橋向×縱橋向）。

2 鋼蓋梁吊裝方案

2.1 鋼蓋梁吊裝安排

游坊特大橋門式墩鋼蓋梁吊裝共計3榀，分別為43#、44#、45#鋼蓋梁。鋼蓋梁吊裝前為了確保履帶吊吊裝安全必須對場地進行處理，且受場地限制影響，每次只能拼裝1榀鋼蓋梁，拼裝順序為43#→44#→45#，吊裝順序為45#→44#→43#，鋼蓋梁現場拼裝圖見圖4鋼蓋梁拼裝場地布置示意圖。

2.2 場地承載了確定

場地不均勻沉降易造成設備傾覆，存在安全風險，施工前首先進行承載力確定，然后根據計算的承載力進行場地換填處理，換填施工按照路基填筑工藝進行組織，層層碾壓、檢測。

圖4 鋼蓋梁拼裝場地布置示意圖

場地承載力檢算：

LR1750-750型履帶吊履帶寬度2.0m、長度10m，履帶吊吊裝鋼蓋梁時的地基承載力計算如下：

（1）750t履帶吊對地面的荷載：

G=G1+G2+G3=718+140+196=1054t

式中：

G1——吊車自重G1=718t；

G2——超級提升配重G2=140t；

G3——鋼蓋梁重量G3=196t（含墊石、吊籃等附屬）。

（2）受力面積：按鋪墊在履帶下面的路基箱面積計算：

F=2ab=2×2.8×6×2（單側實鋪路基箱 2塊）

=67.2m2

式中：a——墊板寬度a=2.8m

b——墊板長度b=6m

（3）荷載計算

W=G/F=1054÷67.2=15.7t/m2=157kPa

考慮到吊車履帶受力不均、動力系數及作業平臺為回填施工。考慮安全系數1.5，作業平臺地基容許承載力為236kPa，取值240kPa。

（4）根據現場實測地基承載力計算需要換填厚度100cm的級配碎石方可達到吊裝時所需的承載力。

2.3 吊機選型計算

現場布置情況及最大作業半徑為24m、主臂長度為63m，吊機中心配重45t、自配重175t、超起配重140t額定起吊196t，滿足要求。同時配置1臺QY120T作為組裝LR1750-750型履帶吊和輔助吊車使用。

2.3.1 起吊能力計算

根據吊裝現場條件及被吊物件的體積、重量等要求，鋼蓋梁外形尺寸：28.9m×3.3m×8.5m，鋼蓋梁自重：174t，加強連接板及螺栓重：1.32t，墊石重：5.05t，吊籃 0.736t，鋼絲繩及吊鉤鎖扣共計 15t，總重：196t，為確保吊裝安全、經濟、高效，本次吊裝采用LR1750-750型750t，經過選型配重額定起重量Q=1196t。

2.3.2 鋼絲繩安全系數計算

采用6×61+1鋼絲繩（6為鋼絲繩的股數，61為起重鋼絲繩每股的鋼絲數，1為起重機鋼絲繩的有機物芯），直徑為66.5mm。

每榀蓋梁設4個吊點，鋼蓋梁起吊重量最大174噸計算，每個吊點承受重量為174t/4=43.5t，每個吊點共有2根鋼絲繩，單根鋼絲繩長度為48m，每個吊點采用單根套雙鋼絲繩作業長度為24m。兩吊耳之間間距為22.9m，計算鋼繩豎向夾角最大吊裝角度為28°，則每根鋼絲繩承受拉力為43.5t×9.8/（cos（28°）×2）=241.41kN。

選用直徑66.5mm抗拉強度為1850MPa鋼絲繩，該鋼絲繩破斷拉力為2448kN。鋼絲繩安全系數為：2448kN/241.41kN=10.14倍，滿足安全要求。

2.3.3 卸扣選擇

考慮到設計的吊耳尺寸（軸心直徑100mm，軸心到頂部半徑200mm）以及所選鋼絲繩直徑66.5mm，選擇美式螺栓插銷型號型85t卸扣4個，每個卸扣重 74.8kg，則共 74.8kg×4=299.2kg。

2.4 吊機定位及吊裝旋轉角度確定

為了確保在最短的時間內完成吊裝任務，鋼蓋梁起吊位置及最終的安裝位置利用CDA在圖中畫出兩者之間的相對位置，然后根據場地情況確定吊機的站位。并轉化成線路坐標，測量放樣出履帶吊中心點，吊裝之前將履帶吊移至預先測量放樣位置，大臂調整至設計的起吊角度，通過CDA布置圖量測旋轉角度，吊裝命令下達即開始：起吊-轉壁-落梁。

3 吊裝就位保障措施

3.1 預防鋼蓋梁支腿剪力釘與墩身預埋鋼筋相互干擾措施

下部墩身鋼筋分護面筋及內側預埋鋼筋，按回字形布置，鋼筋均按照規范要求采用25%截面機械連接（鋼筋伸出混凝土50cm，150cm，250cm，350cm），因鋼箱梁支腿剪力釘設計需要插入到墩身內側鋼筋，因此落梁時，剪力釘必然會與墩身內側鋼筋發生沖突，甚至掛住剪力釘影響落梁。為避免出現這種情況，采取了兩項措施：①支腿170cm以下不焊剪力釘（等吊裝完成后再施焊）；②將內側伸出混凝土250cm與350cm的鋼筋往外側牽引，并用鐵絲綁扎在工作平臺鋼管上，使落梁時剪力釘四周均有20cm的凈空，以便落梁調整。

圖5 起吊位置及旋轉角度確定

圖6 預埋鋼筋向外牽引

3.2 鋼蓋梁對位精調保障措施

吊裝之前，測量放樣出墩身中線，并用墨線進行標識，同時在兩墩頂埋的鋼板上焊接限位鋼板，并在鋼梁支腿上標識中線，落梁時利用限位鋼板控制定位。

圖7 限位鋼板

圖8 對位中線

最終以墨線與支腿中線進行對中，為了控制鋼蓋梁在起吊過程中的平穩可控和就位時快速對位，在吊機站位一側鋼蓋梁剪力釘上綁扎長度30m的攬風繩（采用直徑為20mm的黃麻繩），同時安排16個工人進行起吊過程的牽引控制。鋼蓋梁精確就位后，及時安排焊工進行鋼梁支腿與墩頂預埋鋼板進行焊接。

4 吊裝演練

鋼梁及吊機組裝完成后，利用45#蓋梁進行同條件模擬吊裝演練；演練期間，鄰近施工作業，擬定50min內完成。演練的目的主要是對吊裝作業指揮系統，防護體系、地基承載力、吊機性能、索具、吊裝作業時間等進行測試。

吊裝演練過程嚴格模擬正式吊裝程序，指揮人員、吊裝班組、焊接班組、測量班組、防護班組按照指定位置就位，通訊設備、防護用品確保暢通、性能良好。詳細記錄模擬掛卸扣、起吊、旋轉、落梁、對位、焊接、拆卸扣、卸超起的時間，為正式吊裝做好充分準備，試吊過程中同樣采用在遠離既有線一側鋼蓋梁剪力釘上綁扎長度30m的攬風繩，同時安排2組人員（每組8人）進行起吊過程的牽引控制。

吊裝演練應模擬最大轉動角度，履帶吊大臂最大作業半徑，吊裝時最小安全系數的工況，鋼梁最大轉動角度112°（因場地局限，現場擬模擬一半角度56°），最大作業半徑為24m。吊機就位后安裝卸扣，垂直提升鋼梁，提升高度為20m。吊機趴臂，調整作業半徑為24m，向遠離營業線側轉動大臂，轉動角度為56°，再轉動至原鋼梁臨時拼裝臺座上進行對位。鋼梁對位需安裝8個限位擋塊限位擋塊，限位擋塊采用10cm長∠63×63×6角鋼，采用膨脹螺栓與拼裝臺架基礎進行錨固。對位好后立柱底部模擬臨時固定焊接，頂部進行卸扣。每步工序安排人技術人員詳細記錄時間以便總結分析，為正式吊裝提供有效參考數據。

5 結論

既有線門式墩鋼蓋梁吊裝施工在保障安全可控的情況下，如何高效完成是確保點內施工的必要條件，同時吊裝精度的控制也是質量保障的重點。昌贛客專游坊特大橋43～45號門式墩鋼蓋梁吊裝的順利完成，高程控制、平面位置偏差、垂直度控制均滿足規范要求。吊裝最短用時28min，最長用時32min，時間控制在70min內的目標值。同時在“天窗”點時間內安全完成吊裝作業，整個吊裝過程設備運轉正常安全可控。

[1]張成會.淺談插入式門式墩鋼蓋梁加工制作與整體吊裝施工技術.城市建筑，2015（36）.

[2]成登高.淺談營業線施工中的安全保證措施.山西建筑，2008，04：16～17.

[3]南昌鐵路局營業線施工安全管理細則.