狹小場地內渡槽及空心板吊裝技術研究

邢 越，曾 金，趙 文 劍，郭 紅 利

(中國水利水電第十工程局有限公司 一分局，四川 都江堰 611830)

1 概 述

亞曼蘇水電站位于阿克蘇地區烏什縣亞曼蘇鄉境內，廠房距烏什縣城22 km，尾水渠沿廠房軸線向下游側布置，尾1+016附近有一條3#渠道及一條鄉村公路與尾水渠斜交，設計為1座1#渡槽及1座1#農用橋以確保渠道及道路暢通，該部位尾水渠開挖深度為25.35 m。地下水位以下邊坡坡比為1∶1.75，地下水位以上坡比為1∶1.5。3#渠道改線至1#農用橋并經農用橋上架設的渡槽跨過尾水渠后再改線至原有渠道。渡槽布置于農用橋上游，與農用橋共用一套基礎。渡槽為矩形，凈尺寸為1.4 m×1.3 m(寬×深)，槽身厚0.3 m，一跨渡槽混凝土量為29.59 m3，鋼筋8.4 t，共計82.38 t。1#農用橋全長112 m，起訖里程樁號為K0+000～K0+112，為5×20 m空心板鋼筋混凝土橋，空心板高0.95 m。橋面寬：凈-5 m(行車道)+2×0.5 m(人行道)=6 m。1#農用橋空心板采用預制C50混凝土，由20塊20 m長的預應力空心板組成。20 m長的空心板中的一塊中板混凝土量為13.01 m3，含鋼筋1.44 t，共計33.96 t；一塊邊板混凝土量為14.97 m3，含鋼筋1.48 t，共計38.9 t。

該橋橫跨尾水渠，需將農用橋部位開挖至尾水渠底板并將灌注樁施工完畢再進行上部結構及空心板的吊裝施工，尾水渠底板僅為3 m寬，過水斷面頂寬23 m且處于地下水位以下，場地受限，施工難度較大。

2 吊裝方案的選擇

由于1#橋及渡槽僅為5跨、共計120 m長的結構，工程量較小，故選用架橋機成本過高，且架橋機安裝和拆卸耗時耗工。另外，吊裝場地為尾水渠過流斷面，場地非常有限，且吊裝平臺以下存在低液限土，嚴重限制了吊裝設備的選擇范圍。

通過技術分析與經濟對比以及阿克蘇地區吊車資源的調查研究后決定，1#農用橋空心板采用1臺QY70汽車起重機和1臺QUY160履帶式起重機進行吊裝，運輸采用100 t專業運梁炮車[1]，吊裝鋼絲繩采用Φ34 標準鋼絲繩，單根鋼絲繩長度為3 m，雙股為1.5 m，4根鋼絲繩雙股掛4個吊環起吊。1#渡槽計劃采用2臺QY70汽車起重機和1臺QUY160履帶式起重機進行吊裝，運輸采用100 t專業運梁炮車，吊裝鋼絲繩采用Φ56 標準鋼絲繩，單根鋼絲繩長度為3 m，雙股為1.5 m，4根鋼絲繩雙股掛4個吊環起吊。

3 施工工藝技術

3.1 技術參數

3.1.1 1#橋20 m長空心板吊裝技術參數

1#農用橋0#～1#、4#～5#20 m長空心板在進場公路進行吊裝(該跨場地受限，空心板吊裝難度最大，其他跨不再做說明)，160 t履帶式起重機布置在1#農用橋上游側、在0#(4#)和1#(5#)立柱之間，70 t汽車吊布置在進場公路靠0#(5#)橋墩處，空心板放置于進場公路，160 t履帶式起重機距離吊點中心的最大距離(幅度)為18 m+2 m=20 m(履帶吊中心距尾水渠開口線的距離+富裕長度)。同理，計算得到70 t吊車距離吊點中心的最大距離(幅度)為7 m。

3.1.2 渡槽吊裝技術參數

1#渡槽每跨采用3臺吊車起吊，一端采用160 t履帶吊起吊，另一端采用兩臺70 t汽車吊起吊。0#～1#、4#～5#渡槽位于邊坡位置，場地受限，吊裝難度大，吊裝前首先采用挖掘機在1#橋上游邊坡位置開挖溝槽并確保開挖好的溝槽端頭在70 t汽車吊吊裝有效半徑之內(7 m)，用炮車將渡槽運輸至進場公路平臺后，先采用鋼絲繩、葫蘆、吊車等工具將渡槽移運至如圖1所示的位置(4#～5#渡槽類似布置)，確保各種機械設備都在額定的工作半徑范圍內再進行吊裝工作。160 t吊車距離吊點中心的最大距離(幅度)為12 m，起重高度為10.55 m(起吊高度=原始地面至蓋梁頂部高程+渡槽高度+鋼絲繩長度+吊鉤鉤心至滑輪中心+富余高度-吊車底部至轉盤高度=1 518.13-1 511.98+1.6+1.5+2.4+0.3-1.4=10.55(m))。同理計算得到70 t吊車距離吊點中心的最大距離(幅度)為7 m。

1#～2#、2#～3#、3#～4#渡槽吊裝難度小，吊車全部布置在高程1 511.98 m平臺，具體位置根據現場實際情況進行調整。

3.2 吊機、吊具荷載驗算

圖1 0#～1#渡槽吊裝平面布置圖

3.2.1 1#橋空心板

(1)吊機起重荷載驗算。考慮最不利因素，按最大荷載驗算，1#橋20 m空心板邊板為最大荷載，其重量為14.97 m3×2.5 t/m3+1.48 t=38.9 t。

按照施工計劃，空心板采用1臺QY70汽車起重機(起重機參數見表1)和1臺QUY160履帶式起重機(起重機參數見表2)進行吊裝[2]。

表1 QY70汽車起重機參數表

表2 QUY160起重機參數表

計算吊機總的起吊重力荷載：

每片梁板的起吊重力：

F=(G+g)×K1×K2=52.67 (t)[3]

式中G為邊板梁的自重，取G=38.9 t；g為吊車吊鉤及索具的重量，取1 t；K1為動載系數，取1.2；K2為不均衡系數，取1.1。則單臺吊車的起重荷載為52.67/2=26.33(t)。

根據160 t履帶吊吊車性能表中的參數：幅度為20 m，起重量為31 t。70 t汽車吊吊車性能表中的參數：工作半徑為7 m，起吊重量約為29.5 t。滿足現場施工條件。

剩余三跨均不受場地限制，吊裝難度小，可在高程1 511.98 m平臺進行吊裝。

(2)索具的荷載驗算。1#橋空心板梁按設計要求在梁端各設2個吊環，根據雙機抬吊聯合作業的起吊方式計算每根吊索(鋼絲繩)所受內力的大小。

已知：起吊重力為52.67 t，鋼絲繩根數n=8,則每根鋼絲繩承受的拉力為52.67/8=6.58(t)。

直徑34 mm鋼繩的容許拉力[4]S：

S=αpg/k=0.8×0.5×342/6=77(kN)

式中α為鋼絲繩間荷載不均勻系數，取0.8；pg為鋼絲繩破斷拉力總和，按0.5d2計算；k為鋼絲繩安全使用系數，取6。

則單根鋼絲繩可以承受的重力為77/10=

7.7 t>6.58 t，滿足要求。

3.2.2 1#橋渡槽

1#橋1跨渡槽槽身重量為29.59 m3×2.5 t/m3+8.4 t=82.38(t)。

(1)吊機起重荷載驗算。按照施工計劃，一端采用1臺QUY160履帶式起重機，另一端采用2臺起重量為70 t的汽車起重機，共計三臺起重機抬吊作業，計算吊機總的起吊重力荷載：

每跨渡槽的起吊重力F：

F=(G+g)×K1×K2=111.38 (t)

式中G為邊板梁的自重，取G=82.38 t；g為吊車吊鉤及索具的重量，取2 t；K1為動載系數，取K1=1.2；K2為不均衡系數，取1.1。

則：160 t吊車起重荷載為111.38×0.5=

55.69(t)，每臺70 t吊車起吊重量為55.69÷2=

27.84 (t)。

根據160 t履帶吊吊車性能表中的參數，工作半徑應為12 m、最大重量為62 t、臂長20 m，滿足現場工況要求。根據70 t汽車吊吊車性能表中的參數，工作半徑為7 m，最大起吊重量為29.5 t。滿足現場工況要求。

剩余三跨均不受場地限制，吊裝難度小，可在高程1 511.98 m平臺進行吊裝。

(2)索具的荷載驗算。已知起吊重荷載為111.38 t，鋼絲繩根數n=8,則每根鋼絲繩承受的拉力為111.38/8=13.92 (t)。直徑56 mm鋼繩的容許拉力S=αpg/k=0.8×0.5×562/6=209 (kN)。

則單根鋼絲繩可以承受的重力為209/10=20.9 t>13.92 t，滿足要求。

3.3 工藝流程

3.3.1 狹小場地的基礎處理

由于吊裝時尾水渠基本已開挖至尾水渠過水斷面(高程1 496.68 m)，而在尾水渠開挖過程中揭露該部位地下水位線高程為1 509.28 m。為了吊裝工作安全進行，解決場地狹小的難題，需將吊裝平臺填筑至地下水位線之上；同時，結合吊車性能參數要求，采用砂礫料分層填筑、碾壓至高程1 511.98 m修造吊裝平臺。填筑施工的鋪料分層厚度為50～60 cm，碾壓機械采用18 t振動碾，行駛速度控制在2～4 km/h，相鄰兩次的輪跡應重疊輪寬的1/3，保證壓實均勻、不漏壓；對于壓不到的邊角，應配合人工推土輔以人力或小型機具夯實。現場碾壓時，一般以不超過最佳含水量的2%進行，如含水量偏差較大，需經過翻松、晾曬或灑水處理后方能進行碾壓。碾壓密實度不小于94%。吊裝前，對運輸線路進行整平和壓實，確保吊裝現場梁板運輸通道能夠滿足梁板運輸、吊裝安全作業的地形條件要求。

3.3.2 吊裝程序

根據該工程的特點及施工場地等因素，1#農用橋空心板及渡槽的整體安裝順序為：自0#橋臺→5#橋臺進行安裝。梁板的安裝施工工序為：測量放樣→安裝橡膠支座→空心板吊裝→校正→渡槽吊裝→校正。

3.3.3 注意事項

提前做好支座墊石上的鋼板安裝、支座軸線定位等工作，清點支座型號、數量、使用部位等情況，檢驗梁板編號，確立吊裝順序[5]。

實施過程中的渡槽及空心板吊裝情況見圖2、3。

圖2 0#～1#空心板吊裝

4 施工安全保證措施

(1)由于三機抬吊的構件一般較重、較大型，故應十分注意吊臂的強度。必須按照其使用說明書的規定控制伸臂長度，不得盲目伸長吊臂以免出現折臂而造成事故。注意檢查卷揚機鋼絲繩長度是否足夠，其與滑輪組的倍率必須滿足該吊裝作業的使用要求。

(2)吊重物時必須統一指揮，由指揮員確定吊機擺設的位置。一般在多臺吊機同時操作時，指揮員在傳達指令的同時，必須注意支腿有無下陷和浮動等危險狀況出現，并應確保兩機的升降速度保持相等。

圖3 4#～5#渡槽吊裝

(3)一般情況下，多臺吊機垂直起吊，其吊臂不應變幅。嚴禁向下(即不安全方向)變幅。因向下變幅容易產生超負荷狀態；向上變幅時，所產生的分力較大，亦容易產生超負荷失穩現象。

(4)起吊預制梁及渡槽的鋼絲繩與預制梁及渡槽的夾角不宜小于60°，禁止小于45°角起吊。禁止采用斜拉法起吊，吊機禁止行駛和伸縮吊臂。

(5)當各起重機械的起升速度不一致時，應對速度過快的起重機械作間斷停頓，停頓時間和時刻應使升速快的起重機械所增加的吊荷重(量)不超過額定起重量的20%。

(6)作業中發現起重機傾斜、支腿變形等不正常現象出現時，應立即放下重物，空載進行調整并待其正常后方能繼續作業。

5 結 語

該工程通過對技術方案的探討與編制，合理地控制吊裝參數，周密地安排物資設備，充分利用施工現場有限的地形，適當回填砂礫料建造吊裝平臺，順利地完成了1#橋及渡槽的吊裝工作，為在狹小場地進行吊裝工作積累了豐富的經驗。

狹小場地內吊裝設備工作半徑受限，無法發揮其額定的工作性能，需通過工程方法和理論計算確定設備的工作能力。該工程使用的施工方法應用較廣，對于狹小場地、結構自重相對較大的橋梁吊裝均可借鑒。