長跨度鋼構門式墩蓋梁拼接吊裝施工技術研究

王 曦 （中鐵二十五局集團第三工程有限公司，湖南 長沙 410000）

0 前言

隨著城市的建設發展，交通壓力不斷增大，城市主干道標準斷面不斷加寬，綠化帶與人行道規劃標準更高，新建鐵路城區段上跨城市道路情況將會越來越頻繁，需要采取更多上跨形式滿足現場施工要求。連續梁上跨方式是鐵路橋梁上跨城市主干道最常用的方式，此種方式有交通影響較小、跨度大等優點，同樣有造價高、工期長等缺點，因此在條件允許的情況下，采用其他形式上跨可有效節約成本并縮短工期。而采用長跨度鋼構門式墩上跨方式案例較少，相應的鋼構門式墩蓋梁拼接吊裝施工施工經驗累積不多，可借鑒的指導性案例鮮有提出。

因此，本文以長株潭城際鐵路項目云龍特大橋41#、43#墩門式墩拼接吊裝施工為例，詳細闡述了高速鐵路上跨城市主干道進行長跨度鋼構門式墩場內拼接吊裝施工的關鍵環節，并針對遇見的問題進行分析總結，對類似工程提提供了可參考解決方案。

1 工程概況

新建長株潭城際鐵路云龍特大橋，全長3940m，共121個橋墩、2個橋臺，其中40#-44#墩區間上跨既有道路株洲市云龍大道，云龍大道為雙向10車道，中間有綠化隔離帶，兩側分別有機非分隔帶、非機動車道與人行道，其中41#、43#墩為鋼構門式墩設計，墩柱設置在中間綠化隔離帶與東西兩側非機分隔帶內。本工程重難點在于，在保證云龍大道通行的情況下，合理規劃交通進行占道進行拼接吊裝。

圖1 現場平面布置圖

1.1 門式墩構造

1.1.1 蓋梁

蓋梁為鋼箱結構，截面內高2.6m，內寬3.3m。頂底板厚32～36mm，腹板厚28mm；縱向加勁肋250mm×24mm，底板加勁肋間距600mm，腹板加勁肋間距650mm；普通橫隔板厚16mm，墊石下橫隔板24mm，橫隔板間距2m。

1.1.2 鋼柱

鋼蓋梁與鋼筋混凝土墩柱的連接采用鋼柱插入混凝土的方式，鋼柱采用鋼管混凝土截面，外徑2800mm，壁厚36mm，加勁梁 250mm×24mm，插入混凝土深度4500mm，鋼管柱內澆筑C50無收縮混凝土。

1.1.3 鋼筋混凝土圓柱墩

下端墩柱采用直徑2.8m的鋼筋混凝土圓柱墩，鋼筋采用雙筋φ32mm。

1.2 總體方案概述

1.2.1 交通疏導方案

鋼蓋梁在廠家分段加工驗收合格后運至施工現場進行拼接與吊裝，鋼蓋梁結構尺寸較大，轉運不便，加工地點不宜離現場太遠，考慮到云龍大道建成通車時間較短，車流量較少，本項目選擇在現有道路上進行預先拼裝，臨時封閉中央分割帶與雙向各一條行車道；待拼裝結束后進行鋼蓋梁的吊裝，采用單側雙向交通導行的方式。

1.2.2 鋼蓋梁拼接吊裝方案

選用一臺100 t汽車吊于現場節段卸車、大拼工裝制作及鋼柱的吊裝，鋼立柱定位測量、焊接，采用30 mm厚度鋼板鋪設路面，起防護作用，用300×300×30mm工字鋼組焊胎架，每段對接口作兩道；鋼蓋梁節段大拼、焊接檢測及油漆，檢測合格后，采用兩臺260t汽車吊進場進行挪位、吊裝。

圖2 吊裝流程圖

2 關鍵環節施工技術

云龍特大橋41#、43#墩門式墩蓋梁拼接吊裝施工主要的關鍵技術環節包括：吊車及配件選型、吊耳加工、鋼蓋梁拼接與吊裝。

2.1 吊車及配件選型

根據現場條件及鋼蓋梁跨度、自重、外形長度，吊機準備采用2臺QAY260型260t汽車吊進行吊裝工作。根據現場布置情況，作業半徑為9m、主臂長度為17.6m。根據QAY260型汽車吊性能表（見下表），超起配重80 t，可知額定起吊能力可以達到89.7 t，兩臺合共179.4 t（滿足最大起重噸位43#的159.1 t）。

門式墩參數表 表1

QAY260型汽車吊性能表 表2

2.1.1 起吊能力計算

根據節段自重可知，41#墩蓋梁自重最大，重量為159.1t；吊裝工作半徑9m，吊裝高度約10m；吊裝的動載系數=1.1，選取2臺QAY260汽車吊，吊鉤選取可承擔200t的吊鉤，吊勾重2t，鋼絲繩重0.6t，吊耳重量0.3t。

起吊總重Q總=(159+2+0.6+0.3)×1.1=178.2t＜179.4t，滿足吊裝要求。

2.1.2 卸扣選擇

選取可承擔60t重量的卸扣，一起4個，單個卸扣重量為57kg，則共計57kg×4=228kg。然后在鋼蓋梁的外部邊緣焊接4個鋼材拉環，方便在吊裝階段的進行臨時人工牽引。

2.1.3 鋼絲繩

鋼絲繩抗拉強度為1850MPa，選取直徑77.5mm，查表可得鋼絲破斷拉力的總和為4165kN。查找《路橋施工計算手冊》可知，鋼絲繩破斷拉力=鋼絲破斷拉力總和×換算系數=4165×0.8=3332kN。鋼絲鋼絲繩安全系數為:3332kN/535.51kN=6.22倍，滿足安全系數不小于6的要求。

圖3 主梁吊裝角度及基本受力示意圖

2.2 吊耳結構形式與位置

該吊耳為孔形吊耳，設置在門式墩腹板處的頂板板面上，為了防止板孔式吊耳板強度不夠，在此處增加28mm厚的Φ300雙面補強板，依此增加耳板的強度。吊耳布置在門式墩的頂板上，共計布置4個臨時吊點，距梁端1.4m、間隔梁中心1.65m，近似對稱布置。吊耳鋼板壁厚為 δ=28+28+28 mm，r=50 mm，R=200 mm，材質選用橋梁高強鋼板Q345 qD，設置在加勁板與鋼梁橫隔板連接處。

圖4 鋼蓋梁拼接圖

2.3 鋼蓋梁拼接與吊裝

①鋼蓋梁大拼成圖4節段，設置大拼工裝，采用30mm厚度鋼板鋪設路面，起防護作用，用 300×300×30mm工字鋼組焊胎架，每段對接口作2道；鋼蓋梁節段大拼、焊接檢測及油漆，合格后，用260t汽車吊進場進行挪位、吊裝。

②鋼蓋梁節段挪位，采用2臺260t汽車吊進行，挪位前抽離底部臺架，選取合適位置進行多次小段移動，直至達到起吊位置。

③鋼蓋梁移動就位后，2臺260t汽車吊進行吊裝，組裝加勁板焊接，焊接立柱與鋼蓋梁焊縫。吊裝就位完成后，搭設施工平臺，用于焊接立柱與鋼蓋梁焊縫及檢測。

④鋼蓋梁焊縫經第三方檢測合格后，綁扎立柱內鋼筋，澆筑混凝土。

⑤混凝土澆筑完成后，對鋼蓋梁焊縫處打磨，噴涂面漆。

⑥大拼工裝拆除、履帶吊撤場；檢測達標后，鋼蓋梁交驗，解除道路管制。

⑦41#、43#均按上述步驟進行施工，首先進行43#的吊裝作業，根據現場實際情況，待41#滿足條件后開始施工。

3 施工中可能出現的問題及應對措施

3.1 吊耳加工與焊接

吊耳板焊縫應為連續焊，不應有夾渣、氣孔、裂紋等問題，雖然焊縫的強度計算滿足要求，但由于吊耳板與設備焊接的地方出現的焊接應力及因連接面相對小產生的應力集中，使用吊耳時也不會在設計的理想狀態下受力等原因，有可能出現設備局部的變形或母材被撕裂等不良結果。因此，應有以下有效措施：

①焊縫進行焊后熱處理之后，可以處理掉焊接應力，特別是當吊耳板的厚薄達到規范要求進行焊后熱處理的厚度時，必須進行焊后熱處理；

②是在吊耳板與設備中焊接加勁板，增加了焊縫的受力面積，同時也增強了局部穩定性。

3.2 吊裝精度控制

鋼蓋梁吊裝對精度有較高要求，分別體現在標高控制、軸線控制、限位控制，為確保吊裝精度有以下措施應對。

標高控制：預埋鋼板先進行平整處理，安放時采用水準儀進行標高的檢驗，每一塊鋼板將4個角點作為標高控制點，同時采用水平尺控制底座的鋼板面的水平標高是否相同；

軸線控制：利用全站儀進行鋼板的軸向定位。

限位控制：在墩頂預先埋設環形鋼板，外邊緣布置8處限位卡板，卡板內邊緣設置成杯口樣式，另設8根2.5m長20型鋼內置于墩柱內，鋼梁立柱就位時由此裝置和鏈條葫蘆、撬棍等配合進行精調、定位。待鋼構件就位后將兩鋼板各邊對齊，焊接使其固定，鋼柱腔內利用小型鋼、鋼板與鋼柱焊結，有著臨時固結的作用效果。鋼梁固結后，于鋼梁梁側拉設攬風繩索，攬風與地面夾角不大于60°，保證鋼梁穩定。

3.3 焊接質量控制

①定位焊不應留有裂紋、夾渣、氣孔、焊瘤等問題。定位焊如有開裂的現象，應該先查找原因，然后用碳弧氣刨清理原來的定位焊縫，再由裝配工人重新安裝定位。

②焊接階段如果有斷弧的問題，務必將斷弧處刨成1：5的坡度，搭接50mm施焊。

4 結語

通過云龍特大橋41#、43#鋼構門式墩拼接吊裝施工經驗的分析和總結，認識到跨既有道路吊裝施工是鐵路工程建設重點難點。依托此次施工經驗，得到以下幾點結論：

①施工過程中要充分利用現場條件，規劃施工用地，做好交通導行，把施工對交通影響降到最低；

②根據現場情況，合理選擇吊裝機械、吊繩與吊耳位置，確保安全可行性的前提下考慮經濟合理性；

③現場拼裝加工質量控制特別重要，重點把控吊耳加工質量、焊縫質量等；

④為確保吊裝精度，標高控制、軸線控制、限位控制是關鍵。