城市化互通下穿鋼箱梁吊裝技術(shù)應(yīng)用

周 鵬

（中鐵十六局集團(tuán)第三工程有限公司， 浙江 湖州 313000）

1 工程概況

G312-G524 節(jié)點(diǎn)為城市化改擴(kuò)建互通工程，是蘇州市域快速路網(wǎng)的一部分，服務(wù)于G312、G524 兩條快速通道交通量的快速轉(zhuǎn)換，是溝通常熟、蘇州市區(qū)、工業(yè)園區(qū)及無錫的重要節(jié)點(diǎn)。G312-G524 節(jié)點(diǎn)工程涉及8 聯(lián)上跨或下穿既有國道鋼箱梁，交通流量大、橋梁結(jié)構(gòu)密集、管桿線交錯(cuò)等外部環(huán)境復(fù)雜，必須充分論證鋼箱梁架設(shè)方案的可靠性、可行性，也對架設(shè)施工效率與質(zhì)量提出了更高的要求。SW 匝道第六聯(lián)設(shè)計(jì)跨徑32+32m，寬度10.1m，鋼箱梁高1.8m，采用單箱雙室斜腹板斷面，箱梁懸臂長1.75m。

2 鋼箱梁快速施工方案比選

SW 第六聯(lián)單跨32m，橫跨G312 地面輔道和上下匝道進(jìn)出口，下穿G312 國道高架橋，上下空間約束極大，為盡可能減少社會(huì)車輛通行影響，同時(shí)考慮施工安全、質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，經(jīng)過方案比選，見表1，確定采用分塊傳吊的快速架設(shè)方案。

表1 鋼箱梁架設(shè)方案對比分析

3 鋼箱梁吊裝關(guān)鍵工藝控制

3.1 臨時(shí)支架構(gòu)造體系

（1）臨時(shí)支架采用自主設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化鋼管立柱矩陣結(jié)構(gòu)形式，即鋼管立柱矩陣由4 根豎桿D325×8mm 鋼管、橫桿C12 槽鋼、斜桿L63mm×6mm 角鋼焊接組成3.0m×1.5m 或1.5m×1.5m 矩陣，鋼管分為6m 和3m 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，按照實(shí)際凈空確定節(jié)數(shù)N，每節(jié)間采用法蘭連接接。支架上面采用HN400mm×200mm×8mm×13mm H 型鋼做成排架墩，支架底部鋪墊混凝土基礎(chǔ)。

（2）臨時(shí)支架穩(wěn)定性計(jì)算。單組支架最大受力為45.98+38.32=84.3t，則單根鋼管的豎向最大荷載為：

鋼管直徑D=325mm，鋼管取高度為Lo=6m，鋼管壁厚t=8mm；鋼管的材質(zhì)為Q235B，利用3D3S 鋼結(jié)構(gòu)-空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件模擬計(jì)算，根據(jù)計(jì)算分析模型進(jìn)行規(guī)范檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)能夠滿足強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性及承載力計(jì)算要求，應(yīng)力比最大值為0.57。

3.2 起重機(jī)械選擇與驗(yàn)算

根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)橋梁節(jié)段劃分重量、現(xiàn)場空間、交通環(huán)境、吊裝方法、作業(yè)半徑、安裝高度等因素，選擇滿足要求的400t 與500t 兩臺(tái)吊車聯(lián)合進(jìn)行鋼箱梁安裝作業(yè)。

（1）吊車吊裝工況驗(yàn)算。考慮雙機(jī)抬吊，算得分段吊裝工況：分節(jié)段最重為84.3t（位于PA10～PA12 施工段），考慮索具2.4t。經(jīng)計(jì)算工作半徑≤10m，主臂長≤21m；吊車額定起重量需滿足（Q主+Q副）K≥84.3t，K 為起重機(jī)降低系數(shù)取0.8；經(jīng)查400t 起重機(jī)起重性能表，得112×0.8=89.6t≥84.3t，采用500t 主吊與400t 輔助吊滿足要求。

（2）吊車抗傾覆驗(yàn)算。為確保汽車吊在吊裝過程中的穩(wěn)定性，必須進(jìn)行抗傾覆驗(yàn)算，即穩(wěn)定力矩＞傾覆力矩。查《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB/T 3811-2008）可知：

式中：KG-自重加權(quán)系數(shù)；KQ-起升荷載加權(quán)系數(shù)；KW-風(fēng)動(dòng)載加權(quán)系數(shù)；G-吊車重量；Q-鋼梁重量；W-風(fēng)動(dòng)荷載，經(jīng)驗(yàn)算滿足要求。

3.3 吊車站位的地基處理及交通分流

吊裝現(xiàn)場的場地必須要平整、堅(jiān)實(shí)，切實(shí)保證吊車作業(yè)區(qū)域能夠安全行駛和滿足支腿承載要求。SW6 為既有道路橫跨，結(jié)合交通分流進(jìn)行人行道、分隔帶基礎(chǔ)處理，保證鋼箱梁從專用運(yùn)梁通道進(jìn)入吊裝現(xiàn)場這個(gè)過程中能夠平穩(wěn)行駛和社會(huì)車輛通行[1]。吊裝現(xiàn)場周圍必須要保留足夠的空間，保證運(yùn)梁車能夠正常掉頭和移動(dòng)。吊車支腿位置要保證地基承載力，同時(shí)采用路基道板梯次鋪設(shè)，保證支腿集中力轉(zhuǎn)化均布荷載分布，避免出現(xiàn)吊車支腿下沉的情況。施工之前必須對鋼箱梁進(jìn)行資信檢查，確定鋼箱梁安裝基準(zhǔn)標(biāo)記等都準(zhǔn)確無誤[2]。

3.4 鋼箱梁吊裝施工

首先QAY400T 吊車就位在15#墩右方，QAY500T 的吊車就位在14#墩側(cè)方，吊車就位之后，鋼箱梁運(yùn)輸?shù)怪脴蛭幌路剑? 臺(tái)吊車開始進(jìn)行輔助吊裝第二段，再500t 獨(dú)立吊裝第一階段，移動(dòng)500t 吊車至15#墩正側(cè)方，400t 吊車平移倒梁，再輔助吊裝第三節(jié)段，同理相反向安裝第四節(jié)段，移動(dòng)吊車安裝第五節(jié)段，最后安裝最后節(jié)段。

梁節(jié)段安裝完成一段及時(shí)進(jìn)行臨時(shí)定位固結(jié)，全部安裝完成后系統(tǒng)全面測量調(diào)整，利用支架頂部豎向、側(cè)向機(jī)械千斤頂逐段調(diào)整梁體位置，節(jié)塊段空間位置測量確認(rèn)無誤后，由中間15#墩向兩側(cè)墩逐段與支架穩(wěn)定固結(jié)，并根據(jù)鋼板焊接特性，采用碼板調(diào)整焊接縫寬和高差，先焊接縱向焊縫，再由中到邊焊接橫縫，最后完成縱向U 肋錯(cuò)位焊接。待檢測合格后進(jìn)行整體落梁至永久支座，再次復(fù)核梁體空間位置，澆筑兩端配重混凝土成橋。

4 鋼箱梁吊裝注意事項(xiàng)

（1）交通狀態(tài)調(diào)查，分階段編制交通分流方案，達(dá)到不中斷交通安裝跨路鋼梁的目的；

（2）充分復(fù)核既有G312 高架橋、上下匝道進(jìn)出口等外部空間環(huán)境，進(jìn)行吊裝機(jī)械選取和就位，同時(shí)根據(jù)設(shè)計(jì)分段規(guī)則、道路運(yùn)輸和吊裝能力進(jìn)行鋼箱梁塊段劃分；

（3）根據(jù)道路運(yùn)輸標(biāo)準(zhǔn)、吊裝機(jī)械及梁段重量等因素，進(jìn)行地基處理和支腿支墊，保證吊裝作業(yè)過程中安全；

（4）根據(jù)梁段吊裝工況，進(jìn)行方形矩陣支架體系設(shè)計(jì)，確保支架體系剛度、強(qiáng)度及穩(wěn)定性，保證架設(shè)安裝過程中的安全，同時(shí)避免鋼箱梁拼裝焊接局部應(yīng)力集中，影響耐久性；

（5）根據(jù)焊接附加應(yīng)力規(guī)律，加強(qiáng)鋼箱梁焊接環(huán)境控制，合理設(shè)計(jì)焊接工序和工藝，保證自由狀態(tài)下焊接作業(yè)，避免局部應(yīng)力沉積，保證鋼箱梁焊接質(zhì)量；

（6）鋼箱梁安裝施工最重要的是支撐體系穩(wěn)定性，監(jiān)控測量是安全、質(zhì)量控制基礎(chǔ)，必須建立嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臏y量監(jiān)控方案。

5 結(jié)束語

城市化互通G312-G524 節(jié)點(diǎn)工程鋼箱梁集中分布十字交叉國道“層間”復(fù)雜環(huán)境，成功采取兩臺(tái)吊車聯(lián)合輔助“分塊段”吊裝快速施工方法代替以往常規(guī)頂推法施工，通過人員專業(yè)化管理、支架體系設(shè)計(jì)、箱梁焊接工藝優(yōu)化、鋼結(jié)構(gòu)受力特性應(yīng)用、科學(xué)信息化運(yùn)用及復(fù)雜環(huán)境機(jī)械選取等控制措施，大大提高鋼箱梁施工質(zhì)量，確保安全的同時(shí)加快施工進(jìn)度，也較少成本投入。該方法的成功應(yīng)用，為后期類似工程鋼箱梁施工提供參考和借鑒意義。