利用菱形掛籃進行波形鋼腹板吊裝安裝的施工技術

李志剛

(1.廣西路建工程集團有限公司，廣西 南寧 530001；2.南寧市筑路技術與筑路材料工程技術研究中心，廣西 南寧 530001)

0 引言

波形鋼腹板PC組合箱梁橋起源于法國，在日本得到了進一步的推廣和發展[1]，結構上屬于鋼-混組合梁橋，最鮮明的特征是用10～30 mm厚的波折形鋼板取代傳統混凝土箱梁30～80 cm厚的混凝土腹板[2]。隨著橋梁跨徑的增大，波形鋼腹板的安裝成了現場施工需解決的難題，本文介紹了一種波形鋼腹板安裝施工技術，適用于當采用掛籃懸臂澆筑施工時，各種跨徑的波形鋼腹板PC組合箱梁橋的波形鋼腹板安裝施工。

1 工程概況

某高速公路特大橋設計為一座單箱單室波形鋼腹板連續剛構橋，主橋跨徑為(92+172+92) m，單幅橋寬12 m，在同類型橋梁中，是目前國內在建主跨跨徑最大的波形鋼腹板PC組合箱梁橋。橋梁位于紅水河上，河道通航標準為內河Ⅳ級航道。箱梁按2.8 m、3.2 m、4.8 m梁段長度分段，箱梁頂板寬12.0 m，底板寬6.5 m，0#塊箱梁高度為11.5 m，跨中箱梁高度等高為5.0 m。單個T構共有21個懸臂段，0#～3#梁段為預應力混凝土，4#～21#梁段為波形鋼腹板，施工時共需要安裝186塊波形鋼腹板，波形鋼腹板各節段之間采用重疊貼角焊接，連接處設置M22普通螺栓進行臨時連接。其中，4#梁段波形鋼腹板尺寸為8.057 m×3.2 m，重6.35 t；21#梁段波形鋼腹板尺寸為4.175 m×4.8 m，重3.769 t。箱梁采用菱形掛籃懸臂對稱澆筑施工，箱梁頂板和底板一次澆筑完成。

當橋梁跨徑較小，在常規塔吊覆蓋半徑之內時，傳統的施工方法是利用主墩附近設置的塔吊進行波形鋼腹板的運輸和安裝，本橋的主跨達到了172 m，已經超過常規塔吊的作業半徑覆蓋范圍，塔吊不能滿足現場波形鋼腹板的安裝施工要求。本施工技術通過對傳統的菱形掛籃進行結構設計優化，在掛籃上加裝吊裝系統，在已澆筑箱梁頂板上設置運輸系統，并依靠主墩旁設置的塔吊進行波形鋼腹板從橋下向橋上的倒運，從而完成波形鋼腹板安裝時倒運、運輸、安裝的整個施工流程。運輸系統和吊裝系統在縱橋向隨著箱梁節段的澆筑可以不斷延伸，因此本施工技術可以應用于各種跨徑的波形鋼腹板PC組合箱梁橋的上構掛籃懸臂澆筑施工。

2 吊裝系統及運輸系統設計

2.1 菱形掛籃吊裝系統設計

菱形掛籃由主桁架、行走軌道、錨固系統、吊裝系統、模板系統等構件組成[3]。

主桁架由2[40a槽鋼銷接成菱形，兩片桁架由前上橫梁、后上橫梁進行連接，作為掛籃的主要受力結構。采用I45a工字鋼的底縱梁和采用雙拼H50焊接而成的前下橫梁及后下橫梁組成掛籃的底托，作為箱梁底板澆筑的承重結構。掛籃前上橫梁和前下橫梁采用鋼吊帶進行連接，掛籃后錨通過精軋螺紋錨固在箱梁頂板上，利用φ32 mm精軋螺紋鋼將掛籃后下橫梁錨固在上一個已澆筑箱梁節段的底板上。掛籃的行走通過軌道上設置的長行程空心千斤頂及軌道前端的反力架和精軋螺紋鋼組成行走系統，通過空心千斤頂的頂推推動掛籃前移，同時掛籃的后錨反托上設置鋼制滾輪，以減少掛籃前移時與軌道的摩擦。掛籃的軌道為通長整體式軌道，在掛籃前移前先將軌道進行前移，通過掛籃前支點設置的千斤頂將掛籃前支點進行頂升，然后將軌道向前方進行拉伸。

掛籃模板系統由底板模板、底板側模和頂板模板組成，在波形鋼腹板梁段掛籃無側模。

掛籃的波形鋼腹板吊裝系統主要由10 t電動葫蘆、電機、起重架立柱、起重架橫桿、起重架剪刀撐和采用I40a工字鋼的行走軌道組成。吊裝系統縱向行走軌道與掛籃的前上橫梁、后上橫梁、起重架立柱進行焊接，在縱向軌道上安裝電機，實現吊裝系統縱橋向方向的移動。同時在縱向軌道的電機下安裝橫向軌道，橫向軌道上安裝電機，并在電機下安裝電動葫蘆，實現吊裝系統的橫橋向移動，電動葫蘆用來實現豎向方向的吊裝。

吊裝系統軌道設計時應考慮最不利的荷載工況，即單根軌道能承受最大塊段波形鋼腹板的重量及其沖擊荷載。同時，在吊裝系統軌道的上方設置平聯，以提高軌道的穩定性。

2.2 運輸系統設計

運輸系統設在橋面上，由軌道和運輸小車組成，運輸小車主要包括平車骨架、平車面板、平車車輪、電機等。

平車骨架由[25a槽鋼根據設計尺寸焊接成整體，骨架間由∠100°×10的橫聯進行連接增加平車整體的穩定性。平車面板由[10槽鋼和σ8面板進行焊接組成，作為放置波形鋼腹板的平臺。在平車骨架上安裝電機底座板進行電機的安放，同時在電機底座板與平車骨架間設置加勁板。平車車輪采用φ300的鋼輪，電機與鋼輪間利用傳動軸進行連接，電機帶動鋼輪實現平車的移動。

運輸系統軌道利用[10槽鋼制作，鋪設在已澆筑完成的梁段頂板上，并與頂板上預埋的鋼筋進行焊接固定，由于箱梁存在縱、橫坡，軌道與頂板間的空隙需要鋼板進行支墊，保證槽鋼軌道的平順，防止運輸小車在行走的時候出現“跳車”的情況，避免造成波形鋼腹板掉落，確保運輸過程中的安全。

3 波形鋼腹板吊裝安裝

3.1 波形鋼腹板運輸

將運輸小車停放在0#塊頂板的軌道上，利用安放在0#塊附近的塔吊將波形鋼腹板從鋼棧橋上吊放在運輸小車上，波形鋼腹板與運輸小車間利用枕木進行支墊，啟動運輸小車沿著頂板縱橋向鋪設的軌道將波形鋼腹板運輸至掛籃吊裝系統下方等待吊裝安裝。

3.2 波形鋼腹板吊裝安裝

吊裝安裝波形鋼腹板之前先將掛籃底模板調整到位，利用全站儀在底模板上放樣出待安裝波形鋼腹板最前端的豎向投影點并做標記，在待安裝波形鋼腹板底部設置鋼凳進行支撐，并利用水準儀調整鋼凳支撐的高度，確保波形鋼腹板的高程符合設計的要求。用運輸小車將波形鋼腹板運輸到吊裝系統正下方水平放置[4]，將吊裝系統電動葫蘆的鋼絲繩穿過波形鋼腹板上設置的PBL連接件的孔中并將鋼絲繩用U型扣進行鎖定，在吊裝過程中應保證波形鋼腹板與鋼絲繩固定牢靠，波形鋼腹板不發生松動和搖擺。利用電動遙控器控制電動葫蘆緩慢勻速地提升鋼腹板，遙控吊裝系統上的電機沿縱向和橫向軌道將波形鋼腹板運送至待安裝的腹板位置處，將波形鋼腹板穿過頂板模板進行緩慢下放，此過程中避免與模板發生碰撞，將波形鋼腹板調整位置后用M22臨時連接螺栓將安裝的波形鋼腹板與上個箱梁節段的波形鋼腹板進行連接并擰緊。在安裝的過程中利用重力鉛垂線校核波形鋼腹板的豎向垂直度，并利用手拉葫蘆進行糾偏。

波形鋼腹板初步安裝完成，對平面位置、豎向高程和垂直度進行重新校核，均滿足設計及規范的要求后將所有的M22連接螺栓全部擰緊到位，并對安裝好的波形鋼腹板設置內支撐。內支撐的設置形式是采用型鋼桁架將波形鋼腹板上設計預留的連接耳板進行連接鎖定，起到既頂又拉的作用[5]，避免已經安裝無誤的波形鋼腹板在混凝土澆筑和振搗的過程中發生偏位的現象。波形鋼腹板固定牢固后采用CO2保護焊對波形鋼腹板進行現場貼角焊接，隨后進行鋼筋綁扎、混凝土澆筑等后續施工。

待當前箱梁節段施工完畢后，將帶有吊裝系統的菱形掛籃前移至下一個待施工梁段，同時將運輸系統的軌道接長，循環上一個梁段的施工，直至全橋合龍。

4 結語

在主跨跨徑達到172 m的波形鋼腹板連續剛構橋建設中，利用在菱形掛籃上加設吊裝系統，配合橋面上設置的運輸系統及主墩附近安裝的塔吊進行波形鋼腹板的運輸及安裝，很好地解決了常規吊裝設備無法進行大跨徑波形鋼腹板PC組合箱梁橋的波形鋼腹板吊裝安裝問題。采用本施工技術進行波形鋼腹板安裝施工，塔吊的占用時間少，一個懸臂T構兩側的掛籃可以同時安裝波形鋼腹板，減少了波形鋼腹板安裝所花費的時間，提高了施工效率，對后續采用懸臂澆筑施工的波形鋼腹板PC組合箱梁橋的建設具有一定的參考價值。