鐵路部分斜拉橋141 t支座吊裝關(guān)鍵技術(shù)

陳家勇

（中鐵十一局集團(tuán)第一工程有限公司 湖北襄陽(yáng) 441104）

1 引言

隨著國(guó)家工程建設(shè)的高速發(fā)展，大跨度的橋梁建設(shè)日益增多，而支座作為關(guān)鍵的承重傳力結(jié)構(gòu)，也變得承載力越來(lái)越高、重量越來(lái)越重、體積越來(lái)越大。由于超大噸位支座加工周期久、吊裝難度大、風(fēng)險(xiǎn)高、精度控制要求高，作為一道關(guān)鍵的施工工序，其成功與否直接關(guān)系著后續(xù)梁部結(jié)構(gòu)的施工，決定了橋梁建設(shè)的工程周期［1-3］。本文以蒙西至華中地區(qū)煤運(yùn)鐵路（后簡(jiǎn)稱“浩吉鐵路”）漢江特大橋超大噸位支座吊裝為依托，參考類似工程大噸位支座吊裝經(jīng)驗(yàn)［4］，通過(guò)在墩頂搭設(shè)雙層貝雷梁吊裝支架，安裝龍門(mén)吊，采取支座分塊吊裝、組合安裝的方式，成功地解決了超大噸位支座吊裝的難題，為以后類似超大噸位吊裝提供經(jīng)驗(yàn)［5］。

2 工程概況

新建浩吉鐵路漢江特大橋途徑襄陽(yáng)市樊城區(qū)和襄城區(qū)，全長(zhǎng)5.24 km，起訖里程為DK1033＋273.34～DK1038＋515.85，與二廣高速漢江四橋并行而建。橋梁于DK1034＋739.1～DK1035＋752處跨越漢江，河流與線路夾角為99°，主橋采用（72＋116＋248＋116＋72）m五跨部分預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土斜拉橋，主梁全長(zhǎng)626.8 m，采用塔梁固結(jié)、墩梁分離的結(jié)構(gòu)體系，是浩吉鐵路全線的重難點(diǎn)及控制工程之一。

59＃和60＃墩為漢江特大橋部分斜拉橋主墩，墩高12 m，采用直坡式圓端形實(shí)心墩，圓弧段直徑9.5 m，直線段長(zhǎng)15.5 m，縱橋向?qū)?.5 m。主墩支座為T(mén)JQZ-190000kN 球型支座［6］，每個(gè)主墩設(shè)置2個(gè)，共4個(gè)，分別為固定支座，多向支座，橫向支座和縱向支座。單個(gè)支座最重為141 t，長(zhǎng)和寬尺寸分別為4.48 m和3.98 m。支座自下往上由預(yù)埋底座、下座板、中座板、上座板及上墊板五部分組成，每部分重量分別為 38 t、36 t、10 t、33 t和 24 t，各組件平面位置和四角高程安裝精度控制在2 mm內(nèi)。

3 支座吊裝方案確定

在傳統(tǒng)江河、海域橋梁施工中，支座吊裝常采用吊車(chē)或浮吊方式。漢江特大橋位于二廣高速漢江四橋下游40 m，由于既有橋梁通航跨度和高度限制，大型浮吊不具備通航條件，因此無(wú)法選擇浮吊的吊裝方式。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)棧橋的位置和標(biāo)高，支座采用吊車(chē)安裝時(shí)，吊裝高度達(dá)15 m，水平吊動(dòng)距離20 m，單部件最大重量38 t，根據(jù)施工參數(shù)需選型300 t大型汽車(chē)吊車(chē)。原棧橋設(shè)計(jì)寬度9 m，設(shè)計(jì)最大荷載150 t，由于作業(yè)空間和承載力限制，無(wú)法滿足大噸位吊車(chē)作業(yè)。同時(shí)多部件組合安裝時(shí)，汽車(chē)吊吊裝不易精度控制。

因此，結(jié)合漢江特大橋施工現(xiàn)場(chǎng)條件，采用吊車(chē)或浮吊均無(wú)法滿足超大噸位支座吊裝難題。綜合考慮分析，選擇在墩頂搭設(shè)雙層貝雷梁吊裝支架，組裝龍門(mén)吊、分塊吊裝方案。龍門(mén)吊起重具有結(jié)構(gòu)受力簡(jiǎn)單，操作方便，風(fēng)險(xiǎn)低等優(yōu)點(diǎn)［7］。

4 支座吊裝支架設(shè)計(jì)

由于主墩支座較重，為了確保支座吊裝安全，結(jié)合支座和墊石結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，先將預(yù)埋底座吊裝至墊石內(nèi)，一次整體灌注墊石混凝土。然后分部吊裝和組合安裝支座下座板、中座板、上座板和上墊板的施工方案，支座各部件采用安裝在墩頂?shù)?0 t龍門(mén)吊進(jìn)行吊裝。

吊裝支架體系自上而下依次為60 t龍門(mén)吊，龍門(mén)吊專用軌道，工字鋼 20a橫向分配梁，雙層縱向貝雷梁，雙拼工字鋼 40a橫梁，槽鋼 20a剪刀撐，φ630×8 mm鋼管立柱。支座吊裝側(cè)面布置見(jiàn)圖1。

支座吊裝使用期間，剛起吊時(shí)貝雷梁懸臂長(zhǎng)度最大，此工況受力最不利，支架需承受的荷載有：結(jié)構(gòu)自重、龍門(mén)吊重、支座自重及風(fēng)載等［8］。支架結(jié)構(gòu)應(yīng)力如圖2所示，最大應(yīng)力189.1 MPa，小于允許應(yīng)力215 MPa，強(qiáng)度滿足要求。

在最不利工況荷載作用下，支架變形如圖3所示，最大變形為15.875 mm，小于容許值7 500/400＝18.75 mm，剛度滿足要求。

圖3 支架變形（單位：mm）

支座吊裝平移至鋼管樁頂部時(shí)，此時(shí)鋼管樁所受反力最大，支架結(jié)構(gòu)反力如圖4所示，φ630×8 mm鋼管樁最大反力為284.7 kN，遠(yuǎn)小于單根鋼管樁承載力1 839 kN，故鋼管柱整體穩(wěn)定性安全。單根錨固精軋螺紋鋼最大荷載為40 kN，遠(yuǎn)小于極限抗拉力667 kN，故精軋螺紋鋼受力滿足要求。

圖4 支架結(jié)構(gòu)反力（單位：kN）

5 支座吊裝關(guān)鍵技術(shù)

5.1 支座吊裝前準(zhǔn)備工作

在澆筑墩帽混凝土前，按設(shè)計(jì)圖紙預(yù)埋墩頂預(yù)埋件，主要有錨固精軋螺紋鋼、預(yù)埋底座支撐架和千斤頂支撐架。墩頂預(yù)埋件布置如圖5所示。

圖5 墩頂預(yù)埋件布置

每個(gè)墊石在四角預(yù)埋4個(gè)支撐架，用雙拼工字鋼 20a和1 cm厚鋼板組合焊接而成，頂面標(biāo)高74.165 m。4個(gè)支撐架頂面高差不得大于2 mm。

每個(gè)墊石四周預(yù)埋8個(gè)千斤頂支撐架，采用雙拼工字鋼 20a焊接，露出墩頂60 cm，距墊石輪廓線25 cm，錨固墩內(nèi)長(zhǎng)度為50 cm。

5.2 吊裝支架安裝

當(dāng)墩身澆筑完成后，利用圍堰的鋼管樁接高4根，在鋼管樁頂面焊接4塊長(zhǎng)80 cm、寬80 cm和厚16 mm的鋼板，鋼板頂面設(shè)縱向雙拼工字鋼40a，與墩身頂面平齊。

在墩頂布置兩組雙層組合貝雷梁，兩組貝雷梁間距6.8 m，設(shè)置在墩頂支座墊石兩側(cè)。每組貝雷梁由墩頂預(yù)埋的12根精軋螺紋鋼錨固，共設(shè)6組扁擔(dān)梁，扁擔(dān)梁采用1.5 m長(zhǎng)雙拼槽鋼 14，頂端加鋼板墊片和雙螺母進(jìn)行錨固。

5.3 龍門(mén)吊安裝

貝雷梁支架體系安裝完成后，在貝雷梁頂面安裝工字鋼 20a橫向分配梁，縱向間距75 cm，然后安裝固定龍門(mén)吊軌道。所有結(jié)構(gòu)安裝完成后，檢查支架體系的結(jié)構(gòu)安全性，待滿足要求后，采用80 t履帶吊吊裝組拼60 t龍門(mén)吊。吊裝設(shè)備總裝完成后進(jìn)行聯(lián)合驗(yàn)收，合格后方可試運(yùn)行。龍門(mén)吊安裝完成布置如圖6所示。

圖6 龍門(mén)吊安裝完成布置

5.4 空載運(yùn)行

龍門(mén)吊在空載情況下分別進(jìn)行起升、縱移和橫移試運(yùn)行，過(guò)程中檢查設(shè)備的運(yùn)行情況，并初步判定整個(gè)設(shè)備的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。縱移和橫移都要移動(dòng)實(shí)際吊裝中需要的全部行程，確保剎車(chē)可靠，限位開(kāi)關(guān)靈敏、可靠。

5.5 試吊

試吊分4級(jí)，分別按吊裝最大荷載的60%、80%、100%、120%進(jìn)行。試吊過(guò)程中監(jiān)測(cè)貝雷梁懸臂端部的觀測(cè)點(diǎn)變形值，同時(shí)密切關(guān)注吊裝系統(tǒng)的運(yùn)行情況和支架體系各部件的受力狀況。

5.6 支座起吊及安裝

支座各部件采用平板車(chē)運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)后，停在棧橋上，使預(yù)埋底板中心對(duì)準(zhǔn)龍門(mén)吊起吊點(diǎn)位置，采用4根長(zhǎng)3.8 m、φ36 mm鋼絲繩進(jìn)行吊裝。慢慢起吊預(yù)埋底板，起吊20 cm后停止，懸吊10 min左右，查看結(jié)構(gòu)主要受力部位的狀況及龍門(mén)吊工作情況。

龍門(mén)吊先縱向平移，距離鋼管立柱1 m后停止縱向移動(dòng)，平移過(guò)程中防止支座預(yù)埋底座大的擺動(dòng)，要平穩(wěn)緩慢移動(dòng)。開(kāi)動(dòng)起升機(jī)起吊支座略高于設(shè)計(jì)高度時(shí)停止，然后繼續(xù)向目標(biāo)位置縱移，到達(dá)設(shè)計(jì)位置后利用龍門(mén)吊的縱移和橫移功能進(jìn)行預(yù)埋底板的微調(diào)，將預(yù)埋底板平穩(wěn)放置在支撐架上，下錨栓棒插入預(yù)留錨栓孔內(nèi)。支座預(yù)埋底板吊裝如圖7所示。

圖7 支座預(yù)埋底板吊裝

支座預(yù)埋底板就位后采用千斤頂進(jìn)行微調(diào)，待平面位置和四角高程滿足要求后，澆筑墊石混凝土［9-11］。混凝土施工結(jié)束后，清理干凈預(yù)埋底板的上表面和螺紋孔。待混凝土強(qiáng)度及彈性模量達(dá)到100%，依次吊裝支座下座板、中座板、上座板、上墊板組裝，并安裝好連接螺栓，完成支座施工［12］。支座上座板吊裝如圖8所示。

圖8 支座上座板吊裝

6 結(jié)束語(yǔ)

由于施工條件受限，常規(guī)的吊車(chē)或浮吊均無(wú)法滿足超大噸位支座吊裝，本文提供了一種墩頂龍門(mén)吊裝置，通過(guò)在墩頂搭設(shè)雙層貝雷梁吊裝支架，安裝龍門(mén)吊，采取支座分塊吊裝、組合安裝的方式，解決了超大噸位支座的吊裝難題，同時(shí)吊裝過(guò)程安全平穩(wěn)，吊裝就位方便快捷，定位精度高，施工成本低。該吊裝技術(shù)在浩吉鐵路漢江特大橋斜拉橋主墩超大噸位支座成功應(yīng)用，為以后類似超大噸位支座吊裝施工起到了借鑒作用。