既有隧道加蓋工程預制吊裝施工技術

費 凌

（上海市道路運輸事業(yè)發(fā)展中心，上海市 200023）

1 工程概況

為了維持世博公園綠地的連續(xù)性，打浦路隧道復線改建工程采用上蓋結構跨越打浦路隧道敞開段，設計凈空為6m，改建段設計中心線與原隧道設計中心保持一致。改建段起點樁號WK2+337.572，終點樁號WK2+500.572。上蓋結構采用“先簡支后固結”預應力混凝土疊合梁一跨跨越打浦路隧道復線敞開段，跨徑18m、19m和18~19m漸變段。疊合板梁由預制混凝土板梁+現(xiàn)澆混凝土板兩部分組成。疊合板梁與側墻通過現(xiàn)澆部分剛性連接。下部結構采用樁基+承臺、承臺上設置側墻的結構形式。混凝土疊合板梁結構總高度為1.12m，其中混凝土預制結構高度為0.87m，預制結構配置φ15.2-7預應力鋼束，現(xiàn)澆混凝土面板厚度為0.25m。下部結構承臺采用矩形承臺，單幅承臺尺寸為1.2m×32.6m×1.2m（高）。樁基采用直徑0.8m的鉆孔灌注樁。結構因為斷縫分為邊幅1、中幅2、中幅3、中幅4、邊幅5，每幅長度32.6m，總計5幅，如圖1所示。預制板梁共計130片，其中梁長17.8m共計52片，梁長18.8m共計52片。如圖2所示，梁長17.8~18.8m變長共計26片，標準梁寬1.25m，梁寬變寬1.04~1.44m。

施工過程中保證下方現(xiàn)狀交通正常運營是本次施工的關鍵。同時作業(yè)時鄰近既有的地下結構，吊裝過程中如何降低對既有地下結構的影響是本次施工的另一個關鍵所在。本文結合打浦路板梁吊裝，以期為在確保現(xiàn)狀交通和結構安全的條件下實施隧道敞開段改造施工提供參考。

圖1 結構主體平面布置（單位：m）

圖2 結構主體橫斷面（單位：mm）

2 既有交通防護

打浦路隧道復線位于上海市區(qū)中南部，是連接徐匯區(qū)與浦東新區(qū)的重要越江隧道，日均車流量高達4萬輛。板梁吊裝過程中，隧道需正常開放。吊裝施工引起的交通安全事件社會影響巨大，因此板梁吊裝過程中需對現(xiàn)有的交通進行必要的安全防護措施。合理、經(jīng)濟的防護方案成為本次施工的關鍵。

防護方案一：防護結構支點布置于原隧道結構與新建結構之間，采用固定落地式組合支架形式，板梁吊裝的全覆蓋，待預制板梁架設完畢后再進行拆除。立柱采用351mm×8mm鋼管，柱頂分配梁采用雙拼H型鋼400mm×200mm，主梁采用雙拼H型鋼400mm×200mm，上鋪壓型鋼板，通過自攻螺釘固定在型鋼上。主梁和壓型鋼板采用整體安裝方式進行安裝，如圖3所示。

圖3 落地防護方案設計圖（方案一）

若采用落地固定式支撐架，163m左右的防護結構成本巨大；同時混凝土梁架設完成后，落地式防護棚主體結構拆除困難且影響下部車道通行安全。為此，在防護結構設計時對該防護結構進行優(yōu)化，即在側墻上布置牛腿和移動軌道梁+移動式防護主體，可降低拆除難度和防護棚結構長度，但需要安裝大量牛腿，不僅影響隧道側墻結構安全、牛腿拆除困難，而且本工程側墻跨徑變動較大，在跨徑變化段，該種移動防護棚通用性差。為克服牛腿安裝、拆除困難、防護棚通用性低的問題，將移動防護棚的著力點和移動平臺設立在側墻墻頂（防護方案二）。

防護方案二：防護結構支點布置于新建側墻頂，采用桁架式：弦桿、桁架底橫梁為方鋼管B65×5mm；腹桿、桁架間聯(lián)系桿均為方鋼管B40×4mm；桁架底部橫梁穩(wěn)定桿為方鋼管B40×4mm；壓型鋼板，YX28-150-750（Ⅰ），厚0.6mm，通過自攻螺釘固定在方鋼管上。整體布置于新建側墻正上方，通過下弦桿上的聚乙烯四板實現(xiàn)順隧道方向的滑動。單側伸入已架板梁底部對待架部位進行防護，如圖4、圖5所示。

圖4 可移動桁架式防護縱斷面圖（方案二）

方案二很好地解決了方案一存在的各種問題。無復雜的拆除作業(yè)；安裝使用起重機整體安裝，便利；移動支點布置于側墻頂，人員操作方便；經(jīng)濟性優(yōu)越，僅需要防護主體成本。因此選擇方案二。

圖5 可移動桁架式防護橫斷面圖（方案二）

為了保證防護結構的絕對安全，杜絕結構破壞造成的交通安全問題，采用MIDASCivil有限元軟件進行詳細設計計算分析（風荷載標準值-0.95kN/m2；主要材質Q235b，[σ]=215MPa，[τ]=125MPa[1]），如圖6、圖7所示。加工完成后，在場地內進行了結構承載力模擬試驗，如圖8所示。采用手拉葫蘆作為移動部件配合側墻上的預埋鋼筋進行固定，防止構件被大風掀起后側向跌入隧道，如圖9所示。圖10為工作狀態(tài)中的防護結構主體。

圖6 計算分析模型

圖7 應力云圖

圖8 防護棚場地內承載力試驗

3 板梁吊裝施工

3.1 施工準備及布置

（1）吊裝準備

圖9 防護棚橫向移動試驗

圖10 工作狀態(tài)中防護結構主體

吊裝施工前，預制板梁出廠前均應對梁的外觀尺寸、梁的方向和編號進行復核，并用卷尺放樣出兩端豎向中心線。預制板梁進場前應進行側墻標高復核，在側墻上使用全鉆儀精確放樣出梁順橋向中心線、梁長度方向邊線，橫橋向梁的端部邊線，準備梁間填縫材料擠塑板、發(fā)泡劑、木板和調整梁體姿態(tài)用不銹鋼薄板。

吊裝便道由5m寬施工便道+4m后增便道組成，30cm建筑舊料+15cmC25素混凝土，12t震動式壓路機碾壓，地基豎向承載力不小于120kPa。

（2）板梁運輸

板梁開始運輸前，應進行運輸線路的確認排查工作，避免因為限高、部分橋梁結構承載能力低、轉彎半徑過小等問題造成運輸困難。板梁與運輸車之間梁體的兩端應布置方木或橡膠墊塊。運輸時使用手拉葫蘆與編織吊繩將梁體牢牢固定在平板車上，運梁車靠車道右側控制車速行駛。運輸過程中應安排專人、專車進行監(jiān)護和交通引導。

（3）起重機選型和布置

本工程側墻基礎為單排樁基，抗水平位移能力差，施工場地狹小，吊裝設備臨近施工，可能造成樁頂水平偏位。同時板梁吊裝過程中，起重機回轉至落梁位置時，起重機的整體重量集中在臨邊的單條履帶上，如圖6所示。為避免造成樁頂水平偏位，采取如下措施：適當降低施工便道的標高；選擇額定起重量大的起重機，工作半徑增大履帶遠離樁基；按照45°原則使得對樁的水平推力盡可能小，履帶正下方鋪設路基箱板進一步減小履帶接地壓強，控制在80kPa以內。

以最大跨徑19m的板梁為計算對象，梁最大重量290kN（包含吊索具等重量），單機4點吊裝，最大工作半徑16m，鋼絲繩與板梁夾角60°，主臂長度30m，均為帶載荷不行走工況，神鋼KH850-3（最大起重量150t）履帶式起重機在本工況下最大額定起重量377kN，滿足吊裝要求。

3.2 板梁吊裝

運梁車將板梁運輸至工作位置后，再次檢查板梁外觀尺寸、編號、方向、中心線等。檢查起重機提升、回轉是否正常，檢查吊索具。鋼絲繩（2根φ32，單根長度約33.4m，規(guī)格6×37M-FC，公稱抗拉強度1960MPa）通過卸扣（GB/T25854-4-DW12.5[2]）與梁端預埋的吊環(huán)（φ36、HPB300，對HPB300鋼筋，吊環(huán)應力不應大于65N/mm2；當在一個構件上設有4個吊環(huán)時，應按3個吊環(huán)進行計算[3]）連接，吊環(huán)距梁端0.7m，單端2個吊環(huán)。板梁正式吊裝前應試吊。起重機起梁后進行回轉，就位后開始緩慢落梁。待梁的邊線、中心線與側墻的控制線對齊，臨時擱置板梁，檢查梁頂標高，不符合要求則再次起梁并通過不銹鋼薄板進行超墊微調，最終落梁。解除卸扣與吊環(huán)的連接，起升吊鉤，吊機回轉至初始狀態(tài)，并向前行駛約1.25m，待架下一榀板梁。預制板梁的架設順序邊幅1至邊幅5，如圖11、圖12所示。

圖11 吊裝平面示意（單位：mm）

圖12 預制板梁現(xiàn)場吊裝

本工程預制板梁130片，連續(xù)布置，曲線段變寬變長梁較多，預制場生產加工誤差和安裝過程中的誤差累計后可能導致最后一片梁無法準確安裝，梁與梁之間縫隙大小不一造成填縫施工困難，導致現(xiàn)澆板施工時漏漿等，影響隧道行車安全。為避免安裝累計誤差問題造成安裝困難、影響后續(xù)施工，板梁安裝前進行2次梁的外觀尺寸復核、側墻頂放樣梁邊線和中線，板梁端部放樣側墻邊線和梁中線，每片梁均嚴格控制偏位，確保每片梁間的間隙均勻，以便于填縫施工。

高峰時段隧道內車流密集，若出現(xiàn)交通安全事件，社會影響巨大。為了有效降低風險，在與交警部門的溝通下，通過精心組織，壓縮每天工作總時長，將板梁吊裝安排在非高峰時段（10:00—15:00）。另外，增設聲光報警器，提醒過往車輛注意行車安全。

4 結 語

本次預制板梁吊裝以每天8片的速度，在1個月內完成架設任務。施工中的交通安全、社會影響、經(jīng)濟效益均得到很好保證，可供同類工程借鑒。

項目已順利實施，其中細節(jié)值得探討：

（1）因為本次施工起重機架設操作動作較少，單榀梁的架設速度很快，運梁和現(xiàn)場臨時存梁成為限制架設速度的關鍵。

（2）因為本次吊裝施工、交通安全和社會影響巨大，因此防護結構富余量相對較大。

（3）本次項目樁基均為單排樁，起重機距樁中心線為6.5m，吊裝施工對樁基的影響僅借鑒以往工程經(jīng)驗處理，未進行詳細的復核計算，稍顯欠缺。

（4）因為防護結構屬于一次性投入，因此實施時選用了截面特性與方鋼管桁架相匹配的起重機臂，進一步減少了成本投入，創(chuàng)造了效益。