高速公路鋼箱梁吊裝施工技術(shù)研究

曹敏、李輝

（江西省公路工程監(jiān)理有限公司，江西南昌330009）

0 引言

近些年，交通運(yùn)輸行業(yè)發(fā)展迅猛，高速公路建設(shè)里程不斷延伸，鋼箱梁吊裝施工技術(shù)越來越受到各大施工企業(yè)的高度重視。鋼箱梁具有抗彎、抗扭、強(qiáng)度高、跨度大等優(yōu)勢，在高速公路施工中發(fā)揮著非常重要的作用。

但隨著高速公路工程跨度的不斷增大，吊裝施工難度也越來越大。特別是路面損傷、塌陷等問題屢次發(fā)生，不僅增加了高速公路維修養(yǎng)護(hù)成本，還影響了過往車輛的行車安全性與舒適度。這就要求進(jìn)一步深入研究鋼箱梁吊裝施工技術(shù)，不斷規(guī)范施工流程，優(yōu)化施工工藝，完善施工技術(shù)，提高高速公路工程整體的建設(shè)質(zhì)量，規(guī)避各類交通安全事故。

1 工程概況

該施工組織設(shè)計(jì)適用于滬昆高速梨東段改擴(kuò)建A2 標(biāo)（起訖樁號：K478+000—K497+204.9），路線全長19.205km。

在施工圖設(shè)計(jì)范圍內(nèi)包括路基、橋梁、涵洞通道、改移、防護(hù)、綠化、路面、交通標(biāo)志標(biāo)線等工程。項(xiàng)目整體平面圖如圖1 所示。

圖1 項(xiàng)目整體平面圖

2 工程施工的難點(diǎn)

2.1 安全保通難度大

梨溫高速為江西省內(nèi)交通量最大、重載交通比例最高的高速，需要在保證四車道通車的情況下實(shí)施改擴(kuò)建工程。由于改擴(kuò)建采用了雙側(cè)建設(shè)形式，交通流向需經(jīng)多次轉(zhuǎn)換，再加上重載交通的影響，保安全的同時(shí)，保通行難度大。

2.2 組織協(xié)調(diào)難度大

為了保證鋼箱梁現(xiàn)場吊裝作業(yè)的有序順利開展，必須提前對周邊交通進(jìn)行科學(xué)周密的管制布置。在對吊裝區(qū)域封路的同時(shí)，加強(qiáng)交通疏導(dǎo)工作，盡可能降低對公路車輛正常通行的影響[1]。

該項(xiàng)目全線共設(shè)有2 處互通、1 座支線上跨、6 座分離立交，1 處西氣東輸管道交叉，與特高壓輸電線路4 處交叉。項(xiàng)目不僅交叉工程種類多、分布密集，而且關(guān)聯(lián)單位眾多，施工組織協(xié)調(diào)難度大。

2.3 施工技術(shù)要求高

鋼箱梁現(xiàn)場架設(shè)和吊裝難度比較大，施工工序復(fù)雜，特別是該工程涉及路基、橋梁、涵洞通道、改移、防護(hù)、綠化、路面、交通標(biāo)志標(biāo)線等諸多項(xiàng)目。鋼箱梁運(yùn)輸、吊裝作業(yè)易受周圍環(huán)境的干擾，所以必須綜合考慮現(xiàn)場實(shí)際情況，制定最為科學(xué)合理的吊裝方案。除此之外，鋼箱梁的焊接量往往比較大，焊縫質(zhì)量要求嚴(yán)格，焊接操作空間有限，焊接容易導(dǎo)致鋼箱梁形變，焊接難度比較大。

該項(xiàng)目全線基本都處于紅砂巖路段，路基挖方中紅砂巖占比近90%，路基填筑中紅砂巖占比近60%。既要在開挖作業(yè)中，確保通行車輛安全而采用非爆破方式，又要在路基填筑時(shí)，采取技術(shù)手段克服紅砂巖對路基填筑質(zhì)量的不良影響，并滿足工期方面的要求。同時(shí)全線基本采用雙（單）側(cè)拼接方式，新舊路基、橋涵工程拼接部位質(zhì)量的管控技術(shù)要求高。

2.1.1 種實(shí)采集 粗糠樹果實(shí)成熟期7—8月[2]，有些9月中下旬成熟[7]，7月中旬開始有果實(shí)自然脫落，從7月中旬起開始撿拾；9月中下旬用高枝剪剪下帶果枝條，手工采下果實(shí)。本試驗(yàn)種子來源于洛陽市西苑公園、河南省林科院、南陽內(nèi)鄉(xiāng)寶天曼，共采集種實(shí)156 kg。

3 鋼箱梁分段吊裝法優(yōu)勢分析

3.1 適應(yīng)性強(qiáng)

高速公路橋梁工程的施工工序較為復(fù)雜，鋼箱梁采用分段吊裝法能夠更好地適應(yīng)現(xiàn)場環(huán)境，實(shí)現(xiàn)對施工作業(yè)的合理優(yōu)化，提高安裝精度，保證安裝質(zhì)量。

3.2 施工效率高

分段吊裝法即將鋼箱梁分成多個(gè)梁段，分別運(yùn)送至現(xiàn)場，進(jìn)行拼裝、吊裝，最后完成各梁段間的連接與焊接處理。在具體施工中，工作人員先在地面胎架拼接好各個(gè)構(gòu)件，為后期吊裝作業(yè)的高效推進(jìn)奠定基礎(chǔ)[2]。吊裝到相應(yīng)位置后，通過焊接方式將鋼箱梁固定好。由于焊接的復(fù)雜程度比較高，通常會(huì)將整個(gè)鋼箱梁拆分成多個(gè)部分進(jìn)行焊接，焊接工作量比較大，而且易受多種不安全因素的影響。借助臨時(shí)胎架拼接方式，有效減少工程量，消除安全隱患，提高施工效率，保障施工質(zhì)量。

3.3 影響范圍小

分段吊裝法縮小了對既有交通的影響范圍。

3.4 安全性好

分段吊裝法提高了整體鋼梁的穩(wěn)定性。在附近場地，預(yù)制好各梁段，運(yùn)送至施工現(xiàn)場進(jìn)行吊裝。借助雙機(jī)同步起吊方式能夠有效提高吊裝的效率，保證吊裝作業(yè)的安全性。

4 高速公路鋼箱梁吊裝施工技術(shù)

4.1 制定吊裝方案

在通常情況下，鋼箱梁縱向長度跨度比較大，所以多采取縱向分段吊裝施工方式。在現(xiàn)場施作臨時(shí)支墩，然后將各分段鋼箱梁進(jìn)行有序吊裝，最后將各分段鋼箱梁緊密連接在一起。門洞與支墩若設(shè)置在跨越高速公路的位置，勢必存在較大的安全隱患，采用單箱室整體吊裝模式能夠很好地規(guī)避隱患，不再進(jìn)行縱向分段吊裝作業(yè)，而是橫向分為3 片進(jìn)行吊裝。綜合考慮該工程各方面的實(shí)際情況，最終決定采用1臺QUY350 履帶式起重機(jī)帶超起配重進(jìn)行吊裝作業(yè)，依據(jù)鋼箱梁的最大重量科學(xué)確定吊裝參數(shù)。

QUY350 履帶式起重機(jī)能承重最重鋼箱梁93t，加上自身重量，在吊裝期間對地壓力會(huì)高達(dá)7110.6kN，對地壓強(qiáng)達(dá)296.3kN/m2。為了保證吊裝順利進(jìn)行，需提前做好地基加固處理，根據(jù)履帶式起重機(jī)設(shè)備的工作范圍需求，確定處理15m×15m 的地基面積。

4.2 現(xiàn)場組拼

為了鋼箱梁構(gòu)件運(yùn)輸?shù)谋憬菪裕陬A(yù)制場地，按照單箱室分別制作模式，沿橫向制作長度完全一致的三個(gè)梁段，然后將其分別運(yùn)輸至吊裝現(xiàn)場進(jìn)行拼裝。在對鋼箱梁進(jìn)行分段時(shí)，應(yīng)考慮運(yùn)輸線路和安裝現(xiàn)場可允許梁塊的最大尺寸，在滿足所有條件的前提下，應(yīng)遵循分割焊縫最小的原則。需要注意的是，現(xiàn)場拼裝位置應(yīng)根據(jù)梁段線形提前設(shè)置臨時(shí)支撐裝置，并配合采用全站儀，確定好梁段的理論中心線，并規(guī)劃好車輛的運(yùn)輸路線，將鋼箱梁放置在指定的位置。然后，開始分段吊裝作業(yè)，將每段吊裝至特定區(qū)域后，組織專業(yè)人員利用水準(zhǔn)儀對其進(jìn)行精準(zhǔn)定位，并根據(jù)實(shí)際情況對梁段四角高程進(jìn)行靈活調(diào)節(jié)，最后完成各梁段間的縱向焊接和固定工作。

與此同時(shí)，還需同步進(jìn)行必要的防腐涂裝，在焊接完一條焊縫并檢驗(yàn)合格，進(jìn)入下一個(gè)焊接位置的時(shí)候，即可開始檢驗(yàn)合格焊縫的防腐涂裝，有效縮短施工周期，而且能夠充分利用焊接作業(yè)的各項(xiàng)設(shè)施設(shè)備和作業(yè)平臺，避免交叉作業(yè)。其間，需對環(huán)縫涂裝引起高度重視，要求施工人員先利用砂輪沿著焊縫兩側(cè)在30～50mm 范圍內(nèi)徹底除銹[3]，確定表面無任何污垢的情況下方可開始涂裝作業(yè)。采用噴涂涂裝工藝能夠有效避免漆膜厚度太薄，尤其是中間層的涂料厚度，一般應(yīng)按照1.3 倍進(jìn)行控制，確保涂層厚度滿足工程施工要求，起到很好的保護(hù)作用。

4.3 吊點(diǎn)布置

在一般情況下，每個(gè)單箱室鋼箱梁需配設(shè)4 個(gè)吊點(diǎn)，吊點(diǎn)兩端和縱向間距應(yīng)控制約為15.67m（見圖2），能夠最大限度保證吊裝過程的穩(wěn)定性。各吊點(diǎn)均采取焊接方式，將其設(shè)置在橫隔板與腹板交接區(qū)域。吊耳采用厚度為40mm 的Q345 鋼材，焊接長度應(yīng)控制約為400mm，采取全熔透焊接方式，以保證整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

圖2 吊點(diǎn)布置（單位：m）

4.4 起重機(jī)站位

首先，優(yōu)先開展內(nèi)弧側(cè)梁段吊裝工作，然后吊裝中部梁段，最后吊裝外弧側(cè)梁段。其次，內(nèi)弧側(cè)梁段采用197 噸位的起重機(jī)設(shè)備進(jìn)行吊裝，保證起重機(jī)的吊重能力大于鋼箱梁段的實(shí)際吊重。再次，中部梁段采用220 噸位的起重機(jī)設(shè)備進(jìn)行吊裝，同樣要求起重機(jī)的吊重能力超過鋼箱梁段的實(shí)際吊重。最后，外弧側(cè)梁段采用244 噸位的起重機(jī)設(shè)備實(shí)施吊裝。

4.5 吊裝作業(yè)

其一，該工程選用400t 履帶式起重機(jī)，開始操作前需安排專人對設(shè)備的工作性能進(jìn)行認(rèn)真檢查，保證各類儀表均處于良好的運(yùn)行狀態(tài)，且精準(zhǔn)度滿足要求。同時(shí)根據(jù)現(xiàn)場吊裝的施工需求，合理配備工作人員：各墩技術(shù)人員2 名，現(xiàn)場指揮員1 名，落梁輔助人員4 名，起重機(jī)支腿防護(hù)員1 名[4]。為了降低吊裝施工作業(yè)對正常交通的干擾和影響，還需提前做好與路政部門及區(qū)域交警的深入溝通，通過積極協(xié)調(diào)與合理調(diào)度，在保證鋼箱梁吊裝作業(yè)順利開展的同時(shí)，盡量不影響既有公路車輛的正常通行。

其二，采用卡扣連接方式穿鋼絲繩，保證鋼絲繩與鋼梁吊耳的穩(wěn)固連接，鋼絲繩接頭采用插接模式，同時(shí)對插接長度做好嚴(yán)格把控，最佳長度為鋼絲繩直徑的2 倍，可以稍微有些偏差，但不可小于300mm。

其三，在現(xiàn)場指揮員下達(dá)試吊指令后，操作人員開始啟動(dòng)起重機(jī)，緩慢起吊鋼箱梁，待梁段完全脫離地面高度0.5m 左右的時(shí)候停止繼續(xù)上升。此時(shí)安排專業(yè)技術(shù)人員對鋼絲繩及起重機(jī)支腿等部件的穩(wěn)定性進(jìn)行全面檢查，特別需要對鋼箱梁的吊點(diǎn)情況引起高度重視。如果發(fā)現(xiàn)鋼箱梁偏載現(xiàn)象，應(yīng)立即調(diào)整鋼絲繩進(jìn)行糾偏處理。只有部件足夠穩(wěn)定，在各項(xiàng)指標(biāo)均符合要求的前提之下，方可繼續(xù)起吊，但起吊速度不可大于1.25m/min，上升至墩頂上方0.5～1.0m 位置的時(shí)候停止吊裝。

其四，嚴(yán)格按照現(xiàn)場指揮員的調(diào)度要求，勻速轉(zhuǎn)動(dòng)起重機(jī)吊臂，避免起重機(jī)臂與梁體間發(fā)生碰撞。同時(shí)，安全員應(yīng)全程跟蹤，檢查起重機(jī)及其吊臂的運(yùn)行情況，之后開始落梁，梁體緩慢下落，與墩頂間距達(dá)到500mm 時(shí)暫時(shí)停止，確保梁體足夠穩(wěn)定后方可再次下降，精確就位后隨即錨固。

其五，落梁作業(yè)結(jié)束，檢查墩柱與鋼箱梁間是否穩(wěn)定接觸，然后做好相應(yīng)的連接工作，在指揮員的調(diào)度下完成摘鉤、收繩和起重機(jī)轉(zhuǎn)臂工作[5]。

其六，有序組織施工人員安全撤離墩柱頂部，將起重機(jī)轉(zhuǎn)移至下一個(gè)施工地點(diǎn)。

其七，單箱梁橫向安裝作業(yè)完成后，組織施工人員實(shí)施橫向連接，即在墩頂設(shè)置橫梁。

其八，利用相關(guān)測量儀器設(shè)備對鋼箱梁的安裝效果進(jìn)行仔細(xì)測量檢查，特別是軸線偏差不得超過20mm，高程定位偏差不得超過10mm，并用千斤頂調(diào)整橋梁的縱坡、橫坡和標(biāo)高，確保鋼箱梁各方向坐標(biāo)均與設(shè)計(jì)要求相吻合。

5 結(jié)語

總而言之，科學(xué)應(yīng)用鋼箱梁吊裝施工技術(shù)，能夠有效提高工程項(xiàng)目的綜合建設(shè)質(zhì)量。在高速公路鋼箱梁吊裝施工過程中，為了保證整個(gè)施工過程的有序性和順暢性，必須結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況和工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)要求，科學(xué)制定吊裝施工方案，選用恰當(dāng)?shù)牡跹b施工技術(shù)，組織施工人員有序開展現(xiàn)場吊裝施工作業(yè)。在確保鋼箱梁吊裝質(zhì)量的基礎(chǔ)上，保證現(xiàn)場吊裝作業(yè)的安全性，盡量降低對既有公路正常交通和周邊居民的干擾。