跨既有線70.52m 鋼結構桁架天橋整體吊裝施工技術

王超WANG Chao

（中鐵九局集團第一工程有限公司，沈陽 110000）

0 引言

近年來，高速鐵路快速發展，為貫徹落實振興東北老工業基地發展戰略，完善區域路網結構和布局，提高通道運輸能力和服務質量，促進遼寧省經濟社會發展，建設朝陽至秦沈高鐵凌海南站聯絡線工程。

1 工程建設背景

新建凌海南站天橋隸屬于新建朝陽至秦沈高鐵凌海南站聯絡線工程。凌海南站新建站臺天橋共計2 座，天橋橋面中心里程分別為：DK507+327.95 和DK507+453.95，天橋跨越既有Ⅰ、Ⅱ道及新建VII、5、3、4 道共6 股鐵路線，天橋地面距既有Ⅰ、Ⅱ道高度為9.37 米。天橋結構體系為鋼結構桁架，天橋寬度9 米，長度為70.52 米，其中PA-PB 段6.9 米、PB-PC 段24.32 米、PC-PD 段6.2 米、PD-PE 段26.9 米、PE-PF 段6.2 米。天橋制作共計分為5個節段。計劃每處天橋吊裝分2 次完成，每處鋼桁架需吊裝總重217t（兩次），兩次吊重分別為112t、105t，吊裝長度分別為37.31 米、33.21 米。見圖1。

圖1 天橋吊裝節段見示意圖

2 工程技術特點

本工程要求地基承載力高，必須嚴格控制地基承載力，滿足大于197.5kPa 的要求。DK507+260-DK507+520區間為挖方段，DK507+520 至大里程為軟基處理地段，填土高度5 米，VII 道表層填筑級配碎石，5 道填筑A 組土，且現場有部分回填土。控制5 道及回填部分地基承載力是本工程的基礎工作，鋼桁梁體積大、重量大，臨近既有線作業是本工程的重點。

3 施工工藝流程

施工工藝流程包括三部分內容：加工廠內構件制作、現場構件拼裝制作、現場構件吊裝。具體施工流程如下：廠內構件制作→運輸→場地三通一平→組裝平臺搭設→構件進場→吊車進場→構件拼裝→天橋桁架安裝→支撐系桿安裝→吊裝作業→涂料工程→屋面系統安裝→零星構件安裝→裝飾工程施工→完工。

4 現場構件拼裝制作

4.1 運輸方式

鋼結構構件在市加工廠內完成，天橋制作完成后經公路運輸至凌海南站施工現場，運距22.3km，隨后進行現場拼裝及安裝。

4.2 拼裝場地選取

DK507+327.95 天橋拼裝場地選取，DK507+327.95 天橋拼裝場地計劃選取DK507+252-DK507+321.6 路塹坡頂10 米范圍之內，長度為75 米，整體進行拼裝。大里程側拼裝I、II 道吊裝段，小里程側拼裝5、VII 道吊裝段。目前場地有房建模板需要清理，模板清理完成后施工現場平整并夯實場地。DK507+453.95 天橋拼裝場地計劃選取DK507+460-DK507+535 電纜溝內側空地處，長度為75 米，寬度為10 米，目前場地雜物較少，施工現場填土平整并夯實場地。

4.3 拼裝平臺支墩設置

鋼結構構件單元拼裝時現場搭設平臺，平臺采用I32型鋼作為拼裝支墩，支墩共計設置10 處，設置在每個階段的首尾處，長度為9.5 米，間距分別為13.19 米、1.53 米、16.5米、1.48 米、14.69 米、1.74 米、12.15 米、1.46 米、7.81 米。

4.4 天橋預拱度設置

根據設計要求天橋要設置預拱度，在拼裝平臺天橋對應起拱位置上抬15mm。根據圖紙放樣調整豎向腹桿的尺寸，并通過調整平臺的高低或者在平臺上部焊接短板的形式，完成鋼桁架的拱度的設置。

桁架現場拼裝作業時，首先拼裝、焊接下弦桿件，現場施工技術人員認真核對圖紙，對照進場材料編號。其次拼裝、焊接兩側立弦桿件，最后拼裝、焊接桁架上弦桿件，每道焊縫現場質量檢查員要仔細檢查，發現漏焊、焊角高度不足的焊縫要通知施工隊及時進行返修處理，確保焊接質量。

5 400t 履帶吊拼裝場地布置、吊裝順序及走行線路

5.1 履帶吊拼裝場地安排

履帶吊拼裝場地在DK507+320 處進行拼裝，主臂及副臂安裝朝向大里程側VII 道主體路基。

5.2 吊裝場地整體布置

由于現場部分已完工程影響吊裝作業及吊車走行，需對現場已完成的接觸桿、排水溝移除，并利用C40 混凝土、沙袋及A 組土進行回填處理。將DK507+300-320 段排水槽吊出并回填A 組土，高度與電纜槽高程相同；將DK507+280-300 段綜合管溝利用沙袋進行回填，防止造成破壞；將DK507+280-490 段5 道排水槽吊出，并回填A組土；將DK507+460-490 段VII 道路基填筑A 組土40cm厚與電纜槽高程相同，5 道DK507+461-473 采用C40 混凝土進行硬化，兩側回填A 組土進行順坡，以滿足吊車吊裝及走行；將DK507+330-300 段VII 道路基填筑A 組土40cm 厚與電纜槽高程相同，5 道DK507+308-320 采用C40 混凝土進行硬化，與電纜槽高程相同，兩側回填A 組土進行順坡，以滿足吊車吊裝及走行。

5.3 吊裝順序及走行路線

400t 履帶吊計劃在DK507+320 處進行拼裝（位置1），拼裝完成后首先吊裝DK507+327.95 天橋I、II 道吊裝段（吊裝1）。吊裝完成后，履帶吊沿5、VII 道路基走行至DK507+453.95 天橋吊裝平臺處（位置2），吊裝天橋I、II 道吊裝段（吊裝2）。吊裝完成后履帶吊沿5、VII 道路基走行至DK507+320 處（位置1），吊裝5、VII 道吊裝段（吊裝3）。吊裝完成后，履帶吊沿5、VII 道路基走行至DK507+453.95 天橋吊裝平臺處（位置2），吊裝5、VII 道吊裝段（吊裝4）。吊裝順序見圖2。

圖2 吊裝順序

6 天橋鋼桁架吊裝

6.1 吊裝前準備

天橋支座安裝時對支座墊板標高、位置、平整度及地腳螺栓進行測量復核，保證天橋桁架安裝的精度。準備好所需的吊具、吊索、鋼絲繩、電焊機及勞保用品，為調整構件的標高準備好各種規格的鐵墊片、鋼楔。吊裝前吊車已就位，并檢查桁架，確保無質量問題，且就位準確，滿足安裝條件。

選擇有經驗、責任心強的人員進行施工，并提前就位，進入待命狀態，并事先做好交底工作，使每個人都明確自己的施工任務，做到心中有數，保證在施工過程中有條不紊，順利施工。

天橋鋼桁架最大吊裝重量為117t（算吊鉤及吊索共計5t），鋼桁架結構特點及現場施工條件，吊車站位于5、VII道路基上，吊車回轉半徑為31 米（超起），吊車臂長選擇60 米，查閱吊車性能表，400t 履帶吊在該工況下最大起吊量157t（超起）、安全系數157/117=1.34，滿足規范要求。400t 履帶吊車履帶開距10.1m×8.5m，在吊車履帶下方鋪墊鋼板（40mm）。見圖3。

圖3 吊車主臂工況

6.2 纜風繩設置

纜繩選用4 根25 米φ10 尼龍繩，預先將纜繩先綁扎在天橋上，根據吊裝段，設置在吊裝段兩端，綁扎在端部下弦桿的端頭四角位置。吊裝段處于移位節段，纜風繩操作人員均位于地面，隨著天橋移動進行操作，控制梁體位置，防止鋼梁對成品碰撞。

天橋即將就位時，由指揮員進行指揮，地面人員進行作業，準確落位。地面人員分4 組，每組5 人，共計20 人。聽從現場指揮員命令進行施工。

6.3 吊點布置及鋼絲繩選用

桁架吊裝每段吊點共計8 處，采用環繞上弦桿的方式進行連接固定，預先由廠家對吊點位置進行鋼板加強，確保吊裝滿足要求。見圖4。

圖4 吊點布置

6.4 鋼絲繩選用

①卸扣選用，根據天橋重量（按117t 計算），采用4 組卸扣吊裝，單個卸扣承受重量按63 噸選擇，這里選擇弓形卸扣T-BX-TH1812 型號63t 卸扣（查表后得）。每處吊點安全系數63/（117/4）=2.15，滿足施工要求。

②鋼絲繩選用，鋼絲繩的允許拉力計算：

【F】＝αF/K

【F】——鋼絲繩的允許拉力（kN）；

F——鋼絲繩的鋼絲破斷拉力總和（kN）；

α——鋼絲繩破斷拉力換算系數；

K——鋼絲繩的安全系數。

本工程最大安裝段自重為117t，8 吊點，4 股吊索起吊，不均勻系數取1.3，每根吊索承受的拉力為：

T=1170/8/sin60°×1.3=219.5kN

6×37 鋼絲繩破斷拉力換算系數為0.82，捆綁式，按作吊索彎曲的安全系數考慮，K＝8-10，本工程選擇8。則鋼絲繩破斷拉力總和為：F=2141kN，公稱抗拉強度為1870 N/mm2，6×37，直徑為58mm 的鋼芯鋼絲繩的破斷力總和最小值為2240kN，滿足要求。

6.5 鋼桁架吊裝步驟

為保證吊裝施工進度，400t 履帶吊提前進場站位、組裝、穩車，80t 吊車配合吊裝配重。鋼梁吊裝采用8 點起吊，吊裝前技術人員用AutoCAD 軟件找出待吊節段的質心，設置桁架吊點，保證起吊時桁架的穩定性。吊點采用環繞上弦桿主節點處的方法。為保證吊裝安全，在吊點位置加設10cm*10cm 壁厚14mm 的鋼板，同時加設護角，防止鋼梁損壞。具體吊裝順序如下：

步驟一：將吊車站于DK507+324.2 距離站臺5.95 米處，掛240t 超起配重，車后距離滿足15 米半徑要求。逆時針回轉大臂36°，將梁體落于5、VII 道路基上，距離站臺1.5 米，工作半徑34 米，大臂60 米，額定起重量141t，安全系數1.2 滿足規范要求。

步驟二：吊車空載走行12 米，前進至DK507+314 處（吊車履帶距離站臺邊0.96 米）。掛240t 超起配重，車后距離滿足15 米半徑要求。逆時針回轉大臂113°，落梁。履帶距離站臺0.96 米，最大工作半徑31 米，大臂60 米，額定起重量157t，安全系數1.34 滿足規范要求。

步驟三：吊車空載走行42 米，前進至DK507+272.62處（吊車履帶距離站臺邊2.75 米）。吊起60t 節段，順時針回轉大臂49°，大里程側邊緣平移至DK507+292.2 處。履帶距離站臺2.75 米，最大工作半徑22 米，大臂60 米，額定起重量76.9t，安全系數1.28 滿足規范要求。

步驟四：吊車空載走行5.5 米，前進至DK507+267 處（吊車履帶距離站臺邊2.65 米）。吊起45t 節段，順時針回轉大臂41°，與60t 節段對接。履帶距離站臺2.65 米，最大工作半徑26 米，大臂60 米，額定起重量60.2t，安全系1.33 滿足規范要求。

步驟五：將小里程剩余梁段進行焊接，吊車空載走行208 米，后退至DK507+475.2 處（吊車履帶距離站臺邊5.73 米）。吊起117t 節段，順時針回轉大臂13°。履帶距離站臺5.73 米，最大工作半徑34 米，大臂60 米，額定起重量141t，安全系數1.2 滿足規范要求。

步驟六：吊車空載走行7.6 米，后退至DK507+467.6處（吊車履帶距離站臺邊0.95 米）。吊起117t 節段，順時針回轉大臂120°。履帶距離站臺0.95 米，最大工作半徑34米，大臂60 米，額定起重量141t，安全系數1.2 滿足規范要求，落梁。

步驟七：待小里程側剩余段焊接完成后，吊車空載走行160 米，后退至DK507+307.6 處（吊車履帶距離站臺邊5.81 米）。吊起110t 節段，逆時針回轉大臂37°，將梁體移動到5、VII 道路基上，大里程邊緣里程為DK507+301。履帶距離站臺5.81 米，最大工作半徑36 米，大臂60 米，額定起重量132t，安全系數1.2 滿足規范要求。

步驟八：吊車空載走行13 米，后退至DK507+320.4 處（吊車履帶距離站臺邊1.84 米）。吊起110t 節段，抬升大臂，將梁體移動到5、VII 道DK507+312.8 路基上，大里程邊緣里程為DK507+312.8。履帶距離站臺1.84 米，最大工作半徑36 米，大臂60 米，額定起重量132t，安全系數1.2滿足規范要求。

步驟九：吊車空載走行11.3 米，后退至DK507+331.7處（吊車履帶距離站臺邊1.84 米）。吊起110t 節段，抬升大臂，將梁體移動到5、VII 道DK507+323.2 路基上，大里程邊緣里程為DK507+323.2。履帶距離站臺1.84 米，最大工作半徑36 米，大臂60 米，額定起重量132t，安全系數1.2滿足規范要求。

步驟十：吊車空載走行16.3 米，后退至DK507+336.7處（吊車履帶距離站臺邊1.84 米）。吊起110t 節段，抬升大臂，當梁體高于支座0.5 米時停止抬升，順時針旋轉28°，落梁。履帶距離站臺1.84 米，最大工作半徑30 米，大臂60米，額定起重量163t，安全系數1.48 滿足規范要求。

步驟十一：吊車空載走行172 米，后退至DK507+508處（吊車履帶距離站臺邊8.17 米）。吊起110t 節段，抬升大臂，逆時針旋轉4°，將梁體小里程邊緣移至DK507+515處。履帶距離站臺8.17 米，最大工作半徑36 米，大臂60米，額定起重量132t，安全系數1.2 滿足規范要求。

步驟十二：吊車空載走行12 米，后退至DK507+496處（吊車履帶距離站臺邊7.35 米）。吊起110t 節段，抬升大臂，逆時針旋轉4°，將梁體小里程邊緣移至DK507+503.9處。履帶距離站臺7.35 米，最大工作半徑36 米，大臂60米，額定起重量132t，安全系數1.2 滿足規范要求。

步驟十三：吊車空載走行11 米，后退至DK507+485處（吊車履帶距離站臺邊5.27 米）。吊起110t 節段，抬升大臂，順時針旋轉197°，落梁。履帶距離站臺5.27 米，最大工作半徑36 米，大臂60 米，額定起重量132t，安全系數1.2滿足規范要求。

7 結束語

該工程為空間桁架連廊結構，施工范圍大，構件品種多。各種鋼構件均需工廠加工制作，然后裝運輸至工地，各種構配件必須有組織、有計劃按圖紙要求分類編號，小構件須分類打包做到有條不紊。臨近既有線作業，大型吊裝設備進入施工現場困難，施工難度大。天橋施工范圍內，營業線線間距為6.5 米（便線），站臺邊緣距離營業線中心1.75 米，施工安全要求更為突出，必須嚴格執行營業線作業的要求，執行過程中依據旁站制度設立專職安質人員嚴格卡控，經過參建工程人員的共同努力順利的完成了吊裝任務，加快了新建凌海南站的施工建設。