人字桅桿在中小橋梁體吊裝施工中的運用

杜逸斐

（中鐵建昆侖地鐵投資建設管理有限公司，四川 成都 610081）

1 工程簡介

關州水電站C5標段李龍橋交通橋位于甘孜藏族自治州丹巴縣中路鄉李然龍村，該地區屬于高山峽谷地帶，施工場地極為有限，且橋下為常流深水河道。李龍橋交通橋主要由兩部分組成，即橋梁下部和橋梁上部，橋梁下部包括橋墩、橋臺及橋臺護坡等，橋梁上部包括預應力空心板、橋面及上部安全防護欄桿等。本橋上部主要構造為1×16 m+1×25 m預應力砼簡支空心板，橋梁下部橋墩為實心鋼筋砼，擴大基礎；橋臺為U型重力式橋臺，擴大基礎。該橋設計2孔跨越小金河，跨度為16 m和25 m，橋面全寬5.0 m，由1塊1.5 m寬的中板+2塊1.75 m寬的邊板組成。單塊最大重量約43 t，蓋梁頂距地面最大高度約18 m。

2 吊裝方案的確定

由于施工場地地形限制，制梁場選擇在在S303省道河對岸即2#橋臺尾上游側，加之橋梁板吊裝處于汛期，汛期來臨時前期所修建的施工便道及便橋又被沖毀。在該橋上游500 m處有簡易人行索橋一座，只能供人通行使用，設備和材料無法運輸，而該橋空心板最重只有43 t，采用架橋機不經濟，且大型吊車無法在橋下進行吊裝作業。通過比對多種不同吊裝方案，擬采用角鋼框架結構的人字桅桿（扒桿）施以“平衡懸吊法”架梁。首先，在預制場由葫蘆配合起板，將板裝在平車上，用卷揚機牽引運梁平車，將板運至2號橋臺后，停于人字桿下，由兩套人字扒桿經2臺8 t卷揚機互相牽引將板平衡懸吊過跨，再由8 t卷揚機橫牽空心板到位后，拆去橫移工具，安放支座，板找平，找正安裝就位。人字扒桿的過跨豎立由輔助扒桿完成，前后扒桿所用地錨分別固定在橋墩下部和預制場末端預留地錨處。

3 人字扒桿吊裝方案的主要施工設備選定及吊裝數據驗算

（1）吊裝機具選用：①人字扒桿用角鋼焊接而成，扒桿分為上下二節共高16 m，上下節段均為一端大一端小的大小頭，兩節段采用螺栓連接。每個節段由4根8 m長的主架角鋼和80根長短不一的連接角鋼焊接成而成，主架角鋼為120×120×5 mm，連接角鋼為70×70×5 mm，大端頭截面為60×60 cm，小端頭截面為30×30 cm。小端頭留Ф140孔洞用于安裝滑車組。②配置4臺8 t慢速卷揚機，2臺用在扒桿上吊裝，2臺用于從預制場到橋頭牽引預應力空心板。③現場部署兩套8 t×1單輪滑車及50 t×5輪滑輪組（兩套）。

（2）起重繩及風纜選擇：采用6×37+1（直徑為19.5 mm）的鋼絲繩作為起重繩；4條30 mm鋼絲繩作為后風纜，22 mm鋼絲繩作前風纜。吊鋼步環與鋼絲繩末端等應使用騎馬式聯結，并在鋼絲繩最后一個卡子后面500 mm以上位置，加設一保險卡子。連拉卡子、鋼絲繩卡子使用數量和間隔應滿足規范要求。

（3）吊裝數據計算：①基礎資料：根據設計施工圖可知：主梁分16m跨和25 m跨，16 m跨主梁長16 m，梁高0.8 m，邊梁約重25.5 t，中梁約重23.5 t。25 m跨主梁長25 m，梁高0.9 m，邊梁約重43 t，中梁約重39 t。②主要吊裝機具參數：人字扒桿使用兩段拼裝（大端頭對大端頭），單段長8 m，大端頭截面尺寸60×60 cm，小端頭截面尺寸30×30 cm；8 t起重卷揚機4臺；50t滑輪組2套；鋼絲繩、夾具等2套。③吊裝受力驗算：由于板端到安放位置下落時，會產生偏吊，故按單套扒桿吊裝整塊板進行驗算，結果為：T1＝43 t，NB＝43 t。④扒桿強度、穩定性計算：因會扒桿在吊裝時，會產生偏吊情況，故按獨桿進行受力計算。單根扒桿桿長16 m，最小截面尺寸為30×30 cm，最大截面尺寸為60×60 cm。單套（不計自重）吊裝時產生45 t軸向作用力(設計起重量45 t )，主架采用∠120×120×5角鋼。取扒桿最小截面面積：A=4×30×30=3 600 mm2進行驗算，求得最大受壓應力：σ＝Nmax/A=450 000/3 600=125 N/mm2。角鋼回轉半徑（取較小軸）：i=0.195×邊長=23.4 mm ，計算得出角鋼長細比：λ＝L0/i=800/23.4=34.18，通過查詢《鋼結構設計規范》附錄，得到角鋼穩定系數：Ψ＝0.906，設計抗壓強度：f=215 N/mm2， 則：σw= Nmax/ΨA=125 N/mm2

4 準備工作

吊裝施工隊進場前應仔細踏勘現場吊裝場地，特別是運板通道的形成，蓋梁、臺帽施工是否已全部施工完畢。核對空心板的質量、數量，架梁的順序（邊板裝車方向），實際開吊時間。對蓋梁的標高、平面位置進行復核，并在蓋梁上用墨線標注出支座、空心板安裝位置。確認橡膠支座是否經有關質檢部門檢驗合格，核實無誤后與現場技術負責人辦理工程中間交接手續。設專人負責吊裝的協調指揮工作。對吊裝機具（人字扒桿、卷揚機、鋼絲繩等）及運輸機具（運梁臺車）進行全面排查，凡超出使用標準的禁止使用。采用直立人字扒桿在梁岸橋臺上固定后，將設備吊過河到2#橋臺上堆放。

5 人字扒桿設置

（1）人字扒桿參數。①設計起重量（單套）（45 t）。②前扒桿有效高度（16 m）。③后扒桿有效高度（16 m）。④主肢角鋼（120×120×5 mm）。⑤單個人字扒桿自重（5 t）。

（2）人字扒桿的布置。采用0#臺立桿前移的方法把人字扒桿送到左岸，前后人字扒桿分別設立于2#臺前口和1#墩臺之間，于蓋梁中軸線左右對稱，16 m跨吊裝完成后，前扒桿移至0#橋臺，后扒桿移至1#橋墩，人字扒桿腳跨距為3 m。吊裝25 m跨完成后在0#臺進行拆除工作。

（3）卷揚機、風纜繩、運梁通道布置。前人字扒桿風纜繩系于1#橋墩上（吊裝第一跨時設置在0#橋臺地錨處），后人字扒桿風纜繩用地錨固定（第一跨吊裝時可以系在1#橋墩上），設置2個錨點。4臺8 t慢速卷揚機分別布置在2#橋臺左右側，右側2臺為主吊，左側2臺為橫牽，且最后面一個導向輪與所有卷揚機的距離均不得小于25倍卷筒直徑。在2#橋臺臺背中線位置（后人字扒桿架設中線點）填筑一條5 m寬，坡度不大于10%，臺背直線段不小于25 m的運板通道至空心板預制場，進行空心板運輸。

（4）人字扒桿架立。在2#橋臺臺背中間位置拼裝前人字扒桿，完成后利用前人字扒桿、1#橋墩及0#橋臺上的輔助滑輪組將前人字扒桿架立于1#橋臺蓋梁中線位置，并系好風纜。同樣在2#橋臺臺背位置拼裝后人字扒桿，并使前后人字扒桿中軸線與橋梁中線重合，利用前人字扒桿及2#橋臺上的滑輪組將后人字扒桿架立在2#橋臺臺帽中線位置。第一跨空心板吊裝完成后，以后人字扒桿為支點，用吊繩系住前人字扒桿的頂部和腳部，通過2臺8 t卷揚機將前人字扒桿腳部牽引到0#橋臺臺帽上，并利用前人字扒桿頂部的吊繩以及地錨上的輔助滑輪組將前人字扒桿架立起來，即完成前人字扒桿過跨安裝。同樣以前人字扒桿為支點，也可完成后人字扒桿的轉移過跨。若有多跨進吊裝，重復上述過程即可。

6 預應力空心板運輸

預制空心板屬重型構件，運梁臺車需在路基上行駛。因此，在運梁前應用壓路機將運輸道路填平碾實（路基道路坡度不大于10%）。在本橋2#橋臺背處應將路基填至與橋臺相平，并延伸至預制場空心板底座末端。預制場上支空心板經檢驗合格后，采用葫蘆先吊起一端，一次起吊高度約20 cm，吊起后及時用枕木支起，再起吊另一端，如此移動將板的兩端找正，裝在45 t運梁平車上，用兩臺8 t倒鏈封車固定后，將牽引繩系在平車上，在押運員的監護下，低速將板（經路基）運至該橋（2#臺）橋頭等吊。

7 預應力空心板吊裝

施工方法：（1）預制空心板運輸至2#橋頭扒桿正下方后進行吊裝。吊裝前要對起重機具的可靠性進行全面的檢查，合格以后才能正式起吊。該橋首先架設的是第二跨空心板，由于第二跨空心板頂板上有預留鋼筋，在架設第一跨空心板時，需在第二跨上鋪設厚木板或采取其他措施用作運板通道。（2）預制空心板吊裝采用扒桿吊魚法（見圖1“扒桿吊魚法施工示意圖”）。目前扒桿吊魚法吊裝施工工藝已較為成熟，在此就不在累述。（3）預制空心板在橋墩頂及橋臺上的橫移及定位：先利用扒桿將第一塊板和第二塊板吊裝到位，并焊接頂面連接鋼筋。使用運板臺車從已安裝的兩板上運輸第三塊空心板至橋孔位置，再使用扒桿把空心板吊起，抽出運板臺車，鋪好橫向走板，把空心板放在橫向走板上，然后將扒桿橫移至待安裝空心板側合適的位置（扒桿架左右橫移不得使用撬棍撬動方式，要使用齒條式千斤頂起重釬移動）。在安裝好的第二塊板靠即將安裝第三塊板側設置臨時木垛，利用扒桿吊裝設備把空心板橫移到臨時木垛上后，然后擺正扒桿，把空心板吊起，撤去橫向走板及臨時木垛，落板就位。

圖1 扒桿吊魚法施工示意圖

8 結束語

人字扒桿具備輕盈、經濟、易于加工安裝、操縱簡單、不受橋下地形限制，施工占地面積少等諸多優點。該方法特別適用于李龍橋交通橋這樣的高山峽谷河流段中小跨徑橋梁梁體架設。它不光避免了架橋機的運輸、組裝、架設等大量繁瑣工作和高昂的費用，也克服了大型架橋吊車無法在橋下進行吊裝作業的缺點，在僅有的2跨橋梁架設中，突顯出明顯的技術優勢和經濟效益。