跨既有高速公路超長鋼蓋梁吊裝施工技術(shù)

王于 WANG Yu

（中山市交通項目建設(shè)有限公司，中山 528400）

1 工程概況

中山市橫四線西段公路工程與正在運(yùn)營的廣珠西線高速公路相交，交叉角度約為25度。下部結(jié)構(gòu)23A、24、25、25A、26、27A 號墩采用鋼蓋梁門架墩，在高速中分帶內(nèi)及外側(cè)設(shè)置柱式方墩的形式，基礎(chǔ)采用承臺接樁基礎(chǔ)，預(yù)留高速公路雙向十車道共53m 寬度的擴(kuò)建空間，鋼蓋梁最大長度為61米，最大重量為315.8 噸。如圖1 所示。

圖1 平面示意圖

2 鋼蓋梁分段情況

為方便運(yùn)輸及現(xiàn)場安裝，每個鋼蓋梁在廠內(nèi)分段制造，運(yùn)至施工現(xiàn)場分段吊裝施工。其中左幅23A#墩、右幅27A#墩、24# 墩、26# 墩分為2 節(jié)，25#墩、25A#墩分為4 節(jié)，節(jié)段編號從右至左。其中24#墩鋼蓋梁第2 節(jié)最重，重量為118.155 噸。每個墩鋼蓋梁的總體施工順序為：先吊裝鋼立柱，再吊裝鋼蓋梁，根據(jù)分段及現(xiàn)場施工情況，先吊裝1 號鋼蓋梁，再吊2 號鋼蓋梁。（如圖2、圖3 所示）

圖2 鋼立柱與鋼蓋梁對接處結(jié)構(gòu)圖

圖3 原鋼蓋梁對接處結(jié)構(gòu)圖

3 現(xiàn)場平面布置

施工現(xiàn)場需拆除高速公路外側(cè)波形護(hù)欄，同時對施工場地外側(cè)場地進(jìn)行開挖平整，施工中按200kPa 控制地基承載力，基礎(chǔ)施工前對地基承載力進(jìn)行檢測，對不符合要求處做換填處理直至達(dá)到地基承載力滿足要求。（圖4）

圖4 施工區(qū)域平面布置圖

4 施工方案

4.1 吊裝設(shè)備的選擇

表1 鋼蓋梁制造節(jié)段劃分表

根據(jù)現(xiàn)場場地大小、高速封閉時間、設(shè)備配重裝卸條件以及裝車條件等限制，綜合現(xiàn)有設(shè)備起重能力、鋼蓋梁節(jié)段的最大重量、安全、經(jīng)濟(jì)等因素，吊裝采用1 臺650 噸汽車吊。（圖5）

圖5 鋼蓋梁吊裝示意

24#墩鋼蓋梁第2 節(jié)最重，重量為118.155 噸，根據(jù)現(xiàn)場布置，吊車起重半徑為：R≥10.08m；吊點到吊臂頂點距離：h1=8m；支墩高度：h2=6.4m；吊耳到支墩頂點距離：h3=3+1=4m；吊車起重高度H≥h1（吊點到吊臂頂點距離）+h2（支墩高度）+h3（吊耳到支墩頂點距離）=6.4+8+4-2=18.4m；吊臂支點距地面的距離：h4=2m；吊車的起重有效高度：H’（有效高度）=H-h4=18.4-2=16.4m。此時吊車的起重臂長為查參數(shù)表，此時額定起吊能力約為148.2t。起重噸位為[118.155+2（吊鉤重量）]×1.1=132.171t＜148.2t，滿足要求。

4.2 吊耳的設(shè)置

由于鋼蓋梁為對稱結(jié)構(gòu)，計算確定蓋梁中心位置，在蓋梁頂部對稱設(shè)置4 個板式吊耳，材質(zhì)為Q345B，板厚為40mm，每個吊耳設(shè)計最大起重量為40t。卸扣選用型號為S-BX55-2，銷子直徑為72mm，單個額定荷載55t，共設(shè)4個，即55×4=220t>117.244t，滿足要求。

4.3 吊繩的選用

單節(jié)鋼蓋梁最大重量為118.155t，即吊點受力分析：G=118.155t，節(jié)段設(shè)4 個吊點，鋼絲繩吊裝夾角為50°，每個吊點有兩根鋼絲繩，則每根鋼絲繩受力：P=G/4/cos40°=386.9kN。

選用6*83 鋼絲繩（6 為鋼絲繩的股數(shù)，83 為起重鋼絲繩每股的鋼絲數(shù)），鋼絲繩破斷拉力為4005kN，安全系數(shù)為：K=4005kN/386.9kN=10.35>10，滿足要求。

4.4 臨時支墩

①支墩設(shè)計。鋼蓋梁分段吊裝，現(xiàn)場兩個鋼立柱之間需設(shè)置臨時支墩，用于臨時支撐鋼蓋梁的安裝和焊接。臨時支墩基礎(chǔ)為條形鋼筋混凝土基礎(chǔ)，支墩主管采用φ630*10mm 鋼管，支撐桿件采用L90*6mm 角鐵，柱頂墊梁采用HM390*300*10*16mm 工字鋼， 鋼梁采用HM390*300*10*16mm 工字鋼。②支墩預(yù)壓。選用混凝土塊對支架進(jìn)行預(yù)壓，預(yù)壓最大荷載為鋼蓋梁梁體自重的120%，分30%、60%、120%三級進(jìn)行。按鋼蓋梁結(jié)構(gòu)形式合理布置混凝土塊，分三次進(jìn)行加載，每次加載后測出各控制點標(biāo)高，當(dāng)加載至120%并持荷36 小時后要再次復(fù)測各控制點標(biāo)高，如果加載120%荷載并持荷36 小時后所測支架日沉降量不大于2.0 毫米時，表明支架己基本沉降到位，方可卸載，否則還須持荷進(jìn)行預(yù)壓，直到支架沉降到位方可卸壓。計算出支架加載前后標(biāo)高差，并用該標(biāo)高差值來調(diào)整支架的標(biāo)高。③監(jiān)控測點布置。根據(jù)鋼蓋梁的受力特點布設(shè)測點，左右幅各設(shè)1 個觀測斷面，每個斷面6 個測點，共設(shè)測點12 個，用紅油漆做好標(biāo)記，加載前測出各測點的初始標(biāo)高值。④支架預(yù)壓注意事項。1）對預(yù)壓壓重認(rèn)真稱量、計算，為了保證預(yù)壓噸位的準(zhǔn)確性和加載不發(fā)生突變。預(yù)壓時準(zhǔn)備防雨材料布等以避免進(jìn)行中雨水過大使預(yù)壓荷載過多。2）壓重所有材料提前準(zhǔn)備至方便起吊運(yùn)輸?shù)牡胤健?）每級加載完成后，應(yīng)先停止下一級加載，并應(yīng)每間隔12h 對支架沉降量進(jìn)行一次監(jiān)測。當(dāng)支架頂部監(jiān)測點12h 的沉降量平均值小于2mm 時，可進(jìn)行下一級加載。4）觀測過程要貫穿于支架預(yù)壓全過程，在此過程中要統(tǒng)一組織，統(tǒng)一指揮。5）在全部加載完成后的支架預(yù)壓監(jiān)測過程中，當(dāng)滿足下列條件之一時，應(yīng)判斷支架預(yù)壓合格：各監(jiān)測點最初24h 的沉降量平均值小于1mm；各監(jiān)測點最初72h 的沉降量平均值小于5mm。

圖6 臨時支墩模型圖

圖7 支墩正視、側(cè)視圖

圖8 臨時支墩基礎(chǔ)布置圖

表2 吊車參數(shù)表

圖9 預(yù)壓控制點平布置圖

圖10 預(yù)壓控制點立面布置圖

4.5 鋼蓋梁準(zhǔn)確就位

①鋼蓋梁軸線控制。先根據(jù)坐標(biāo)在橋墩上準(zhǔn)確的放出軸線和中心線；鋼蓋梁在裝配制作時要放出橋梁中心線和軸線，焊接完成后復(fù)查各線并打上樣沖標(biāo)志；鋼蓋梁在吊裝就位時離支座約50mm 時，精調(diào)鋼蓋梁，讓蓋梁中心線和軸線對應(yīng)橋墩上的各線。復(fù)查各線的重合度，并在支墩橫梁上焊接限位碼后，吊車緩慢松鉤就位，在松鉤過程中要隨時注意各線的偏移。②鋼蓋梁標(biāo)高控制。實測臨時支墩和橋墩支座頂面標(biāo)高，偏差應(yīng)在規(guī)范允許范圍內(nèi)，方可進(jìn)行鋼蓋梁吊裝，否則應(yīng)進(jìn)行調(diào)整。鋼蓋梁吊裝后用水平儀復(fù)查鋼蓋梁頂板高程，如高程偏差超出規(guī)范允許范圍，應(yīng)進(jìn)行調(diào)整。運(yùn)用極坐標(biāo)法在建筑物內(nèi)布設(shè)適量的軸線控制點。為便于測量放線點位布設(shè)盡可能靠近墻面位置。所布設(shè)的控制點與整個結(jié)構(gòu)的測量基準(zhǔn)點進(jìn)行聯(lián)測，測量結(jié)果進(jìn)行嚴(yán)密平差，計算點位坐標(biāo)，并與設(shè)計坐標(biāo)比較改化。改化之后再次進(jìn)行檢測，要求控制網(wǎng)的測距相對中誤差小于L/20000，測角中誤差小于5"。根據(jù)現(xiàn)場施工及道路情況，用鐵皮做長4.5m、寬1m、高0.3m 的接火槽，放置于每個臨時支架焊縫位置底下，防止焊接時火花散落于高速公路所造成的安全隱患。

圖11 鋼蓋梁標(biāo)高控制圖

5 結(jié)論

綜上，伴隨我國路網(wǎng)的逐步完善，上跨既有道路的情況會越來越多，同時隨著我國常規(guī)起重設(shè)備的起重能力的逐步提升，重大構(gòu)件整體安裝將成為行業(yè)發(fā)展趨勢，超大型構(gòu)件吊裝作業(yè)廣泛的運(yùn)用為快速、安全地完成上跨既有通行道路施工提供了有力支撐，橫四線跨廣珠西線高速鋼蓋梁吊裝施工的順利完成為類似工程提供了經(jīng)驗。