TPJ170S 型架橋機超高墩拼裝技術

謝平

（中交二航局第四工程有限公司，江蘇 泰州 241000）

1 架橋機結構概況

TPJ170S 型架橋機各結構部件及主要尺寸如圖1 所示。架橋機由主框架、支承結構、起重天車、其它附屬機構以及吊掛系統等五大部分組成。主框架分為主箱梁、前后導梁組成。主箱梁采用鋼箱梁結構形式，由上、下兩層組成，總長54m，分為4 節，每節13.5m，單節最重約40t。前后導梁為矩形桁架結構，分為上下兩層，每層高2.5m，前導梁總長60.2m，分為4 節，單節最重20.3t。后導梁1 節，長14m，重20.9t。

圖1 TPJ170S 型節架橋機總圖

架橋機由前、后輔助支腿及兩個中支腿作為支撐，中支腿安裝于立柱或墩頂塊上，前、后支腿分別安裝于主桁的兩端部，前支腿重20t、后支腿重25t、中支腿重40t。

起重天車是架橋機的主要工作單元，安裝于主框架的上部，天車高度11.5m，總重量70t。其它附屬機構、吊掛系統單件最重均不大于20t。

2 起重吊裝工況分析及設備選型

根據橋機各部件的重量、拼裝時就位的高度，N8-N9#墩周圍地質情況，從拼裝施工的安全性及經濟性系統分析各極限工況下的起重設備選型。

2.1 起吊重量最大工況

架橋機安裝過程中最重部件為整體吊裝前導梁90t(導梁85t+吊索具5t)，安裝前導梁時最遠起吊半徑28m，履帶吊采用超起變幅副臂工況吊裝，該工況下額定起重量160t,滿足起重能力要求。500t 履帶吊起重超起工況參數如（圖2）：起重高度 H≥h0+h1+h2=13.2+4.9+0.5+58.6=76.2m。其中：h0-鋼絲繩垂直高度，取13.2m；h1-構件計算高度，取4.9m；h2-中支腿臺車已安裝高度，取58.6m。

圖2 ZCC5000 履帶起重機超起變幅副臂起重特性曲線及起重性能表

2.2 起吊高度最高工況

架橋機最高部件吊裝為天車卷揚機，重約35t，最高起吊高度80m，該工況采用標準副臂工況，500t 額定起重能力75t,滿足起重能力要求。500t 標準副臂工況見圖3。

圖3 ZCC5000 履帶起重機標準變幅副臂起重特性曲線及起重性能表

起重高度H≥h0+h1+h2=6.8+1.1+72.1=80m。其中：h0-鋼絲繩垂直高度，取6.8m；h1-構件計算高度，取1.1m；h2-構件距地面高度，取72.1m。

2.3 其余架橋機構件吊裝工況

其余架橋機構件主要為主梁節段、后導梁節段、主梁連系梁、中支腿、立柱等。起升高度均小于吊裝卷揚機高度，吊裝幅度最大32m，上述構件吊裝最重為中支腿40t。根據500t 履帶吊標準副臂工況32m 幅度，額定吊裝重量61.5t,大于所有吊裝構件重量。此處不再重復復核。

2.4 橋機構件地面組拼工況

考慮主梁構件倒運及組裝，按最不利吊裝工況來進行設備選型。主梁構件長13.5m，滿足吊裝一節段主梁可旋轉180°作業。一節主梁重40t，吊裝幅度10m，選用一臺135t 履帶吊，主臂長32m，幅度10m 時，額定起重量61.7t。滿足地面最重部件組裝及轉場作業要求。

3 大件吊裝承載區域地基處理

500t 履帶吊單側履帶接地長度為9.82m，履帶寬度為1.35m，兩履帶中心距離為8m，吊機自重約為512t（主機80t、履帶70t、后配重140t、車身壓重42t、超起配重100t、吊臂及散件80t），最大吊重90t，履帶路基板采用滿鋪形式，路基板單側有效作用區寬度5m，單側作用荷載按照70%整機荷載考慮，即偏載系數1.4。現場履帶下方基礎處理結構層自上而下分別為5×2.0×0.26m 路基板、0.25m厚C30 現澆混凝土、素填土壓實。

按《建筑地基處理技術規范》（JGJ79-2012），墊層的厚度z 應符合下式要求：

其中：

Pz為墊層底面處土的附加壓力值（kpa）；

Pcz為墊層底面處土的自重壓力值（kpa）；

faz為墊層底面經深度修正后的地基承載力特征值（kpa）；

pk為相應于作用的標準組合時，基礎底面處的平均壓力值（kpa），此處為履帶吊路基板底面處壓力；

pc為基礎底面處土的自重壓力值（kpa）；

b 為基礎底面寬度，考慮路基板作用，b 取值為5.0m；

l 為基礎底面長度，考慮路基板作用，l 取值為9.82m。

Fk置于鋼板、路基板等支墊物之上構件的重量(kN)；

Gk起重機械支墊物重量(kN)，單塊路基板重70KN；

A 起重機械支墊物底面面積（m2）；

K 偏載和動載綜合系數，取值為l.l ～ l.6；受起重機械重心的影響，履帶或支腿下的支墊物會出現受壓不均衡的現象；起重機械在吊裝或行走時，還會產生動載。在吊裝地基的驗算中，以偏載和動載綜合系數K 加以考慮，取值原則為:①起重機械固定位置作業，且偏載較小時，宜取較低值;偏載較大時宜取較高值。在吊裝方案設計時，可通過調整超起配重量來降低偏載情況。②起重機械在行走時，動載較大，偏載和動載綜合系數宜取較高值。

吊裝區域場地在下部結構施工階段均進行了素土填筑及壓實，采用輕型動力觸探儀實測地基承載力不小于100kPa，在澆筑25cm 厚C30 混凝土墊層并加鋪路基板分擔履帶吊荷載后，滿足吊裝要求。

4 架橋機拼裝場地平面布置

根據合建段空間布置形式及施工進度，考慮場地布置及架橋機安裝高度，規劃范圍90m（長）×44m（寬）作為架橋機安裝場地，規劃場地內需滿足135t 履帶吊吊裝走行。500t 履帶吊作業及行走區域需能達到履帶吊吊裝作業承載力要求。根據規劃場地不同區域的功能，履帶吊站位及行駛區域規劃于N8-N9 及N9#墩下層普通公路一側范圍內；規劃N9#-JN169#墩公路梁線路中心線下方空間作為主梁、導梁、中支腿部件擺放場地。其余起重天車、小行車、前后支腿等部件在構件吊裝完成后由其它存放場地倒運至安裝場地。作業區域應進行警戒圍護，設置警告牌等措施。

5 架橋機拼裝工藝流程

為防止上層高速公路橋機與下層鐵路公路橋機發生交叉施工，結合墩身施工進度。架橋機選擇在北引橋N9#-N8#墩完成拼裝施工。500t 履帶吊站位于N8#-N9#墩之間，先整體吊裝架橋機前導梁至N8#-N9#墩位的支腿上安裝，500t 履帶吊轉場至N9#墩端部再逐節吊裝主梁與前導梁完成對接，對接過程中縱移架橋機主框架以保證縱向穩定性。該處地面至墩頂高度50m，增加了架橋機構件的吊裝和對接難度，故除導梁吊裝外，無論是主梁還是天車吊裝，均采取分步吊裝，化整為零的方式拼裝思路進行，減少單次起重量，降低吊裝風險。采用一臺135t 履帶吊完成地面架橋機部件組裝，構件轉移等。

5.1 墩頂立柱及中支腿安裝

立柱整及中支腿在地面一臺135t 履帶吊進行部件組裝，并移位至500t 履帶吊作業范圍內。立柱單體吊裝最大吊重15t，中支腿重40t，500t 履帶吊（最大吊裝幅度32m）采用兩根鋼絲繩進行吊裝，單根鋼絲繩長度為12m，每根鋼絲繩一彎兩股，兩根鋼絲繩共四個吊點，分別吊立柱上的四個吊耳。同理將N9#墩立柱安裝到位。

5.2 前導梁安裝

先用500t 履帶吊將前導梁右側節段整體起吊至N8#及N9#號墩上的中支腿臺車上，使導梁尾部距中支腿中心線約1.8m。然后整體起吊前導梁左側節段，前導梁左側節段尾部距離中支腿中心線的距離與前導梁右側節段梁相同。

5.3 主梁及后導梁安裝

主梁節段由左右兩側節段1、節段2、節段3、節段4組成，每節段由上下兩層對扣，高強螺栓連接。單節主梁最重為40t，主梁的地面組拼采用135t 履帶吊；，每個節段采用兩根鋼絲繩進行吊裝，單根鋼絲繩長度為12m，每根鋼絲繩一彎兩股，上端掛于履帶吊鉤上，下端分別與主梁腹板上的四個吊耳相連，共四個吊點。將后導梁內側節段、外側節段在地面整體拼裝。整體起吊后導梁內側節段，然后吊裝外側節段。

5.4 后起重天車及附屬結構安裝

起重天車門架結構在地面組裝成一個整體。門架結構與起升卷揚系統分別吊裝以減少起重量，在架橋機主梁上完成組裝。起重天車吊裝于N9#墩中支腿主梁上方位置，調整就位后及時進行錨固。附屬設施的安裝還包括，主梁、導梁、天車護欄的焊接和安裝；焊接前后支腿、中支腿、天車爬梯及其他防護設施。

6 結論

通過對TPJ170S 型橋機在長泰大橋公鐵合建段超高墩安裝技術的分析，有利于拼裝場地的規劃與地基處理施工、起重設備的選型。有效節省了人工、設備及物質成本，推進了公鐵合建段施工進度，降低了起重設備盲目選型造成的風險與浪費。為TPJ170S 型橋機專項施工方案的編制提供了重要思路，為起重吊裝作業標準化施工奠定了基礎。