立交橋鋼箱梁吊裝施工技術要點淺析

王鵬揚

（太原軌道交通集團有限公司，山西 太原 030000）

0 引言

鋼箱梁即為鋼板箱形梁，主要由頂板、底板、腹板、和橫隔板、縱隔板及加勁肋等通過全焊接的方式連接而成，是大跨徑橋梁常用的結構形式。橋梁鋼箱梁的施工質量是否可靠，直接影響到橋梁的施工安全及使用壽命。在鋼箱梁吊裝施工中如果存在違章施工或不當操作，輕則耽誤工期，重則可能導致鋼箱梁施工時發生傾覆等安全事故。因此，鋼箱梁吊裝施工中應重視施工技術管理，為施工操作提供技術保證，最大限度確保施工質量。本文結合尖草坪立交橋改建工程，對鋼箱梁吊裝施工關鍵技術進行解析。

1 工程概況

尖草坪立交橋改建工程位于太原解放路和澗河路路段，在解放路與澗河路合并后向北延伸兩層上跨尖草坪街，然后二層上跨柏楊樹街落地延伸至恒山路。工程范圍內解放路主線道路中心線在地下與地鐵2號線中心線重疊并行，解放路主線與尖草坪節點區域立交橋位于地鐵西澗河站結構物上方。全橋共3.5層，第一層為解放北路層；第二層為東西向跨解放北路立交橋，橋長285m；第三層為解放北路主線高架橋，橋長1537m；最高的3.5層為連接解放北路與澗河路的匝道橋。

2 鋼箱梁吊裝施工技術

在尖草坪立交橋改建工程鋼箱梁的吊裝施工中，涉及臨時支架的設計、吊裝設備選型、吊裝前準備工作、吊車站位、鋼絲繩及吊耳的選擇、鋼箱梁吊裝施工及現場焊接等重要技術。

2.1 臨時支架的設計

臨時支架要設計足夠的強度與穩定性，保證在支撐鋼箱梁重量的情況下不變形、不垮塌，確保施工安全與工程質量。該工程的臨時支墩材質采用Q235B，方案采用Φ299×10 鋼管柱。臨時墩設置雙排鋼管墩，鋼管柱之間用Φ180×10 鋼管相互連接。支架底部設置柱底板，為了便于支架的重復利用，支架采用分節制作，用法蘭盤連接，采用普通螺栓鎖緊。經支架強度及穩定性驗算，該方案可行。

2.2 吊裝難點

尖草坪立交橋改建工程分兩期建設，一期工程打通恒山路往澗河路方向交通，緩解地鐵建設期間北部區域的交通出行困難；二期工程待地鐵主體結構完工后建設，二期工程現場吊裝施工具有以下難點：二期為主線橋，且在地鐵隧道上施工。當一期完成后，二期主線橋鋼箱梁吊裝，兩側受匝道橋的影響很大，特別是主線橋下穿匝道橋部分（U04段），吊裝限制明顯。同時，中間有門架框限制，地下是地鐵隧道，且臨時支架較多，進一步限制了吊裝空間。此時的吊裝作業空間小，吊裝半徑小，吊裝構件又相對長，對于吊裝方法的選擇，吊裝機械的選擇，吊裝機械的站位均需要詳細考慮。

2.3 吊裝設備選型

吊車在吊裝施工中，既要兼顧穩定性又要具有靈活性，結合現場施工條件，擬采用一臺260T汽車式起重吊車完成大部分吊裝工作，兩臺160T汽車式起重吊車對位于匝道下方及緊靠匝道位置的構件進行抬吊施工。雙機抬吊需盡量選擇型號相同的吊車，若兩吊車型號不同，則應根據吊車的技術參數，選擇相近的速率。

2.4 吊裝施工控制要點

2.4.1 吊裝前準備工作

（1）吊裝前應對橋臺頂標高進行復查，確保標高無誤，并做好復查記錄。

（2）根據鋼箱梁的施工要求，必須精確確定具體的起吊位置。同時，天氣狀況對吊裝也有著重大影響，應提前了解24h內的天氣情況，根據天氣狀況確定能否進行施工，并在必要時采取一定的防護措施。

（3）吊裝前，對所有管理和作業人員進行安全教育、安全技術交底，經考核合格后方可上崗。另外，必須確保作業人員正確使用勞保用品。

（4）箱梁安裝前，應先將承臺支座墊塊上的雜物清理干凈，以便箱梁順利就位。

（5）吊裝前，應檢查各起重吊具的性能，確保其處于良好狀態，正式吊裝前應先試吊，檢測吊車的性能狀態，確保安全起吊。

2.4.2 吊車站位

（1）U02聯和U03聯在原道路路面施工，且主線橋邊緣距離兩側構筑物有12m以上的間隙，吊機的擺放及施工不受影響。采用一臺260T的汽車吊進行吊裝施工。

（2）U04聯部分箱體位于已施工完成的A匝道正下方，部分箱體緊靠匝道橋邊緣，吊機及構件的位置受到一定的限制。采用一臺260T汽車吊進行大部分構件的吊裝施工，對位于匝道下方及緊靠匝道位置的構件采用兩臺160T汽車吊進行抬吊施工。

（3）U05聯和U06聯位于A、B匝道之間，且主線橋邊緣緊靠匝道橋邊緣，特別是U06聯箱體，一側與B匝道預留邊線進行焊接連接，就位精度要求高。采用U04聯的相似吊裝方式進行施工。

2.4.3 鋼絲繩的選擇

本次吊裝作業單機吊裝最重的構件，部分抬吊構件重量較小，鋼絲繩受力計算如下：

（1）鋼絲繩受力計算。最重構件重量約為58.866t（考慮吊具，以62t計算），當被起吊箱梁重量一定時，鋼絲繩與鉛垂線的夾角a愈大，吊索所受的拉力愈大；或者說，吊索所受的拉力一定時，起重量隨著a角的增大而降低。該工程所吊裝的所有鋼箱梁鋼絲繩與鉛垂線的夾角在45°～60°范圍內，以鋼絲繩與水平面的夾角為60°計算，動荷載系數取1.2計，采用4根鋼絲繩同時起吊，則單根鋼絲繩所受的拉力P為：P=1.2×62/（4×sin60°）=21.477t=21477kg。

（2）鋼絲繩的選用。鋼絲繩的計算和選用參照最小破斷拉力和最小破斷拉力總和兩項參數進行。不同型號的鋼絲繩，其使用范圍也有所不同。該工程起吊箱梁擬采用6×61+1 纖維芯鋼絲繩為新鋼絲繩，等級為1670。通過查看《重要用途鋼絲繩》（GB 8918-2006）表11，直徑56mm 的鋼絲繩符合要求。因此選擇直徑為56mm 的公稱抗拉強度為167kg/mm2的6×61+1 的纖維芯鋼絲繩完全滿足施工要求。

2.4.4 吊耳的選擇

吊耳是鋼絲繩與構件之間的紐帶，在施工過程中起著至關重要的作用。以吊裝最重梁段為例，對吊耳選擇進行計算。吊裝最重構件重量為58.866t，動荷載系數取1.2計，則構件吊裝過程中最重1.2×58.866=70.639t。鋼絲繩與構件面取夾角60°，鋼絲繩傳遞力為：P=70.639/（4×sin60°）=20.392t。吊耳板厚取35mm，材質選用Q345，吊耳與橫隔板、頂板之間熔透焊。并且吊耳的選擇還應經拉應力計算、剪應力計算、局部擠壓應力計算、焊縫計算等，經驗算無誤后方可實施。吊耳施焊工作落實到位后，針對焊縫做無損檢驗，若各方面均滿足要求則可以投入使用[1]。

2.4.5 鋼箱梁吊裝施工

在施工現場，吊裝車在支腿時，要保證地基的強度，調整吊車的液壓支腿使得吊車平穩，避免吊車支腿出現下沉情況。鋼箱梁吊運、移裝時應設警戒線，防止無關人員穿行。在吊裝過程中，鋼箱梁在現場應盡快安裝，以盡量減少鋼箱梁在高處的長時間停留。鋼絲繩與鋼箱梁頂部應保持合理的角度，通常不大于60°[2]。主梁吊裝就位于墩柱上，對準墩柱中心用水平儀調整。梁定位過程中應保證其平穩下落，而使梁各個部分不發生變形。為確保施工質量，在鋼箱梁安裝時要準確控制其精度，使用全站儀進行測量，施工人員與測量人員相互配合及時進行精確調整，從而確保鋼箱梁吊裝的精度。

主線橋最不利吊裝位置位于U04段，此段位于A匝道正下方（見圖1），空間小，吊裝難度較大。

圖1 U04聯的平面圖

U04 聯吊裝順序由箱體編號由小到大順序吊裝。U04 聯7#、10#、11#、12a#、13#構件在A 匝道下受A 匝道的影響最大，而其余箱體構件（除4#箱體，因4#箱體離B匝道較近）不受A匝道影響。吊裝根據空間情況采用單機吊或抬吊的方式進行施工，除上述特殊位置構件外，其他構件采用260T吊車進行吊裝，現對受現有橋梁影響吊裝的4#、7#構件進行吊裝分析。

4#構件雖不在匝道投影面以下，但是其緊靠匝道，距離匝道邊緣的水平間距約2.75m，施工過程中需格外注意吊裝安全，經分析現場條件,構件到場后采用兩臺160t汽車吊從兩側進行抬吊施工作業，見圖2。4#構件重42.762t，考慮1.2的不均勻系數、機械0.8的抬吊折減系數，則每臺吊機吊重42.762×1.2/2/0.8=32.072t。吊車主臂31m，作業半徑5～11m，額定起重量39.5～77t，滿足吊裝條件。

圖2 4#構件吊裝

7#構件就位時上空間小，7#構件上表面與A匝道底板之間凈距只有5.9m。故分別在7#箱體兩端頭設置兩個抬吊吊點，吊點距離端頭約為1m。兩組抬吊吊點分別用兩臺160T汽車吊作用，其中B組吊點位于A匝道底板投影面下，A 組吊點位于A 匝道1.8m 寬翼緣投影面下，7#構件就位時，A組距離A匝道翼緣約875mm，吊裝時需實時注意與A匝道的安全距離。具體示意見圖3。

圖3 7#構件吊裝

2.5 鋼箱梁現場焊接

鋼箱梁吊裝完成，且復測標高及線形無誤后，方可進行焊接作業。鋼箱梁施焊之前需要充分考慮現場環境，提前做好各項準備工作，有效控制尺寸、外形、焊接質量等。焊接材料須按焊接工藝要求使用，需要注意的是，若待焊部位結露或被雨淋后，要采取措施先去除水分、浮銹。焊接完成后清理焊縫表面的熔渣及周圍的飛濺。焊縫溫度降至環境溫度后，需進行焊縫檢驗，并進行超聲波檢驗、射線探傷檢驗，從而確保焊接的質量。

3 結束語

綜上所述，鋼箱梁在吊裝施工過程中，必須采用科學可行的施工方案，注重合理的施工工藝與質量管理，嚴格控制鋼箱梁的施工技術。尖草坪立交橋改建工程中鋼箱梁的吊裝施工實踐證明，要提高鋼箱梁吊裝施工技術水平，首先要做好吊裝施工準備工作，還要做好施工過程中吊耳及鋼絲繩的選擇、吊裝過程的要點分析及數據驗算等，才能滿足橋梁高質量建設的要求。