大型鋼箱梁吊裝施工工藝在跨金馬河大橋工程中的應用

朱領，嚴弘志，陳義

（中交二航局成都城市建設工程有限公司，成都 610000）

1 工程概況

本文以跨金馬河大橋建設工程作為研究案例，該項目跨越金馬河段的里程設計為K1+097.46～K1+808.54，K2+666.959～K2+973.041 段需要跨越匯水溝渠，K3+293.175～K3+964.255處需要跨越成都市第二繞城高速，該項目內總計需要建設3 座橋梁，橋梁路面的行車速度設計為80 km/h。

結合設計圖紙來看，單榀箱梁質量最小為93.5 t，最大為160.1 t，單榀箱梁的體積比較大，自身質量比較重，原材料運輸過程中需要經過人流量和車流量均較大的路段，運輸作業的難度大，存在較大的安全隱患。

2 施工方案

該項目中所使用的預應力混凝土簡支小箱梁直接從生產廠家采購，簡支小箱梁使用QJ260-50A3、QJ180-40 A3 兩種型號的架橋機進行安裝，簡支小箱梁先在作業平臺上拼裝成一個整體，然后縱向移動完成架設。其中，QJ260-50 A3 型架橋機主要負責跨越金馬河大橋路段的小箱梁與鋼箱梁安裝；QJ180-40 A3 型架橋機則負責K2+820 大橋段的箱梁安裝。

在架設小箱梁之前，需要先安裝臨時支座與永久支座，施工現場的小箱梁運輸使用運梁小車完成，運梁小車沿著道路前進的方向將小箱梁運輸至架橋機后側，架橋機在抓梁以后，開始架設小箱梁，每架設一個孔后，架橋機需要前進一定的距離。重復以上步驟循環作業，直至所有小箱梁全部架設完成。

3 驗算分析

3.1 混凝土小箱梁吊裝鋼絲繩驗算

箱梁的長度設計為40 m，按照最大質量160.1 t 進行計算，鋼絲繩與吊鉤質量為1.5 t，吊梁時需要使用兩臺130 t 的卷揚機進行吊裝，單臺卷揚機的最大載重為Q=[1.2×（160.1+1.5）]/2=96.96 t，四舍五入按照97 t 計算。其中，1.2 為動荷載系數。

鋼絲繩的拉力計算過程為：

經計算，取550 kN。

式中，P為單根鋼絲繩的拉力，kN；P總為指箱梁整體質量，t；α為鋼絲繩與豎直線之間的夾角，取30°。具體情況如圖1 所示。

圖1 角度示意圖

鋼絲繩的容許拉力按式（1）計算：

式中，P′為鋼絲繩的容許拉力，kN；為鋼絲繩的鋼絲破斷拉力和，kN；α′為鋼絲繩間荷載不均勻系數，取0.82；K為鋼絲繩的安全系數，取值情況見表1。

表1 鋼絲繩的安全系數

K取8 時，得：

鋼絲繩吊裝標準可以參照GB 8918—2006《重要用途鋼絲繩》規范，該項目選擇使用直徑為98 mm 的鋼絲繩，鋼絲繩的抗拉強度為1 770 MPa，鋼絲繩的力學性能滿足實際施工的需求。

3.2 鋼箱梁吊裝鋼絲繩驗算

該項目內使用的鋼絲繩設置方式如圖2 所示。

圖2 單機吊裝鋼絲繩設置示意圖

該項目使用的鋼絲繩與水平面之間的角度需保持在45°～60°，按照夾角為45°，箱梁取最大自重，鋼絲繩的動荷載系數按照1.1 進行計算，使用4 根鋼絲繩同時進行作業，單根鋼絲繩的拉力：

選擇鋼絲繩的直徑時，通常是按照鋼絲繩受到的拉力確定，先計算出鋼絲繩的鋼絲破斷拉力和，然后按照規范標準來選擇鋼絲繩的直徑。若使用的是舊鋼絲繩，那么應該根據舊鋼絲繩使用情況，將許用拉力P乘以0.4～0.7 的系數。

4 施工要點

4.1 施工準備

1）在架運小箱梁之前，應該將路基清理干凈，保證運梁小車順利通行。

2）施工現場的施工裝置必須在驗收合格以后使用，相關操作人員應經過專業化培訓后持證上崗。

3）施工現場需要配備應急物資，并提前制訂應急措施。夜間施工時，保證現場照明條件滿足實際作業的需求，確保不會出現安全隱患。

4.2 施工方法

4.2.1 箱梁運輸

將鋼箱梁放置在枕木上，枕木稍微高于箱梁的頭部，鋼箱梁尾部的懸挑長度不宜過長，保持在6 m 以內比較合適，為保證鋼箱梁不發生側向偏移，應該在鋼箱梁兩側與車廂之前設置連接板，加強鋼箱梁運輸過程中的穩定性。

以箱梁最大質量（98 t）進行計算：

1）運輸牽引車：奔馳6×63354 型，功率397 kN。

2）運輸車板：武漢神駿全液壓板，雙排10 軸線。

此外，鋼箱梁在運輸過程中應該做加固處理，保證運輸途中不會出現形變，鋼箱梁支撐點部位放置墊板或者膠皮，保證箱梁表面油漆不被損壞，臨時加固點部位需要進行打磨、刷漆處理。

4.2.2 混凝土預制小箱梁安裝施工

在安裝之前，施工人員應該復核橋臺、墩柱的軸線、高程以及平整度。

將橋臺上的墊石清理干凈，若墊石超高，則應該做鑿毛處理，使用環氧樹脂對殘缺面進行找平處理，確保墊石的高程滿足設計要求。

在安裝箱梁之前，墊石的強度必須達到設計強度。

4.2.3 架橋機拼裝與調試

架橋機組裝作業場地確定在K2+820 處，該場地的寬度為20 m，長度為100 m，組裝長度的面積完全可以滿足實際拼裝需求，利用吊車來拼裝架橋機的各個構件，吊車停靠在架橋機拼裝點的右側。具體的拼裝流程可以參照本項目制訂的《架橋機安拆專項方案》。

1）喂梁作業。喂梁過程中，需要先進行試停車檢驗，檢查運梁小車的制動性能，在檢查合格以后再次運行，駕駛員注意力應高度集中，聽從指揮人員的指揮，運梁小車不得與架橋機發生碰撞。運梁小車的副車將箱梁運輸至架橋機腹板位置，移動至起重天車的下側，沿著梁體吊點部位下放鋼絲繩，使用鋼絲繩捆綁固定梁體，在捆綁固定梁體的過程中，在梁體與鋼絲繩接觸的部位放置墊護材料，避免鋼絲繩損壞梁體表面。梁體起吊全程必須配備專人進行指揮，起吊過程中保證鋼絲繩保持垂直狀態，梁體保持水平狀態；當梁體脫離運梁車以后，對卷揚機進行多次制動試驗，試驗合格以后才可以走梁。待架橋機將梁體全部吊起，并且梁體離開運梁車的尾端以后，要檢查運梁車四周是否存在障礙物，確認無誤后方可退出架橋機的作業范圍；運輸通道內不得堆放雜物，以確保運梁車安全、順利通行[1]。

2）吊梁運行。小箱梁的最大自重為160.1 t，鑒于此，選擇使用φ60 mm 鋼絲繩完成吊裝作業。結合設計圖，吊點的位置應距離支座的邊跨1 m。

3）橫移和落梁。橫向移動架橋機，保證梁體順利就位。當架橋機移動至輪廓的邊緣部位時停止移動，開始緩慢下放梁體，梁體距離墊石10 cm 時，開始對梁體的位置進行小幅度調整，根據外邊緣線來調整梁體的位置，確保梁體落放位置的精準性。梁體落放過程中，保證梁體與支座緊密貼切，確保支座不會出現變形現象，同時落放不得出現梁體與支座相互碰撞，當支座位置發生偏離時，應該吊起梁體，調整支座的位置。

4.2.4 特殊橋跨架設

1）第一跨梁的架設。在安裝首跨梁體時，架橋機的中支腿支撐在橋臺上，需保證梁下的基礎具備足夠的承載力，避免橋架機在架設梁體時出現沉降現象，消除施工過程中的安全隱患。前支腿縱向移動之前，先調整支腿的高度，保證前支腿迅速就位。

2）最后一跨架設。在安裝最后一跨時，架橋機的對立面是已經安裝好的橋面，在這種情況下，架橋機的前支腿會在橋面移動，因此，需要適當降低前支腿的高度。

4.2.5 架橋機拆除

箱梁全部架設完成后，架橋機應移動至橋臺部位，施工人員開始拆除架橋機，拆除按照先裝后拆，后裝先拆的原則進行。使用25 t 的吊車拆除架橋機。

4.2.6 鋼箱梁安裝施工

1）安裝前的準備工作。鋼卷尺等專業測量設備需要相關機構經過校驗合格的情況下才能使用，確保測量結果的精準性。施工人員在吊裝作業之前，需要先進行技術交底、安全交底，并做好完整的交底記錄。吊裝作業之前，必須保證腳手架等防護設施準備就緒，施工人員每人配備一套勞保用品。安裝鋼箱梁之前，需要將承臺墊塊表面清理干凈，促使箱梁安裝順利進行。檢查起吊設備的運行狀態與質量性能，正式吊裝作業之前先進行試吊作業，在試吊無誤后開始正式吊裝作業。吊裝作業之前需要對以下內容進行復核：預埋件的安裝位置、支座的頂面標高、墩柱之間的距離等[2]。

2）鋼箱梁現場吊裝。（1）鋼箱梁對接就位。當鋼箱梁底面距離平面10～50 mm 時，架橋機無法對鋼箱梁進行小幅度的調整。在這種情況下，施工人員可以利用手拉葫蘆調整鋼箱梁的位置。當鋼箱梁底面距離平面10～50 mm 時，架橋機無法對鋼箱梁進行小幅度的調整，在這種情況下，施工人員可以借助千斤頂完成鋼箱梁安裝任務。具體參照圖3。（2）鋼箱梁固定。對支座與鋼箱梁進行連接加固。相鄰的兩個鋼箱梁使用碼板進行連接加固，在加固完成以后，開始對外露的焊接縫進行焊接處理。（3）鋼箱梁卸載。當鋼箱梁焊接縫作業完成以后，將橋體的質量全部轉移至千斤頂上，然后將承重支架上的鋼板墊塊拆除，當支撐不需要承受橋體荷載時，將支撐拆除，最后卸除橋梁的荷載。卸載作業應該分多次進行，單次卸載高度不得超過20 mm。

圖3 鋼箱梁就位示意圖

4.2.7 鋼箱梁現場涂裝工藝

當鋼箱梁焊接為整體以后，開始對焊接縫進行處理。頂板下側的表面使用支架作業平臺完成涂裝。在對鋼箱梁表面進行涂裝之前，需先對表面進行預處理。預處理的內容包括脫脂凈化、打磨鐵銹。處理后的鋼箱梁表面的清潔度必須達到Sa3級，表面粗糙度保持在Ra50～80 μm，而后開始涂裝作業。

施工人員不得在封閉的箱體內部展開涂裝作業。即使需要在箱體內部進行涂裝作業，也應該提前做好通風措施，以保證箱體內的空氣處于流通狀態。油漆放置點與施工點之間的距離不得小于10 m。

4.2.8 臨時支墩卸載與拆除

1）使用至少50 t 的千斤頂來替換臨時支點，千斤頂與支點之間的距離不得超過200 mm，施工人員需對千斤頂支撐部位采取加固措施，提供千斤頂的穩定性。支架承受的荷載分3 次卸除，首次卸載高度控制為10 mm，第二次卸載高度控制為20 m，第三次卸載高度為20 mm。

2）當千斤頂布設完成以后，使用測量儀器測量出參數數值，然后降低支撐標高凳的高度。將所有標高凳的高度全部降低10 mm，而后同步收縮所有千斤頂10 mm，持續5 min，使用測量設備測量變化前后的情況，當測量數據不再發生變化時，說明卸載完成。

5 結語

結合工程實踐結果可以得出，跨金馬河大橋施工質量滿足現行規范及設計要求，鋼箱梁的幾何尺寸以及安裝位置滿足設計要求，達到了竣工驗收合格的標準。文中提到的大跨度鋼箱梁吊裝施工工藝具備可行性，不但可以保證施工質量，還可以縮短施工工期，提高施工效率。此次研究對類似工程項目具備一定的參考價值。