管翼緣鋼混組合梁滑移傳遞吊裝施工技術

杜伯勤

(中鐵二十局集團市政工程有限公司，甘肅 蘭州 730046)

0 引言

隨著城市快速發展，既有道路已無法滿足日益增長的車輛出行需求，蘭州地面交通困難日益凸顯。既有G109線(忠和傅家窯—八里灣段)因一側傍山、一側臨溝，地面道路無法拓寬，立交橋和高架橋利用既有道路上部空間形成多層次立體布局，極大地緩解地面交通壓力。高架橋多采用現澆連續梁和預制箱梁架設的方式實現，因地形和空間受限且上跨既有高速公路和既有道路而形成的特殊復雜環境，橋跨布置、材料選用也與常規設計不同，傳統施工方案已無法滿足現場施工需求。

本文以G109線(忠和傅家窯—八里灣)改擴建工程高架橋上跨連霍高速公路管翼緣鋼混組合梁架設為依托，結合現場實踐經驗，提出一種滑移傳遞吊裝施工技術，較好地解決了跨既有道路三維立體交通情況下的大跨度管翼緣鋼混組合梁吊裝難題，為后續類似施工提供參考。

1 工程概況

1.1 項目概況

G109線改擴建工程橋梁全長9.658km，斷面跨度17.5m，雙向4車道，橋梁上跨連霍高速公路，下穿蘭渝鐵路，上跨連霍高速公路段采用51m+61m+51m管翼緣鋼混組合梁，與既有高速63°斜交(見圖1)。該段橋梁采用6片焊接矩形管翼緣組合梁作為主梁，除下翼緣板采用Q500qENH鋼材外,其余均采用Q345qENH鋼材。

圖1 施工現場布置平面(單位：m)

1.2 施工難點分析

1)安全風險高 G30連霍高速公路為國家東西向大動脈，G109線通往蘭州新區主干道，車流量大，吊裝作業干擾較多，高空作業安全風險較大。

2)質量要求高 鋼箱梁造型新穎、獨特且結構復雜多變，吊裝時的精度控制和構件拼裝焊接時的預變形控制是施工質量控制的一大難點。

3)工期緊 跨連霍高速公路鋼箱梁施工是全線控制性工程，由于本項目鋼構件采用耐候鋼，制造工藝繁雜且國內生產廠家較少，加工速度緩慢，工期壓力巨大。

4)組織難度大 由于該項目上跨連霍高速公路和G109線，施工時需保證地面交通順暢，減少對周邊商業的干擾影響，因此,立體交叉吊裝作業協調組織難度大。

2 吊裝方案比選

大跨度鋼結構橋梁跨既有道路常用的架設方法有臨時支架分段吊裝法、公路架橋機架設法、千斤頂頂推滑移法、轉體拼接法和滑移傳遞吊裝法等。

通過對管翼緣鋼混組合梁結構特性、現場施工條件、場地綜合布置、吊裝設備起重性能和工期安全等情況進行綜合分析，可采用的方法有臨時支架分段吊裝法和滑移傳遞吊裝法。通過從安全性、技術性和經濟性等多方面進行對比分析(見表1)，滑移傳遞吊裝法具有安全風險小、施工質量高、施工速度快、費用經濟合理等優點，因此,本工程跨連霍高速管翼緣鋼混組合梁采用滑移傳遞吊裝法。

表1 臨時支架分段吊裝法和滑移傳遞吊裝法方案對比

3 吊裝關鍵技術

3.1 鋼箱梁單元拼裝焊接

橋面主梁為三跨連續梁，劃分為A，B，C節段，每個節段由6根主梁組成，每根主梁在工廠加工時分為3段，共加工54段。

工廠加工檢驗合格后，通過汽車分段運至施工現場，根據事先評定的吊裝方案結合現場實際情況在連霍高速公路南側、現狀G109線道路東側修建臨時拼裝焊接場地。箱梁節段運至現場前，在臨時場地搭建整體拼裝地面胎架，胎架采用300mm×180mm×6mm× 8mm H型鋼焊接，按鋼箱梁設計的縱坡、橫坡和預拱度等在胎架上做出標記，在正式拼裝焊接前，對標記尺寸進行復檢，確保鋼箱梁拼裝焊接尺寸符合設計要求。根據有關規定，拼裝焊接應選擇在適宜溫度進行，消除不利溫度對焊接質量的影響。焊接時利用檢測儀器做好相關數據監測控制，焊接前對接口進行清理打磨，根據設計選用優質焊材進行焊接，確保鋼箱梁拼裝焊接質量可靠。

3.2 吊裝承載力計算

3.2.1吊裝索具承載力

主梁最大跨為61m，單榀重120t，根據評定吊裝方案結合現場實際情況，跨連霍高速公路鋼箱梁吊裝選用3臺220t汽車式起重機和1臺400t履帶式起重機分5步配合吊裝完成。吊裝過程中，為消除大跨度鋼箱梁吊裝時產生的不利變形，吊裝前利用有限元軟件ABAQUS對主梁吊裝過程進行計算機仿真分析，同時對吊裝點進行加固處理，確保吊裝過程中結構變形在設計和規范允許范圍內。

根據JGJ 276—2012《建筑施工起重吊裝安全技術規范》，鋼絲繩擬選用6×37絲，鋼絲繩直徑為65mm,公稱抗拉強度1 700N/mm2，破斷拉力總和P允許= 2 665kN。鋼絲繩破壞拉力P允許≥P，故選用的鋼絲線滿足吊裝要求。

3.2.2汽車式起重機抗傾覆

吊裝前對汽車式起重機抗傾覆進行驗算，確保穩定力矩大于傾覆力矩。

根據GB/T 3811—2008《起重機設計規范》可知：KgMg+KqMq+KwMw=Ga-1.15Q(R-a)-Wh=76.75kN·m>0，其中，Kg為自重加權系數，取值1；Kq為起升荷載加權系數，取值1.15；Kw為風動載加權系數，取值1;Mg，Mq，Kw分別為汽車式起重機自重、起升荷載、風動荷載對傾覆邊的力矩；G為汽車式起重機自重，根據QY220V汽車式起重機相關參數取值86t；Q為起升物自重，考慮雙機抬吊，取值60t；W為風荷載，按起升物重量的20%考慮；a為汽車式起重機重心至支腳傾覆支點的距離，根據吊裝方案結合現場實際支腿全伸8.5m，取值4.25m；R為汽車式起重機工作半徑，根據吊裝方案最大取6m；h為風動載合力點高度。因此，汽車式起重機抗傾覆穩定性滿足吊裝要求。

3.2.3地基承載力

汽車式起重機工作時最不利情況是3個支腿支撐著整臺起重機重量(包括自重和吊裝荷載)，即單支腿最大承載力為(G+Q)/3=486.7kN，其中，G為汽車式起重機自重，Q為汽車式起重機最大吊裝荷載。汽車式起重機對路基壓強為單支腿最大承載力/S=162kPa，其中,S為單支腿著地面積。鋼箱梁吊裝施工時，要求地基承載力≥162kPa，但路基填筑時根據設計要求壓實度均>97%,通過相關試驗得出該路段地基承載力在200～250kPa。因此，地基承載力滿足吊裝要求。

3.3 鋼箱梁接力吊裝

3.3.1總吊裝方案

鋼箱梁吊裝前，在兩端蓋梁頂部分別畫出每榀梁坐標定位線，確保吊裝落梁一次精準到位。根據評定吊裝方案，鋼箱梁采用雙根組對由東向西逐榀吊裝，吊裝到位找正后，箱梁中部穩固支撐構件。為減小對地面交通影響，第2組鋼主梁吊裝利用第1組鋼梁實施滑移傳遞就位，安裝端橫梁及中橫梁后，使2組主梁形成框架得以穩固，依次按同樣方法再進行其余各主梁安裝。

3.3.2滑移傳遞吊裝步驟

1)將400t履帶式起重機停放在連霍高速公路南側和鋼蓋梁中間，吊裝半徑14m、臂長31.2m、吊重83t(主梁實際吊重60t)；鋼梁另一端停放2臺220t汽車式起重機負責主梁另一側抬吊，吊裝半徑14m、臂長31m、吊重48t(主梁實際吊重30t)(見圖2a)。

2)準備就緒后，1，2，3號起重機同時將鋼梁吊起，向左橫向移動，2，3號起重機同時旋轉調整最佳變幅，使3號起重機最大工作半徑為9m、臂長31m、吊重73t(主梁實際吊重60t)，2，3號起重機實施換鉤(見圖2b)。

圖2 滑移傳遞吊裝步驟(單位：m)

3)3號起重機緩慢旋轉至主梁中間部位和1，2號起重機實施抬吊，同時平穩向左旋轉使主梁向高速公路方向平移26.5m。

4)3號起重機摘鉤利用302號鋼蓋梁作為臨時支撐點實施換鉤，單車將梁吊起，主梁在302號鋼蓋梁放置點上做標線(主梁南端到標線26m)，1，2號起重機將梁緩慢水平吊起然后平穩放在302號蓋梁上摘鉤(見圖2c)。

5)3號起重機單車將梁提起，一端綁好溜繩以便就位，吊裝工作半徑8m、臂長31.2m、吊重128t(主梁實際吊重120t)，4號起重機接鉤，工作半徑9m、臂長31.2m、吊重73t(主梁實際吊重60t)，4號起重機緩慢吊起鋼梁另一端(2.5m位置)；3號起重機摘鉤利用302號鋼蓋梁作為臨時支撐點實施換鉤將梁另一端吊起(見圖2d)。

6)3，4號起重機同時抬吊鋼梁，緩慢向左同時旋轉，將第1榀鋼梁安裝就位(見圖2e)。

3.3.3主梁間橫梁安裝

第1,2榀鋼箱梁吊裝就位后，利用其他小噸位汽車式起重機安裝鋼箱梁間中橫梁和端橫梁，中橫梁節點板與主梁肋板間采用高強螺栓連接，中橫梁角鋼與節點板間采用現場焊接；端橫梁與主梁間采用連接板及高強螺栓連接。

3.3.4壓型板安裝

主梁及橫梁全部安裝完成后，在主梁上平面鋪設3mm厚壓型板，主梁與壓型板間采用焊接方式連接。

4 質量及安全控制要點

4.1 質量控制要點

1)施工技術人員進場后，須進行專業化培訓并接受詳細技術交底，焊工等特種作業人員必須持證上崗。

2)所有構配件進場后均需進行嚴格質量檢驗，未經檢驗或不合格產品禁止在該項目中使用。

3)鋼構件及焊材進場后，要對其材質、型號、外觀尺寸、焊接質量及證明材料等進行重點檢查確認。

4)嚴格按規范及相關規定進行鋼構件拼裝、焊接等工序管理。

5)加強對鋼箱梁吊裝過程中的監控量測，重點做好鋼箱梁平面位置、高程、撓度和變形偏差控制，確保偏差在設計和規范允許范圍內。

4.2 安全控制要點

1)吊裝前協同相關部門做好道路封閉和信息發布，做好現場警戒，并指派專人負責現場防護。

2)施工前，制定詳細應急預案，全面檢查現場環境、起重設備、操作平臺及高空作業安全防護措施等，在確認滿足安全施工的前提下，再進行吊裝作業。

3)吊裝過程中，指定專人進行現場統一指揮，現場參建人員根據工作分工職責，做到信號傳遞迅速、準確、井然有序，操作協調高效。

4)首榀箱梁吊裝固定且連接安全可靠后，才可進行后續箱梁滑移傳遞吊裝。

5 結語

本工程上跨連霍高速公路管翼緣鋼混組合梁采用滑移傳遞吊裝法，從計算機多角度模擬到現場成功吊裝，該技術減少了高空焊接接頭數量，確保了鋼箱梁焊接質量和吊裝精度，降低了施工安全風險，節約了施工成本。

1)當施工現場無法滿足臨時支撐搭設條件時，采用滑移傳遞吊裝法施工，施工工效高，安全風險小，對地面交通影響干擾小，優越性突出。

2)當工期緊張，現場多工序相互干擾時，優先選用滑移傳遞吊裝技術，可縮短工期，降低施工成本，經濟性突出。