杭甬復(fù)線高速公路互通匝道橋梁小曲線小半徑大縱坡鋼混疊合梁架設(shè)施工安全管理研究

王博、孫巖

（浙江杭甬復(fù)線寧波一期高速公路有限公司，浙江寧波 315100）

1 工程概況

杭甬復(fù)線高速公路澥浦互通位于杭州灣南岸沿海地帶鎮(zhèn)海泥螺山圍墾區(qū)，地貌類型為灘涂地貌，局部已圍墾填陸?；ネ▍^(qū)地勢平緩，地面標(biāo)高-1.5～4.0m，相對高差約5.5m，地形起伏較小，橋梁匝道位于淺海灘涂地區(qū)，鋼混疊合梁架設(shè)要依靠已搭設(shè)的海上棧橋（沿匝道投影面外側(cè)1m 通長已搭設(shè)鋼棧橋）進(jìn)行吊裝施工，鋼棧橋?qū)挾葹?m 和9m，吊裝設(shè)備選型主要考慮鋼棧橋承載能力及通行寬度。A 匝道橋均為開口鋼混組合梁，結(jié)構(gòu)形式有兩箱室、四箱室。鋼混組合梁結(jié)構(gòu)形式分為連續(xù)鋼混組合梁形式和單跨簡支鋼混組合梁結(jié)構(gòu)形式，跨徑有30m、30.14m、31m等多種，梁寬2.5m，梁高1.4m，單根梁重量分別為37t、40t 和49t。標(biāo)準(zhǔn)橫斷面寬度為10m，除第一聯(lián)為簡支梁外，其余為連續(xù)梁，鋼梁材料選用Q355D 和Q235B。

2 小曲線小半徑鋼梁架設(shè)施工安全管理

2.1 總體施工方案

A0～A2 跨為31m 簡支梁結(jié)構(gòu)，其余跨段均為連續(xù)梁結(jié)構(gòu)形式。吊裝時，運(yùn)梁車直接到構(gòu)件指定安裝位置，然后用吊機(jī)把構(gòu)件抬吊至柱墩頂位置，調(diào)整完后進(jìn)行構(gòu)件分段處的焊接作業(yè)。對于連續(xù)梁部分需要通過落梁工藝來實(shí)現(xiàn)簡支結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)連續(xù)梁結(jié)構(gòu)。結(jié)合設(shè)計(jì)院文件，連續(xù)鋼混組合梁在柱墩上設(shè)置臨時施工措施，接縫位置在柱墩頂中心線向外偏移500mm處，完成簡支結(jié)構(gòu)變連續(xù)結(jié)構(gòu)（焊接）后，撤除臨時施工措施。鋼梁吊裝后，先橫向進(jìn)行橫梁連接，完成一聯(lián)鋼梁的安裝，然后進(jìn)行拼接完成簡支結(jié)構(gòu)變?yōu)檫B續(xù)梁結(jié)構(gòu)。每個匝道橋在吊裝第一片梁時，受小曲線小半徑的影響可能發(fā)生傾覆落梁，需要采用相應(yīng)的安全措施。

2.2 鋼箱梁施工步驟

連續(xù)梁施工時按照以下步驟進(jìn)行[1]：

第一，鋼梁在工廠完成整孔加工，將整孔鋼梁運(yùn)至現(xiàn)場，采用2 臺履帶起重機(jī)抬吊。

第二，梁段吊裝完成后，調(diào)整梁段標(biāo)高，完成梁段之間連接。

第三，填充墩頂及橫梁位置混凝土，綁扎橋面板鋼筋。

第四，遇到連續(xù)梁三連跨（四連跨）情況，先澆筑墩頂橋面板跨中混凝土，后澆筑墩頂支點(diǎn)混凝土。

第五，由于大部分鋼梁結(jié)構(gòu)為連續(xù)梁，考慮運(yùn)輸及現(xiàn)場安裝情況，加工時對構(gòu)件進(jìn)行合理分段。

2.3 A 匝道橋棧橋面施工

A 匝道橋棧橋面施工用2 臺100t 履帶吊雙機(jī)抬吊作業(yè)，本文主要分析第六聯(lián)A15～A18，其余類同鋼梁聯(lián)段A18～A21，A21～A24，A24～A27 不作分析[2]。

第1 步：2 臺履帶吊站位于A15～A16 吊裝橋位，運(yùn)梁車構(gòu)件1 到達(dá)指定位置，吊裝區(qū)域兩側(cè)設(shè)立安全警戒線，配備相關(guān)安全指揮人員，如圖1 所示。

圖1 2 臺履帶吊站位及構(gòu)件1 位置

第2 步：構(gòu)件1 起吊回轉(zhuǎn)調(diào)整，如圖2 所示。

圖2 構(gòu)件1 起吊回轉(zhuǎn)調(diào)整

第3 步：構(gòu)件1 水平調(diào)整到吊裝區(qū)域，如圖3 所示。

圖3 構(gòu)件1 水平調(diào)整到吊裝區(qū)域

第4 步：構(gòu)件1 吊裝到橋位，如圖4 所示。

圖4 構(gòu)件1 吊裝到橋位

第5 步：構(gòu)件2 吊裝，類同構(gòu)件1 步驟方式進(jìn)行，如圖5 所示。

圖5 構(gòu)件2 吊裝到位

第6 步：2 臺履帶吊站位調(diào)整到A16～A17 跨橋位，完成構(gòu)件3 吊裝，如圖6 所示。

圖6 2 臺履帶吊站位調(diào)整到A16～A17 跨

第7 步：構(gòu)件4 吊 裝，如 圖7 所示。

圖7 構(gòu)件4 吊裝

第8 步：2 臺履帶吊站位調(diào)整到A17～A18 跨橋位，構(gòu)件5 吊裝，如圖8 所示。

圖8 2 臺履帶吊站位調(diào)整到A17～A18 跨

第9 步：構(gòu)件6 吊 裝，如 圖9 所示。

圖9 構(gòu)件6 吊裝

構(gòu)件吊裝立面布置，如圖10 所示。

圖10 構(gòu)件吊裝立面布置圖（單位：mm）

2.4 雙機(jī)吊裝用鋼絲繩

構(gòu)件抬吊時，構(gòu)件重量按49t 計(jì)算，吊裝時選用四根2m 的鋼絲繩，兩端吊點(diǎn)各設(shè)置在有橫向肋板的梁端頭約1m 處，則每根鋼絲繩承載力S=49×10/[4×cos（600/2）]=112kN，鋼絲繩安全拉力[S]=K×S=6×112=672kN（6 為鋼絲繩的安全系數(shù)）。

依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《鋼絲繩通用技術(shù)條件》（GB ∕T 20118—2017）選用6×61WS-FC 鋼絲繩，鋼絲繩公稱抗拉強(qiáng)度為1960MPa，直徑為φ44mm，其最小破斷拉力為P1=1070kN，鋼絲繩吊裝時拉力P2=[S]×1.2=672×1.2=806kN（其中1.2 為吊裝時的不均衡系數(shù)），P1＞P2，滿足吊裝要求。

2.5 吊裝卡環(huán)卸扣選擇

根據(jù)鋼絲繩計(jì)算，A 匝道橋單根構(gòu)件最重約為49t，計(jì)算按最大49t 考慮可知，每根鋼絲繩承載力S=112kN，吊裝時考慮1.2 的不均衡系數(shù)，則S1=S×1.2=112×1.2=134kN=13.4t，為此，所選用的卸扣額定荷載大于13.4t 級。

綜上所述，依據(jù)國家規(guī)范《一般起重用D 形和弓形鍛造卸扣》（GB/T 25854—2010）選用極限工作載荷6 級工況25t 級，滿足吊裝要求。

銷軸直徑D=71mm＜吊耳孔徑D1=80mm；卸扣內(nèi)寬W=71mm＞鋼絲繩外徑φ44mm；

L1=卸扣內(nèi)長=S+D/2=160+71/2=195.5mm；L2=吊耳R+鋼絲繩外徑=125+44=169mm；綜上所述可知L1＞L2，該卸扣適用。

2.6 100t 履帶吊吊裝站位地基承載力計(jì)算

鋼箱梁運(yùn)輸及架設(shè)依靠海上臨時鋼棧橋作為施工便道，吊裝施工和吊裝機(jī)械均在鋼棧橋上進(jìn)行作業(yè)。澥浦互通A 匝道橋2 臺100t 履帶吊站位于棧橋橋面上，為確保履帶吊行走時的安全，履帶吊的行走路線下方要求地基承載能力滿足履帶吊行走要求，具體計(jì)算如下[3]：

棧橋面承載力計(jì)算：

履帶吊重量：F=100t（自重+配重）+2t（吊具）=102t。

吊裝重量：G=41t/2=20.5t。

單側(cè)履帶作用長度取L=6.3m，寬度取B=0.85m。

單側(cè)履帶承載面積：S=L×B=6.3×0.85=5.36m2。

單側(cè)地基承載力：（吊車重量+吊裝重量）/2/S×1.5

=(102+20.5)/2/5.36×1.5

=17.1t/m2=171kPa。

綜合上述計(jì)算可知，棧橋面履帶吊吊裝要求滿足承載能力≥171kPa。

2.7 鋼混組合梁施工安全重點(diǎn)及控制方法

2.7.1 吊裝過程中防止梁體扭轉(zhuǎn)變形措施

鋼梁運(yùn)到預(yù)定的吊裝位置時，起重工開始拴繩扣，吊車吊點(diǎn)根據(jù)設(shè)計(jì)院圖紙和計(jì)算要求設(shè)置在中間橫隔處，并臨時加上橫撐，防止吊裝過程中鋼箱梁變形，并保持勻速上升，鋼梁兩端要掛上幌繩，由地面人員拉住，以避免吊裝中鋼箱梁發(fā)生扭轉(zhuǎn)、翹曲和側(cè)傾。

2.7.2 鋼梁安裝過程中支點(diǎn)精確定位措施

橋墩施工完成后，復(fù)核墩頂和墊石高程，并清理墩頂面雜物；鋼梁安裝前，先采用全站儀在墩頂上方進(jìn)行測量放樣，確定鋼梁梁端和鋼梁中心線。放線時，注意計(jì)算鋼梁中心線和線路中線的差值及梁端線、拼接處的夾角。在吊裝就位時，配合測量工作，輕吊輕放，支墊平穩(wěn)，正確就位。按設(shè)計(jì)院圖紙的鋼箱梁線形和廠內(nèi)預(yù)拼形態(tài)進(jìn)行線形調(diào)整，調(diào)整時以工字鋼梁腹板為基準(zhǔn)線進(jìn)行x、y、z 軸3 個方向調(diào)整，線形調(diào)整滿足設(shè)計(jì)院圖紙及預(yù)拼裝要求后，鋼梁落下支穩(wěn)，才可完全摘鉤。

2.7.3 落梁過程中防止鋼梁變形措施

砂箱位置定在箱梁底支頂中心線處，砂箱布置時，砂箱中心點(diǎn)需與鋼梁下方起支頂加固點(diǎn)縱向、橫向中心點(diǎn)相互重合，砂箱豎向垂直、千斤頂上平面橫向水平。確保鋼梁底能夠承受反力，落梁時穩(wěn)定、可靠。同時，增大砂箱頂面與鋼梁底板接觸面的鋼板受力面積，減少受力引起的變形。

2.7.4 超大、超重構(gòu)件的吊裝作業(yè)安全管理

（1）設(shè)備、工具

根據(jù)施工方案和構(gòu)件吊裝計(jì)算書，選擇設(shè)備證件齊全，出廠年數(shù)短且機(jī)況較好的設(shè)備，鋼絲繩、吊環(huán)、吊具使用前，做好外觀質(zhì)量和焊縫、焊點(diǎn)的檢查工作，鋼絲繩的選用必須滿足規(guī)范和構(gòu)件計(jì)算書中的要求，確保安全系數(shù)符合要求。

（2）吊裝作業(yè)

吊裝作業(yè)的起重指揮人員、起重操作司機(jī)分別持Q1、Q2 上崗證，根據(jù)方案和受力計(jì)算要求使用吊具和吊索，在吊裝作業(yè)區(qū)應(yīng)拉設(shè)警戒線，所有與施工無關(guān)的人員禁止進(jìn)入施工現(xiàn)場，在作業(yè)區(qū)實(shí)施吊裝過程中，應(yīng)安排監(jiān)護(hù)人員隨時對作業(yè)區(qū)四周進(jìn)行巡查，防止警戒線脫落等原因引起安全事故。

2.7.5 吊裝前的安全防護(hù)管理

構(gòu)件吊裝前應(yīng)做好檢查防護(hù)工作，吊裝前在吊裝區(qū)域拉設(shè)警戒線，并有專人負(fù)責(zé)，負(fù)責(zé)人員要穿戴醒目的標(biāo)識。吊裝前還應(yīng)該對吊索具進(jìn)行檢查，保證構(gòu)件的安全吊裝。

正式吊裝之前，為保證吊裝過程的安全性，應(yīng)進(jìn)行試吊。在試吊之前，應(yīng)完成以下工作：

一是所有結(jié)構(gòu)的底部與胎架連接處無焊接部位，已完全和胎架脫離。

二是臨時吊耳已按施工方案要求正確安裝，且焊接質(zhì)量可靠。

三是吊裝鋼絲繩及卡環(huán)符合吊裝要求。

四是捆綁鋼絲繩滿足捆綁要求。

五是吊車站位處地基滿足吊裝要求。

六是吊點(diǎn)是否為垂直行進(jìn)。

七是構(gòu)件垂直吊裝路線無障礙物。

八是協(xié)助吊裝人員是否就位。

九是提升過程中是否設(shè)置監(jiān)控點(diǎn)，監(jiān)控人員是否就位。

十是吊裝區(qū)域是否拉設(shè)警戒線，是否安排安全監(jiān)護(hù)人員。

十一是參與提升人員所用對講機(jī)是否正常。

十二是待構(gòu)件脫離運(yùn)輸車輛（胎架）后靜置10min，在靜置期間，對于結(jié)構(gòu)的變形及吊車支腿處地基進(jìn)行觀測、吊裝鋼絲繩及卡環(huán)進(jìn)行檢查。在試吊過程中，如果一切情況正常，即可開始正式的吊裝。

2.7.6 高空作業(yè)平臺、掛籃的安全措施

由于現(xiàn)場中橫梁與兩根主梁之間通過焊接連接，中橫梁高度約2m，為方便施工人員操作，在調(diào)整及焊接時，需在連接位置掛設(shè)施工操作平臺，施工平臺為可移動式平臺，平臺用角鋼焊接而成。平臺上部彎鉤，掛設(shè)在主梁頂部栓釘上，掛設(shè)之前，應(yīng)把栓釘一周圍焊，使焊肉加大，保證受力時的安全。在操作平臺掛設(shè)完畢后，用鐵絲把栓釘和平臺掛鉤綁扎在一起，防止由于晃動使平臺掛鉤處出現(xiàn)栓釘滑落。

為保證在施工中操作工人的安全，操作平臺三個面應(yīng)進(jìn)行安全維護(hù)，內(nèi)部操作面應(yīng)設(shè)置踢腳板，底部用木模板或者鋼絲網(wǎng)鋪設(shè)，工人在操作平臺中施工時，還應(yīng)佩戴安全帶，且安全帶不能掛設(shè)在操作平臺上，應(yīng)掛設(shè)在主梁頂部的栓釘上，在掛設(shè)之前應(yīng)加大栓釘焊肉，在滿足安全的情況下，再把安全帶的掛鉤掛設(shè)在栓釘上。結(jié)合現(xiàn)場情況，平臺尺寸為：下部施工平臺長800mm，寬度600mm，高度700mm，掛鉤至平臺底部約2000mm，平臺主材料采用角鋼∠30×30×4。由于平臺前面需要在外部操作，為保證施工安全，在底部側(cè)面安裝踢腳板，踢腳板高度不小于200mm。為保證平臺自身安全可靠，角鋼采用焊接，焊接采用對接焊縫或者角焊縫焊接，焊接處保證焊縫焊接質(zhì)量。為防止在施工過程中平臺晃動，在平臺正前面立桿掛架上焊接防晃動支架，支架和主梁不焊接，支架端部用橡膠墊保護(hù)，避免傷害主梁鋼板外表面。

3 結(jié)語

互通匝道小曲線小半徑鋼混疊合梁架設(shè)施工存在環(huán)境復(fù)雜、施工場地限制且安全控制要求高等難題，本文從架設(shè)方案選擇、吊裝設(shè)備選擇、吊裝鋼絲繩選擇、吊裝卡環(huán)卸扣選擇、安全吊裝拼接技術(shù)方案、鋼混組合梁施工安全重點(diǎn)及控制方法等方面進(jìn)行了論述，為今后類似環(huán)境鋼箱梁吊裝施工提供參考。