大跨度鋼箱梁橋吊裝技術(shù)分析

林偉志

（福建省工業(yè)設(shè)備安裝有限公司，福建 福州 361000）

0 引言

廈門市西濱互通提升改造工程鋼箱梁橫跨翔安大道主線、翔安西路主線橋等市政道路且跨越地鐵4號線區(qū)間，現(xiàn)場環(huán)境錯(cuò)綜復(fù)雜。該項(xiàng)目鋼箱梁分為53.84m+48m+68m+47.84m四跨，橋梁橫跨地鐵區(qū)間段及市政匝道，施工地形落差大，吊裝難度大。本文結(jié)合該項(xiàng)目，對大跨度鋼箱梁橋吊裝技術(shù)進(jìn)行分析。

1 工程概況

該項(xiàng)目位于翔安大道西濱互通（見圖1所示），起于既有西濱互通C匝道口，終點(diǎn)接濱海東大道接線，上部主體結(jié)構(gòu)部分采用鋼箱梁。C1匝道橋第四聯(lián)為等截面兩箱室鋼箱梁，梁高2.8m，頂寬10m，底寬5.4m，橋長217m，分為53.84m+48m+68m+47.84m四跨，梁底凈高5.6～11.83m；分段鋼箱梁之間的聯(lián)結(jié)分為制造廠焊接和橋位現(xiàn)場焊接相結(jié)合的方式。

圖1 西濱互通橋效果圖

結(jié)合相關(guān)設(shè)計(jì)資料、施工圖紙與施工現(xiàn)場實(shí)際情況，現(xiàn)場采用鋼管柱支架結(jié)合貝雷架作為橋支撐體系，QAY400型400T汽車吊；QAY260型260T汽車吊及QAY220型220T汽車吊為主要的吊裝機(jī)械。

現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜，鋼箱梁最大跨徑達(dá)到68m，橫跨地鐵區(qū)間段及市政匝道，施工地形落差大,導(dǎo)致鋼箱梁節(jié)段劃分長度較大、重量較大，臨時(shí)支墩體系設(shè)計(jì)和現(xiàn)場施工須保證道路的暢通以及場地的平整，臨時(shí)支架應(yīng)做好相應(yīng)的防護(hù)措施。

2 鋼箱梁橋吊裝施工工藝技術(shù)

2.1 鋼箱梁分段原則

鋼箱梁的分段涉及吊裝工藝、運(yùn)輸以及支架架設(shè)方式，對項(xiàng)目成本有較大影響。在考察吊裝機(jī)械設(shè)備及運(yùn)輸單位資源時(shí)應(yīng)與需要地點(diǎn)、時(shí)間、數(shù)量合適地配置，最大程度上考慮經(jīng)濟(jì)效益，確定鋼箱梁分段的最優(yōu)化方案，橫截面分段示意圖見圖2所示。鋼箱梁分段分片主要考慮的原則為：

圖2 橫截面分段示意圖

（1）分段應(yīng)滿足運(yùn)輸要求，長度、高度及寬度均應(yīng)滿足道路通行運(yùn)輸?shù)目尚行裕貏e是涉及高速公路、隧道、橋梁、有中間隔離帶道路的通行必須實(shí)地考察確認(rèn)；

（2）分段應(yīng)滿足現(xiàn)場環(huán)境要求，接口位置需設(shè)置支架，梁段重量應(yīng)滿足吊車吊裝性能要求；

（3）分段應(yīng)滿足規(guī)范要求，分段尺寸應(yīng)通過設(shè)計(jì)確認(rèn)。

2.2 臨時(shí)支架結(jié)構(gòu)

支架根據(jù)現(xiàn)場搭設(shè)，原則為安全可靠，簡單適用。可采用鋼管柱或貝雷架組合支架。其中貝雷架支架從下往上分別為：擴(kuò)大基礎(chǔ)、貝雷架立架、頂梁、I30b雙拼工字鋼、臨時(shí)調(diào)整小鋼墩。鋼管柱支架從下往上分別為：擴(kuò)大基礎(chǔ)、鋼管柱立架、I30b雙拼工字鋼分配梁、臨時(shí)調(diào)整小鋼墩[1]。

鋼管柱支架優(yōu)點(diǎn)是承載力大，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，可通過加大間距提高支架的穩(wěn)定性；缺點(diǎn)是安裝慢，需要?jiǎng)踊鸷附樱B接材料易損耗，且需要現(xiàn)場澆搗獨(dú)立混凝土基礎(chǔ)，一般用在高支架，重荷載位置。

貝雷架支架優(yōu)點(diǎn)是采用組合式結(jié)構(gòu)，搭設(shè)快捷簡單，組合方式多樣，材料利用率高，自帶鋼板基礎(chǔ)，使用時(shí)僅需夯實(shí)硬化基礎(chǔ)便可搭設(shè)使用；缺點(diǎn)是貝雷架組件多，桿件易碰撞變形，單位面積荷載小于鋼管柱支架。

2.3 鋼箱梁橋吊車選型及吊裝安全措施

2.3.1 吊車選型

（1）梁段自身參數(shù)：包括梁段重量、結(jié)構(gòu)尺寸及吊點(diǎn)位置；

（2）安裝參數(shù)：包括安裝高度、安裝順序，周邊環(huán)境是否存在障礙物及臨邊孔洞等；

（3）吊車自身參數(shù)：包括吊車自身工作狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)尺寸，吊臂不同組合長度，且不同廠家及不同型號吊車在吊裝性能上可能存在較大差異。

吊車的選用應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際環(huán)境在圖紙上按1∶1比例平面及立面模擬吊裝工況，再根據(jù)上述選型事項(xiàng)選用吊車[2]。

2.3.2 起重吊裝作業(yè)安全技術(shù)措施和要求

（1）對重大吊裝項(xiàng)目應(yīng)實(shí)行編制吊裝方案，方案中應(yīng)有根據(jù)該項(xiàng)目具體情況制定的詳盡安全技術(shù)措施內(nèi)容。

（2）起重吊裝的指揮人員（起重工），起重機(jī)械操作人員必須持有政府勞動(dòng)部門頒發(fā)的操作證方可上崗操作。

（3）進(jìn)行吊裝作業(yè)的起重機(jī)須有完好的狀態(tài)，起重機(jī)械操作人員應(yīng)經(jīng)常檢查、保養(yǎng)設(shè)備，使之處于正常狀態(tài)。吊裝作業(yè)前應(yīng)空轉(zhuǎn)檢查，確認(rèn)制動(dòng)和保險(xiǎn)裝置正常，經(jīng)驗(yàn)收合格后方可實(shí)施吊裝作業(yè)，嚴(yán)禁帶“病”入場作業(yè)。

（4）吊裝作業(yè)實(shí)施前應(yīng)了解起重機(jī)械工作范圍內(nèi)有無影響起重機(jī)械回轉(zhuǎn)及起重機(jī)械臂起落的障礙物，有無影響起重吊裝作業(yè)安全的架空管線及高低壓輸電線路。

（5）起重機(jī)械操作人員應(yīng)按指揮人員的旗語、手勢或哨音進(jìn)行操作，當(dāng)指揮信號不清或?qū)⒁l(fā)事故時(shí)，操作人員可拒絕執(zhí)行并立即通知指揮人員。但對于有關(guān)人員發(fā)出的危險(xiǎn)信號均應(yīng)聽從。

（6）起重作業(yè)中應(yīng)嚴(yán)格遵守安全管理規(guī)程“十不吊”規(guī)定。遇有大雪、大風(fēng)、濃重的霧氣，夜間照明不足，致使指揮人員看不清工作地點(diǎn)或起重機(jī)操作人員看不清指揮人員時(shí)不得進(jìn)行吊裝作業(yè)，不得超負(fù)荷強(qiáng)行吊裝。

（7）起重機(jī)吊裝作業(yè)時(shí)一般不允許同時(shí)操作兩個(gè)動(dòng)作，尤其當(dāng)接近滿載負(fù)荷時(shí)，更不允許同時(shí)操作兩個(gè)動(dòng)作。

（8）起重機(jī)必須在限制器的限制范圍內(nèi)工作，嚴(yán)禁利用安全裝置代替正規(guī)操作。

（9）吊裝作業(yè)時(shí)吊鉤鋼絲繩不垂直不得進(jìn)行起吊，不得歪拉斜掛，不得用起重機(jī)吊裝埋在地下或凍結(jié)在地面上的重物。

（10）起重吊裝較重物件前應(yīng)進(jìn)行試吊，檢查起重機(jī)的穩(wěn)定性和制動(dòng)器、限位裝置等是否靈敏有效，確認(rèn)正常后方可提升起吊。

（11）吊裝重物提升時(shí)速度應(yīng)均勻平穩(wěn)，落鉤應(yīng)低速輕放，不得忽快忽慢或突然制動(dòng)。

（12）起重機(jī)在溝邊或坑邊作業(yè)時(shí)應(yīng)與溝（坑）邊保持安全距離，一般要求為溝（坑）深的1.2倍以上。

（13）起重機(jī)吊裝作業(yè)區(qū)域內(nèi)無關(guān)人員不得停留或通行，吊物下方任何人員不得通過或逗留，起吊物不得在空中長時(shí)間停留。吊裝作業(yè)未結(jié)束前起重機(jī)和指揮人員不得擅自離開工作崗位。

（14）起重機(jī)操作人員在開動(dòng)及起吊過程的每一個(gè)動(dòng)作前均應(yīng)發(fā)出戒備信號。起吊過程中若起重機(jī)械發(fā)生故障或出現(xiàn)不正常現(xiàn)象時(shí)，必須放下重物，停止運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行檢查及故障的排除，若因發(fā)生故障而不能放下重物時(shí)，應(yīng)當(dāng)采取適當(dāng)?shù)拇胧┮员ＷC安全。嚴(yán)禁在運(yùn)轉(zhuǎn)中進(jìn)行保養(yǎng)、調(diào)整及檢修[3]。

（15）吊裝作業(yè)須由專業(yè)班組進(jìn)行施工，吊裝作業(yè)起重信號司索工必須是持有效證件上崗，遵守各項(xiàng)作業(yè)安全操作規(guī)程。作業(yè)前熟悉吊裝作業(yè)的施工方案、要求，劃定施工作業(yè)區(qū)域，指派專職安全監(jiān)護(hù)人員并設(shè)置安全警示標(biāo)志。

2.3.3 鋼箱梁吊裝方法

每次吊裝前先對吊車、吊具、鋼絲繩進(jìn)行檢查，確認(rèn)無缺陷后才能開始吊裝。

預(yù)吊梁段一側(cè)現(xiàn)場交通管制做好后，運(yùn)輸車就位。

持證的起重司索工指揮吊車將梁段起吊，吊離運(yùn)輸車約200mm高度后梁段靜置。檢查制動(dòng)及整車穩(wěn)定性。

起重工檢查各鋼絲繩各索具機(jī)具無安全隱患后運(yùn)輸車駛離，梁段正式起吊。起重指揮人員通過手勢、旗語、哨音等方式指揮吊車將鋼箱梁段起吊，地面施工人員通過攬風(fēng)繩索控制鋼箱梁段擺動(dòng)，配合吊車旋轉(zhuǎn)將鋼箱梁吊至就位點(diǎn)上空。

吊車將鋼箱梁段吊轉(zhuǎn)至安裝就位點(diǎn)上空后主臂停止回轉(zhuǎn)，鋼箱梁段通過地面施工人員以攬風(fēng)繩索慢慢穩(wěn)定。指揮人員配合安裝就位人員通過臨時(shí)支架上的施工平臺(tái)及橋墩兩側(cè)施工平臺(tái)調(diào)整鋼箱梁就位，指揮鋼箱梁段緩慢落下，當(dāng)鋼箱梁段與臨時(shí)支架體系上調(diào)節(jié)鋼墩（沙箱）、支座接觸后指揮人員指揮吊車控制鋼箱梁重量60%的受力狀態(tài)并保持穩(wěn)定。安裝測量人員開始測量梁段定位，鋼箱梁就位位置偏差校正通過讓吊車將鋼箱梁梁段吊起離調(diào)節(jié)鋼墩、支座約1cm位置，通過繩索、千斤頂、撬杠、花籃螺栓、手拉葫蘆等工具進(jìn)行調(diào)整。梁段就位位置調(diào)整后，指揮人員指揮吊車再次將鋼箱梁下落測量，通過反復(fù)微調(diào)至設(shè)計(jì)、規(guī)范要求位置后再將鋼箱梁段最終落位并做臨時(shí)碼固，鋼箱梁就位后應(yīng)確認(rèn)梁段與臨時(shí)支架上的調(diào)節(jié)鋼墩、支座是否接觸密實(shí)，采用臨時(shí)碼板與相鄰梁段焊接固定，指揮人員指揮吊車卸載落勾前應(yīng)確認(rèn)橋面是否偏載，保證鋼箱梁節(jié)段的穩(wěn)定性后方可卸載落勾[4]。

吊裝過程中操作工人須隨時(shí)注意吊車吊臂與鋼箱梁的間隙，防止卡桿，如發(fā)現(xiàn)異常情況應(yīng)立即停止，待隱患消除后將鋼箱梁緩慢吊至安裝位置。過程中施工人員應(yīng)時(shí)時(shí)監(jiān)控吊車穩(wěn)定性。

2.3.4 雙機(jī)抬吊方法

（1）第四聯(lián)第三跨E1、E2、E3節(jié)段較長且橫跨地鐵區(qū)間，重量分別為56.78t、49.11t、50.75t,吊裝順序?yàn)镋1→E2→E3。結(jié)合設(shè)計(jì)文獻(xiàn)、施工圖紙與施工現(xiàn)場實(shí)際情況，對現(xiàn)場運(yùn)輸線路、橋位周邊環(huán)境及架設(shè)工況的勘察，結(jié)合鋼梁的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，通過對模擬吊裝工況的分析，此三節(jié)段均采用雙機(jī)抬吊，見圖3所示。采用一部QAY260型260T汽車吊及一臺(tái)QAY220型220T汽車吊抬吊，其中E1節(jié)段最重，260T汽車吊起吊半徑14m，220T汽車吊起吊半徑12m。

圖3 雙機(jī)抬吊示意圖

（2）雙機(jī)抬吊中單機(jī)起重性能核驗(yàn)。

結(jié)合QAY260起重機(jī)性能參數(shù)表，當(dāng)起重機(jī)臂長35.9m，吊裝半徑在14m工況時(shí)，起重機(jī)核定起重量為57.1t×0.8=45.68t＞(56.78/2+1t)×1.2×1.1=38.79t，滿足使用要求。

結(jié)合QAY220起重機(jī)性能參數(shù)表，當(dāng)起重機(jī)臂長36.8m，吊裝半徑在12m工況時(shí)，起重機(jī)核定起重量為49.5t×0.8=39.6t＞(56.78/2+1t)×1.2×1.1=38.79t，滿足使用要求。

（3）雙機(jī)抬吊中雙機(jī)起重性能核驗(yàn)。

根據(jù)上述工況進(jìn)行雙機(jī)起重性能驗(yàn)算如下：

(57.1t+49.5t)×0.75=79.95t＞(56.78t+2t)×1.2×1.1=77.59t，滿足使用要求。

2.4 吊具選型

2.4.1 鋼絲繩選型

（1）應(yīng)根據(jù)受載形式和施工現(xiàn)場來確定吊裝鋼絲繩的材質(zhì)、安全系數(shù)，不準(zhǔn)任意降低安全系數(shù)，嚴(yán)禁超負(fù)荷使用[5]。

（2）根據(jù)受載形式及物體重量選擇合適直徑的鋼絲繩，以確保安全。

（3）根據(jù)物體重量選擇足夠強(qiáng)度的鋼絲繩。

（4）根據(jù)該項(xiàng)目最大梁段重量69（t68t+1t）計(jì)算，該項(xiàng)目鋼箱梁吊裝鋼絲繩選用即有的6×37+1，直徑為Φ47.5mm，抗拉強(qiáng)度為1670N/mm2的鋼絲繩。

2.4.2 卸扣選型及使用

鋼箱梁吊裝卸扣為重要的索具，按生產(chǎn)一般分為國標(biāo)、美標(biāo)、日標(biāo)三類。其中美標(biāo)以其體積小、承載力大而被廣泛應(yīng)用。

鋼箱梁吊裝時(shí)可根據(jù)鋼箱梁吊耳位置及荷載分布情況，參照起重所用卸扣規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)（JB 8112-1999），并通過動(dòng)載和不均勻荷載進(jìn)行卸扣選型計(jì)算。一般鋼箱梁使用4個(gè)吊點(diǎn)，每個(gè)吊點(diǎn)均配置卸扣，在重心出現(xiàn)偏差時(shí)可通過卸扣串聯(lián)調(diào)節(jié)鋼箱梁吊裝平衡[6]。

卸扣的使用注意事項(xiàng)：使用卸扣時(shí)必須要嚴(yán)格遵守額定載荷，不準(zhǔn)超載使用尤其是不能斜向受力，過度頻繁使用和超載使用都是不允許的；卸扣本體不得承受橫向彎矩作用。

3 結(jié)束語

綜上所述，鋼箱梁吊裝是個(gè)危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程，在施工前應(yīng)對鋼箱梁節(jié)段尺寸重量、吊車選用及站位、機(jī)具選擇等做好詳細(xì)的計(jì)算選擇。廈門市西濱互通提升改造工程的實(shí)踐證明，大跨度鋼箱梁橋吊裝，必須以現(xiàn)場勘察為基礎(chǔ)，合理制定分段方案，設(shè)計(jì)臨時(shí)支撐體系，科學(xué)選用吊裝機(jī)具及施工方法，才能確保吊裝過程的安全，減少施工過程對交通的影響，有效縮短施工工期。