基于受限環境的箱梁吊裝施工技術研究

摘" 要：在工程建設過程中，經常面臨在施工空間受限的條件下開展箱梁吊裝作業的問題。為解決此類問題，該文以大源28線欄桿堰橋為依托，首先對箱梁吊裝過程進行受力計算，然后介紹箱梁吊裝工藝流程，最后重點闡述箱梁的具體吊裝工藝技術。結果表明，在施工空間受限的情況下，可利用鋼導梁作為箱梁的暫存平臺，并配合雙機抬吊共同完成箱梁的架設工作，希望該施工技術可以為今后類似工程提供參考。

關鍵詞：受限環境；小箱梁；鋼導梁；雙機抬吊；箱梁吊裝

中圖分類號：U445.4" " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2023）16-0174-04

Abstract： In the process of engineering construction， there often exist the problem of carrying out box girder hoisting operation in a restricted environment for construction. Thus， based on the Dayuan 28 railing Weir bridge， this paper first calculates the force in the hoisting process of the box girder， then introduces the hoisting process of the box girder， and finally focuses on the specific hoisting technology of the box girder. The results show that when the construction space is limited， the steel guide beam can be used as the temporary storage platform of the box girder， and the erection of the box girder can be completed with double-machine lifting. It is hoped that this construction technology can provide reference for similar projects in the future.

Keywords： restricted environment; small box girder; steel guide beam; double-machine lifting; box birder lifting

目前國內不少工程人員對于受限環境下的吊裝施工技術開展了相關研究。其中，張廣義[1]以常熟三環北路高架橋下A匝道第7聯為例，通過選用流動吊代替傳統汽車吊，以降低吊臂最高點距吊鉤距離的方法，成功解決了低凈空下鋼箱梁吊裝難題。葉建榮等[2]以廣花項目某標段4號天橋為例，通過采取2臺隨車吊和1臺汽車吊協同抬吊的吊裝方案，解決了橋下凈高受限對吊裝過程的不利影響。劉曉蘋等[3]以上海市中環線虹梅路立交節點為例，采用了一種利用現狀老橋進行高空無支架搭設的施工技術，解決了鋼箱梁吊裝時施工場地空間狹小的問題。孫彬彬[4]以成安渝大道橋梁工程為例，對吊裝臨時支架的搭設、設備的選用及吊裝施工要點進行詳細的分析，以探尋復雜環境下的鋼箱梁吊裝施工技術。龔政等[5]以十堰市文化廣場過街工程為例，通過采用節段拼接、整體吊裝的施工方法，為城區復雜環境下人行天橋鋼結構吊裝提供了寶貴的經驗。

1" 工程概況及周邊環境

大源28線欄桿堰橋位于成都市高新南區，孔跨布置為1×40 m，橋梁全寬20 m，全長48 m，斜交25°。橋梁上部結構為預應力混凝土結構，采用預制簡支小箱梁，梁高為2.02 m，邊梁寬2.85 m，中梁寬2.4 m，濕接縫寬0.94 m，該橋橫橋向由2片邊梁+4片中梁組成。下部結構橋臺采用樁柱式臺，基礎采用鉆孔灌注樁基礎。由于簡支小箱梁吊裝時，原河道正值豐水期并且原有場地兩邊較狹窄，不能侵占既有農田，故利用鋼導梁及雙機抬吊完成小箱梁吊裝作業。小箱梁中梁及邊梁橫截面分別如圖1、圖2所示。

2" 設備選型

根據工程現場實際情況，本橋梁采用2臺350 t汽車起重機及鋼雙導梁完成箱梁吊裝工作，350 t起重機工況選擇：主臂長度26 m，回轉半徑（幅度）8 m。本次箱梁吊裝采用鋼雙導梁過跨，鋼導梁采用組合桁架式架橋機HDJQ40 m-160T主梁段結構形式，根據本項目橋梁跨度定制加工，標準節長12 m×3節，非標準節3 m×1節（定制加工），單片成品鋼導梁加工尺寸（底寬×高×長）為1.2 m×2.5 m×39 m，總起重量160 t。鋼雙導梁為三角桁架式結構，軌道間距1.6 m，其上安裝軌道鋼平小車。鋼導梁單片重約20 t，總重約40 t。本工程箱梁單片最大自重168 t，縱移過跨時，鋼雙導梁承受箱梁自重的1/2（即84 t），84 t（實際）＜160 t（額定），故該型號架橋機主梁作鋼導梁能滿足箱梁過跨要求。

3" 吊裝受力計算

3.1" 鋼導梁起重受力計算

本工程單片鋼導梁重量為20 t，鋼絲繩和吊鉤重量共計2 t，則鋼導梁起重受力計算如下

P1=（P2+P3）×K1？燮0.8P0 ，（1）

式中：P1為起重機實際吊重（t）；P2為單片鋼導梁重量（t）；P3為吊鉤頭、鋼絲繩總重量（t）；K1為動載系數；P0為起重機額定吊重。

在本工程中，P2取20 t，P3取2 t，K1取1.1，P0取32 t，則P1=（20+2）×1.1=24.2 t≤32×80%=25.6 t。綜上所述，選擇350 t汽車起重機滿足單機的起吊載荷不得超過允許載荷的80％，滿足施工要求。

3.2" 起重量計算

本橋箱梁邊梁（最重），單片總質量168 t，則起重重量計算如下

Q主×K2？叟（Q1+Q2）×K3/2，（2）

（Q主+Q副）×K4？叟（Q1+Q2），（3）

式中：Q主、Q副分別為2臺起重機在一定工作半徑內的起重重量；Q1為箱梁重量（t）；Q2為吊具重量（t）；K3為動荷載系數；K2、K4都為起重降低系數。

在本工程中，根據350 t汽車起重機起重參數可得Q主=Q副=126 t，K2、K3、K4分別取0.8、1.1、0.75；Q1、Q2分別取168 t、2 t，則126×0.8=100.8≥（168+2）×1.1/2=93.5 t，滿足單臺起重機載荷不得超過額定起重量的80%的規定，（126+126）×0.75=189 t≥（93.5+93.5）=187 t，滿足雙機抬吊實際載荷不超過2臺起重機在該工況下額定起重量75%的規定。

3.3" 地基承載力計算

350 t汽車起重機吊臂旋轉至正對其中1條支腿時，彎矩產生的地基反作用力最大，此時為最不利地基承載力工況（圖3）。

1）吊臂旋轉至正對其中1條支腿時彎矩產生了地基反作用力，利用圖中所有力分別對點A的力矩代數和為零的條件可求解

F1=■×g。（4）

2）地基反作用力（按最不利情況下，3條支腿受力）

F=■×F1。（5）

3）每條支腿的地基承載力

P=■，（6）

式中：G1為汽車起重機全工況重量（t）；G2為一半箱梁重量（t）；G3為配重（t）；G4為吊具重量；G5為4塊路基箱總重量；Li（i=1，2……）為作用力分別對矩心A的力臂；F1為彎矩產生的地基反作用力；F為地基反作用力；P為每條支腿的地基承載力；A為支腿腳路基箱面積。

在本工程中，汽車起重機全工況重量G1取84 t，一半箱梁重量G2取84 t，配重G3取107 t，吊具重量G4取1 t，4塊路基箱總重量G5取12 t。構件起吊工作半徑8 m，支腿全展開9 m×9 m，支腿腳路基箱A=2 m×2 m。

F1=■×9.8=276.04 kN，

F=■+276.04=1 216.84 kN，

P=■=304.21 kPa。

根據計算結果，要求地基承載力不小于304.21 kPa。根據上述計算結果，吊裝區域場地地基承載力要求為：回填厚度按30 cm分層夯填，每層夯填壓實度委托檢測單位進行檢測，并要求壓實度達95%，吊裝區域場地回填完成后，在吊裝施工前采用重型觸探儀對施工場地進行地基承載力檢測。

3.4" 鋼絲繩受力及強度計算

箱梁吊裝采用雙鋼絲繩捆綁式兜吊，吊裝單根鋼絲繩的拉力應滿足以下公式

T=■？燮SP/K5，（7）

SP=K6×ΣSi ，（8）

式中：T為每根鋼絲繩的受拉力；G為單臺起重機起重載荷；N為吊索根數；β為鋼絲繩與箱梁水平夾角；SP為鋼絲繩的破斷拉力；K5為鋼絲繩的安全系數；K6為鋼絲繩之間荷載不均勻系數；ΣSi為鋼絲繩規格表中提供的鋼絲破斷拉力的總和。

在本工程中，G可取前面起重量計算結果為93.5 t，N取2，β取60°。根據GB/T 20067—2017《粗直徑鋼絲繩》，擬選用6*61類，鋼絲繩Φ68 mm，公稱抗拉強度1 770 kN/mm2，破斷拉力總和2 700 kN，則T=（935/2）/（2sin60°）=270.08 kN，SP=0.82×2 700=2 214 kN。

因為T=270.08 kN≤（SP/K5=2 214/8=276 kN），所以選用6*61類，鋼絲繩Φ68 mm，公稱抗拉強度1 770 kN/mm2，破斷拉力總和2 700 kN，滿足要求。

4" 工藝流程

4.1" 吊裝工藝流程

測量放樣→場地清理及加固→起重機就位→場地現場安全設置→架設鋼導梁→卸炮車端箱梁→縱移過跨→雙機抬吊橫移安裝。

4.2" 吊裝順序

將箱梁編號為1#～6#（圖4），待橋臺強度到達100%，臺背回填壓實滿足地基承載力要求后進行吊裝作業。順序：按照箱梁編號1#→2#→3#→4#→5#→6#。本次吊裝任務中，吊車共需2個站位，第一站位完成鋼導梁、1#～3#箱梁，第二站位完成鋼導梁、4#～6#箱梁。

5" 吊裝工藝

5.1" 架設鋼導梁

采用350 t汽車起重機進行第一片鋼導梁吊裝，在吊裝過程中，為防止鋼導梁自由擺動造成安全隱患，在鋼導梁兩端分別拴上麻繩進行拉緊，配合汽車起重機調整鋼導梁懸吊姿態，在第一片鋼導梁吊裝就位后，由0#橋臺以及1#橋臺汽車起重機配合將鋼導梁調整到方案設計位置。下一片鋼導梁的吊裝，吊裝方式與第一片鋼導梁吊裝方式一致。鋼導梁軌道間距1.6 m，兩端采用固定螺栓緊密連接，并在鋼導梁東西兩端分別加裝軌道止擋器（圖5）。

5.2" 卸放炮車端箱梁

卸炮車端箱梁時，由運梁車負載箱梁退運至橋臺鋼導梁端頭，箱梁離開運梁車10～20 cm停機，檢查構件綁扎是否牢固穩定，吊索是否拉緊，通過試吊讀取起重機起重讀數，核對箱梁重量是否與計算結果相吻合，核實無誤后用350 t汽車起重機將箱梁炮車端吊起，取出炮車，起重機負載箱梁向起重機后方回轉，同時運梁車頭配合向后緩慢倒車至合適位置停車，起重機將箱梁炮車端卸放在鋼導梁的軌道鋼平車上。卸放炮車端箱梁吊裝工藝圖如圖6所示。

5.3" 箱梁縱移過跨

待起重機松鉤取繩后，讓運梁車繼續向后緩慢倒車，推動軌道鋼平車前移，當運梁車后退至起重機側面時停住，再用起重機將運梁車端梁體吊起，然后開走運梁車，起重機負重箱梁向橋上回轉，配合變幅的推力，讓箱梁沿鋼導梁軌道繼續前移，箱梁縱移過跨應慢速進行，并做好防側向傾覆措施。箱梁縱移過跨吊裝工藝圖如圖7所示。

5.4" 雙機抬吊橫移安裝

箱梁縱移到位后，2臺起重機雙機抬吊箱梁，橫移就位安裝，吊裝時采用捆綁式吊裝。雙機抬吊橫移吊裝工藝圖如圖8所示。

待1#箱梁安裝完成后，采用同樣的方法將2#～3#箱梁過跨雙機抬吊橫移安裝就位，而后移走鋼導梁，將兩片箱梁之間的橫隔板和濕接縫鋼筋焊接連成整體，至此第一站位的箱梁吊裝就全部完成了，利用同樣的箱梁吊裝工藝來完成第二站位鋼導梁、4#～6#箱梁的施工任務。

6" 結論

1）在施工空間受限的情況下，可利用鋼導梁作為箱梁的暫存平臺，并配合雙機抬吊共同完成箱梁的架設工作。

2）箱梁吊裝受力計算是整個架設過程中的前置環節，關系到箱梁吊裝工藝的科學性與安全性，所以需保證所有的受力計算均符合規范要求。

3）架設箱梁時，合理地確定吊裝施工工藝流程及吊裝順序是很重要的，有利于施工現場的指揮協調工作。

參考文獻：

[1] 張廣義.低凈空鋼箱梁分節段吊裝施工技術[J].中國公路，2020（9）：95-97.

[2] 葉建榮，王學峰，肖國微.低凈空高架橋下鋼箱梁吊裝施工技術[J].廣東土木與建筑，2022，29（7）：104-107.

[3] 劉曉蘋，李申杰，朱波.復雜環境中城市立交橋設計與施工[J].中國市政工程，2011（5）：18-20，87.

[4] 孫彬彬.城市復雜環境下鋼結構橋梁吊裝施工技術[J].廣材建材，2022，38（2）：67-69.

[5] 龔政，蔣少武，劉鑫章，等.城區復雜環境下人行天橋鋼結構吊裝施工技術[J].建筑施工，2018，40（11）：1982-1984.