超大跨度過河管廊吊裝施工方案淺析

楊先坪

YANG Xianping

(杭州鋼鐵股份有限公司，浙江 杭州310022)

1 工程概況

根據(jù)設(shè)計資料，管廊橫跨河面寬度約49 m，兩端支撐點為柱頂標高+11.000 m 的鋼結(jié)構(gòu)支架，管廊與河道水面凈空約14 m。管廊由型鋼制作而成，縱梁為H450 ×250 ×9 ×14，斜桿為雙肢L110 ×8，截面尺寸5 m ×4.42 m，長度56 m，總重約82.5 t。河道水深約10 m，中間沒有工作面進行現(xiàn)場拼接作業(yè)，因此不能采用分段吊裝。經(jīng)現(xiàn)場實地考察，結(jié)合吊機性能參數(shù)，采用250 t 吊機作為主吊裝設(shè)備，停位河道右側(cè);130 t 吊機作為輔助吊裝設(shè)備，停位河道左側(cè)。250 t 吊機利用河道右側(cè)空地進行整體拼裝后，在河道中設(shè)置“浮船”作為可移動支撐點，通過吊機起重臂移動，將管廊自右向左整體水平平移;平移至左側(cè)130 t 吊機起吊范圍內(nèi)后，兩吊機抬吊，將構(gòu)件吊裝到位。平面位置圖見圖1［1］。

圖1 工程平面位置圖

2 工程難點

(1)管廊跨河道，兩支架之間缺少現(xiàn)場拼裝作業(yè)面，無法采用整體提升或分段吊裝。

(2)鋼結(jié)構(gòu)管廊跨度56 m，總重約82.5 t，安裝高度11 m，構(gòu)件幾何尺寸較大。一般采用抬吊，需在河道中間設(shè)置臨時支撐點便于移動鋼絲繩綁扎點，具有較大吊裝難度。

(3)多機抬吊危險性大，選擇綁扎位置和吊點時，應(yīng)對兩臺吊機進行合理的荷載分配，否則極易出現(xiàn)吊機傾翻、折臂等事故。

3 施工方案

3.1 施工準備

考慮交通運輸因素，管廊采取廠房分段制作，現(xiàn)場拼裝的形式?，F(xiàn)場吊裝前做好場地平整，管廊現(xiàn)場拼接場地及左、右兩側(cè)吊機停位區(qū)域鋪塘渣、墊鋼板，確保吊機停位穩(wěn)固牢靠。對吊索具進行檢查，嚴禁使用有缺陷的工器具［2］。

在管廊自右向左平移過程中，由于管廊長度和250 t 吊機起重臂長的原因，需要將管廊臨時放置并移動至對岸130 t 吊機的起吊范圍內(nèi)，同時更換鋼絲繩綁扎吊點，這需要一個可移動的臨時支撐平臺。通過借鑒類似吊裝方案，采用可自由移動的浮船是比較安全、經(jīng)濟的方法，即在合適排水量的船上設(shè)置臨時鋼結(jié)構(gòu)平臺，作為管廊一端的支撐點。根據(jù)所用240 t 浮船的性能參數(shù)及經(jīng)驗數(shù)據(jù)，承載50 t 情況下浮船吃水1 m 左右，臨時鋼平臺采用H200 ×200型鋼制作，尺寸為長×寬×高=5.5 m ×4 m ×5 m，平臺頂部放置4 根枕木作為管廊的支撐點［3］。

采用抬吊，吊機承受的荷載分析是關(guān)鍵問題，吊裝作業(yè)前必須重點考慮吊機的輕重技術(shù)參數(shù)，否則將導(dǎo)致安全事故。根據(jù)安全規(guī)程，抬吊過程中，單機承載不得超過吊機最大起重量的80%，以本次施工的主吊裝設(shè)備250 t 吊機為例，其技術(shù)參數(shù)(部分)見表1。

表1 250 t 吊機技術(shù)參數(shù)表(部分)

3.2 現(xiàn)場吊裝

根據(jù)現(xiàn)場情況、管廊長度及吊機起重限載，需通過三步將管廊吊裝到位。

3.2.1 開始起吊

第一步利用250 t 吊機和50 t 吊機，將管廊向河道中心方向平移，浮船停位于距河右岸8 m 位置，吊裝示意圖見圖2，管廊受力分析見圖3，現(xiàn)場吊裝圖見圖4。吊機起吊至管廊端頭超出浮船中心約3 m，此時250 t 吊機作業(yè)半徑12 m，起重臂長25.9 m，根據(jù)技術(shù)參數(shù)表查得該工況下吊機最大起重量為69 t。尾部50 t 吊機作業(yè)半徑3 m，吊機承重31.2 t。起重數(shù)據(jù)見表2。

圖2 吊裝第一步示意圖

圖3 管廊受力平衡圖

圖4 吊裝第一步現(xiàn)場圖

表2 吊機承受荷載表

根據(jù)受力平衡:

由式(1)、(2)計算得出:F250=51.3 t，F(xiàn)50=31.2 t根據(jù)表1 的數(shù)據(jù)可得，F(xiàn)250= 51.3 t ＜69 t ×80% = 55.2 t，滿足安全要求。

3.2.2 管廊平移

利用葫蘆將管廊與浮船臨時鋼平臺捆綁牢固，防止平移過程中管廊與鋼平臺錯位。同時將250 t吊機綁扎點移至管廊距B 端8 m 處，然后利用浮船和吊機將管廊整體向河道左側(cè)移動，直至進入河道左岸130 t 吊機起吊范圍內(nèi)，此時250 t 吊機回轉(zhuǎn)半徑15.5 m，吊機承重約42 t，吊裝示意圖見圖5，現(xiàn)場吊裝見圖6。

圖5 吊裝第二步示意圖

圖6 吊裝第二步現(xiàn)場圖

管廊平移必須緩慢，利用吊機起重臂和浮船動力控制平移方向，同時保證管廊平移過程中的水平，防止重心向浮船或吊機一側(cè)偏移。

3.2.3 抬吊就位

管廊平移至A、B 兩端均在兩岸吊機的起吊范圍后，130 t 吊機吊點設(shè)置在管廊A 端，作業(yè)半徑8 m，吊機承受荷載34.4 t;250 t 吊機吊點位置不變。試吊后抬吊起吊，先整體向左面移動至吊裝位置下方，此時250 t 吊機作業(yè)半徑12 m，起重臂長25.9 m，根據(jù)技術(shù)參數(shù)表查得該工況下吊機最大起重量為69 t。吊裝示意圖見圖7，管廊受力見圖8，現(xiàn)場吊裝見圖9，起重數(shù)據(jù)見表3。然后兩吊機同時提升將管廊就位。

圖7 吊裝第三步示意圖

圖8 管廊受力平衡圖

圖9 吊裝第三步現(xiàn)場圖

表3 吊機承受荷載表

根據(jù)受力平衡:

計算得出:F250= 48.1 t，F(xiàn)50= 34.4 t

根據(jù)表1 的數(shù)據(jù)可得，F(xiàn)250= 48.1 t ＜69 t ×80% = 55.2 t，滿足安全要求。

4 結(jié) 語

現(xiàn)場即將吊裝就位的管廊見圖10。

圖10 吊裝就位的管廊

本項目的現(xiàn)場吊裝作業(yè)，由于構(gòu)件尺寸大且跨越河道，沒有中繼的拼接工作面，考慮吊機成本、安全施工等各方面因素后，采用的多機抬吊、浮船配合的施工方案。經(jīng)實踐證明安全可靠、經(jīng)濟可行，對類似的鋼結(jié)構(gòu)安裝及起重作業(yè)具有較大的借鑒意義，能廣泛應(yīng)用于建筑及市政工程建設(shè)。

［1]羅頂瑞，呂嘉賓.起重工技師培訓(xùn)教材［M］.北京:機械工業(yè)出版社，2006:175.

［2]尹顯奇.鋼結(jié)構(gòu)制作安裝工藝手冊［M］. 北京:中國計劃出版社，2006:5.

［3]郭正興.土木工程施工［M］.南京:東南大學(xué)出版社，2012.