城市化互通下穿鋼箱梁吊裝技術應用

周 鵬

（中鐵十六局集團第三工程有限公司， 浙江 湖州 313000）

1 工程概況

G312-G524 節(jié)點為城市化改擴建互通工程，是蘇州市域快速路網(wǎng)的一部分，服務于G312、G524 兩條快速通道交通量的快速轉換，是溝通常熟、蘇州市區(qū)、工業(yè)園區(qū)及無錫的重要節(jié)點。G312-G524 節(jié)點工程涉及8 聯(lián)上跨或下穿既有國道鋼箱梁，交通流量大、橋梁結構密集、管桿線交錯等外部環(huán)境復雜，必須充分論證鋼箱梁架設方案的可靠性、可行性，也對架設施工效率與質量提出了更高的要求。SW 匝道第六聯(lián)設計跨徑32+32m，寬度10.1m，鋼箱梁高1.8m，采用單箱雙室斜腹板斷面，箱梁懸臂長1.75m。

2 鋼箱梁快速施工方案比選

SW 第六聯(lián)單跨32m，橫跨G312 地面輔道和上下匝道進出口，下穿G312 國道高架橋，上下空間約束極大，為盡可能減少社會車輛通行影響，同時考慮施工安全、質量風險，經(jīng)過方案比選，見表1，確定采用分塊傳吊的快速架設方案。

表1 鋼箱梁架設方案對比分析

3 鋼箱梁吊裝關鍵工藝控制

3.1 臨時支架構造體系

（1）臨時支架采用自主設計的標準化鋼管立柱矩陣結構形式，即鋼管立柱矩陣由4 根豎桿D325×8mm 鋼管、橫桿C12 槽鋼、斜桿L63mm×6mm 角鋼焊接組成3.0m×1.5m 或1.5m×1.5m 矩陣，鋼管分為6m 和3m 標準節(jié)，按照實際凈空確定節(jié)數(shù)N，每節(jié)間采用法蘭連接接。支架上面采用HN400mm×200mm×8mm×13mm H 型鋼做成排架墩，支架底部鋪墊混凝土基礎。

（2）臨時支架穩(wěn)定性計算。單組支架最大受力為45.98+38.32=84.3t，則單根鋼管的豎向最大荷載為：

鋼管直徑D=325mm，鋼管取高度為Lo=6m，鋼管壁厚t=8mm；鋼管的材質為Q235B，利用3D3S 鋼結構-空間結構設計軟件模擬計算，根據(jù)計算分析模型進行規(guī)范檢驗，檢驗結果表明，結構能夠滿足強度、剛度、穩(wěn)定性及承載力計算要求，應力比最大值為0.57。

3.2 起重機械選擇與驗算

根據(jù)鋼結構橋梁節(jié)段劃分重量、現(xiàn)場空間、交通環(huán)境、吊裝方法、作業(yè)半徑、安裝高度等因素，選擇滿足要求的400t 與500t 兩臺吊車聯(lián)合進行鋼箱梁安裝作業(yè)。

（1）吊車吊裝工況驗算?？紤]雙機抬吊，算得分段吊裝工況：分節(jié)段最重為84.3t（位于PA10～PA12 施工段），考慮索具2.4t。經(jīng)計算工作半徑≤10m，主臂長≤21m；吊車額定起重量需滿足（Q主+Q副）K≥84.3t，K 為起重機降低系數(shù)取0.8；經(jīng)查400t 起重機起重性能表，得112×0.8=89.6t≥84.3t，采用500t 主吊與400t 輔助吊滿足要求。

（2）吊車抗傾覆驗算。為確保汽車吊在吊裝過程中的穩(wěn)定性，必須進行抗傾覆驗算，即穩(wěn)定力矩＞傾覆力矩。查《起重機設計規(guī)范》（GB/T 3811-2008）可知：

式中：KG-自重加權系數(shù)；KQ-起升荷載加權系數(shù)；KW-風動載加權系數(shù)；G-吊車重量；Q-鋼梁重量；W-風動荷載，經(jīng)驗算滿足要求。

3.3 吊車站位的地基處理及交通分流

吊裝現(xiàn)場的場地必須要平整、堅實，切實保證吊車作業(yè)區(qū)域能夠安全行駛和滿足支腿承載要求。SW6 為既有道路橫跨，結合交通分流進行人行道、分隔帶基礎處理，保證鋼箱梁從專用運梁通道進入吊裝現(xiàn)場這個過程中能夠平穩(wěn)行駛和社會車輛通行[1]。吊裝現(xiàn)場周圍必須要保留足夠的空間，保證運梁車能夠正常掉頭和移動。吊車支腿位置要保證地基承載力，同時采用路基道板梯次鋪設，保證支腿集中力轉化均布荷載分布，避免出現(xiàn)吊車支腿下沉的情況。施工之前必須對鋼箱梁進行資信檢查，確定鋼箱梁安裝基準標記等都準確無誤[2]。

3.4 鋼箱梁吊裝施工

首先QAY400T 吊車就位在15#墩右方，QAY500T 的吊車就位在14#墩側方，吊車就位之后，鋼箱梁運輸?shù)怪脴蛭幌路剑? 臺吊車開始進行輔助吊裝第二段，再500t 獨立吊裝第一階段，移動500t 吊車至15#墩正側方，400t 吊車平移倒梁，再輔助吊裝第三節(jié)段，同理相反向安裝第四節(jié)段，移動吊車安裝第五節(jié)段，最后安裝最后節(jié)段。

梁節(jié)段安裝完成一段及時進行臨時定位固結，全部安裝完成后系統(tǒng)全面測量調整，利用支架頂部豎向、側向機械千斤頂逐段調整梁體位置，節(jié)塊段空間位置測量確認無誤后，由中間15#墩向兩側墩逐段與支架穩(wěn)定固結，并根據(jù)鋼板焊接特性，采用碼板調整焊接縫寬和高差，先焊接縱向焊縫，再由中到邊焊接橫縫，最后完成縱向U 肋錯位焊接。待檢測合格后進行整體落梁至永久支座，再次復核梁體空間位置，澆筑兩端配重混凝土成橋。

4 鋼箱梁吊裝注意事項

（1）交通狀態(tài)調查，分階段編制交通分流方案，達到不中斷交通安裝跨路鋼梁的目的；

（2）充分復核既有G312 高架橋、上下匝道進出口等外部空間環(huán)境，進行吊裝機械選取和就位，同時根據(jù)設計分段規(guī)則、道路運輸和吊裝能力進行鋼箱梁塊段劃分；

（3）根據(jù)道路運輸標準、吊裝機械及梁段重量等因素，進行地基處理和支腿支墊，保證吊裝作業(yè)過程中安全；

（4）根據(jù)梁段吊裝工況，進行方形矩陣支架體系設計，確保支架體系剛度、強度及穩(wěn)定性，保證架設安裝過程中的安全，同時避免鋼箱梁拼裝焊接局部應力集中，影響耐久性；

（5）根據(jù)焊接附加應力規(guī)律，加強鋼箱梁焊接環(huán)境控制，合理設計焊接工序和工藝，保證自由狀態(tài)下焊接作業(yè)，避免局部應力沉積，保證鋼箱梁焊接質量；

（6）鋼箱梁安裝施工最重要的是支撐體系穩(wěn)定性，監(jiān)控測量是安全、質量控制基礎，必須建立嚴謹?shù)臏y量監(jiān)控方案。

5 結束語

城市化互通G312-G524 節(jié)點工程鋼箱梁集中分布十字交叉國道“層間”復雜環(huán)境，成功采取兩臺吊車聯(lián)合輔助“分塊段”吊裝快速施工方法代替以往常規(guī)頂推法施工，通過人員專業(yè)化管理、支架體系設計、箱梁焊接工藝優(yōu)化、鋼結構受力特性應用、科學信息化運用及復雜環(huán)境機械選取等控制措施，大大提高鋼箱梁施工質量，確保安全的同時加快施工進度，也較少成本投入。該方法的成功應用，為后期類似工程鋼箱梁施工提供參考和借鑒意義。