利用菱形掛籃進(jìn)行波形鋼腹板吊裝安裝的施工技術(shù)

李志剛

(1.廣西路建工程集團(tuán)有限公司，廣西 南寧 530001；2.南寧市筑路技術(shù)與筑路材料工程技術(shù)研究中心，廣西 南寧 530001)

0 引言

波形鋼腹板PC組合箱梁橋起源于法國，在日本得到了進(jìn)一步的推廣和發(fā)展[1]，結(jié)構(gòu)上屬于鋼-混組合梁橋，最鮮明的特征是用10～30 mm厚的波折形鋼板取代傳統(tǒng)混凝土箱梁30～80 cm厚的混凝土腹板[2]。隨著橋梁跨徑的增大，波形鋼腹板的安裝成了現(xiàn)場(chǎng)施工需解決的難題，本文介紹了一種波形鋼腹板安裝施工技術(shù)，適用于當(dāng)采用掛籃懸臂澆筑施工時(shí)，各種跨徑的波形鋼腹板PC組合箱梁橋的波形鋼腹板安裝施工。

1 工程概況

某高速公路特大橋設(shè)計(jì)為一座單箱單室波形鋼腹板連續(xù)剛構(gòu)橋，主橋跨徑為(92+172+92) m，單幅橋?qū)?2 m，在同類型橋梁中，是目前國內(nèi)在建主跨跨徑最大的波形鋼腹板PC組合箱梁橋。橋梁位于紅水河上，河道通航標(biāo)準(zhǔn)為內(nèi)河Ⅳ級(jí)航道。箱梁按2.8 m、3.2 m、4.8 m梁段長度分段，箱梁頂板寬12.0 m，底板寬6.5 m，0#塊箱梁高度為11.5 m，跨中箱梁高度等高為5.0 m。單個(gè)T構(gòu)共有21個(gè)懸臂段，0#～3#梁段為預(yù)應(yīng)力混凝土，4#～21#梁段為波形鋼腹板，施工時(shí)共需要安裝186塊波形鋼腹板，波形鋼腹板各節(jié)段之間采用重疊貼角焊接，連接處設(shè)置M22普通螺栓進(jìn)行臨時(shí)連接。其中，4#梁段波形鋼腹板尺寸為8.057 m×3.2 m，重6.35 t；21#梁段波形鋼腹板尺寸為4.175 m×4.8 m，重3.769 t。箱梁采用菱形掛籃懸臂對(duì)稱澆筑施工，箱梁頂板和底板一次澆筑完成。

當(dāng)橋梁跨徑較小，在常規(guī)塔吊覆蓋半徑之內(nèi)時(shí)，傳統(tǒng)的施工方法是利用主墩附近設(shè)置的塔吊進(jìn)行波形鋼腹板的運(yùn)輸和安裝，本橋的主跨達(dá)到了172 m，已經(jīng)超過常規(guī)塔吊的作業(yè)半徑覆蓋范圍，塔吊不能滿足現(xiàn)場(chǎng)波形鋼腹板的安裝施工要求。本施工技術(shù)通過對(duì)傳統(tǒng)的菱形掛籃進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化，在掛籃上加裝吊裝系統(tǒng)，在已澆筑箱梁頂板上設(shè)置運(yùn)輸系統(tǒng)，并依靠主墩旁設(shè)置的塔吊進(jìn)行波形鋼腹板從橋下向橋上的倒運(yùn)，從而完成波形鋼腹板安裝時(shí)倒運(yùn)、運(yùn)輸、安裝的整個(gè)施工流程。運(yùn)輸系統(tǒng)和吊裝系統(tǒng)在縱橋向隨著箱梁節(jié)段的澆筑可以不斷延伸，因此本施工技術(shù)可以應(yīng)用于各種跨徑的波形鋼腹板PC組合箱梁橋的上構(gòu)掛籃懸臂澆筑施工。

2 吊裝系統(tǒng)及運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 菱形掛籃吊裝系統(tǒng)設(shè)計(jì)

菱形掛籃由主桁架、行走軌道、錨固系統(tǒng)、吊裝系統(tǒng)、模板系統(tǒng)等構(gòu)件組成[3]。

主桁架由2[40a槽鋼銷接成菱形，兩片桁架由前上橫梁、后上橫梁進(jìn)行連接，作為掛籃的主要受力結(jié)構(gòu)。采用I45a工字鋼的底縱梁和采用雙拼H50焊接而成的前下橫梁及后下橫梁組成掛籃的底托，作為箱梁底板澆筑的承重結(jié)構(gòu)。掛籃前上橫梁和前下橫梁采用鋼吊帶進(jìn)行連接，掛籃后錨通過精軋螺紋錨固在箱梁頂板上，利用φ32 mm精軋螺紋鋼將掛籃后下橫梁錨固在上一個(gè)已澆筑箱梁節(jié)段的底板上。掛籃的行走通過軌道上設(shè)置的長行程空心千斤頂及軌道前端的反力架和精軋螺紋鋼組成行走系統(tǒng)，通過空心千斤頂?shù)捻斖仆苿?dòng)掛籃前移，同時(shí)掛籃的后錨反托上設(shè)置鋼制滾輪，以減少掛籃前移時(shí)與軌道的摩擦。掛籃的軌道為通長整體式軌道，在掛籃前移前先將軌道進(jìn)行前移，通過掛籃前支點(diǎn)設(shè)置的千斤頂將掛籃前支點(diǎn)進(jìn)行頂升，然后將軌道向前方進(jìn)行拉伸。

掛籃模板系統(tǒng)由底板模板、底板側(cè)模和頂板模板組成，在波形鋼腹板梁段掛籃無側(cè)模。

掛籃的波形鋼腹板吊裝系統(tǒng)主要由10 t電動(dòng)葫蘆、電機(jī)、起重架立柱、起重架橫桿、起重架剪刀撐和采用I40a工字鋼的行走軌道組成。吊裝系統(tǒng)縱向行走軌道與掛籃的前上橫梁、后上橫梁、起重架立柱進(jìn)行焊接，在縱向軌道上安裝電機(jī)，實(shí)現(xiàn)吊裝系統(tǒng)縱橋向方向的移動(dòng)。同時(shí)在縱向軌道的電機(jī)下安裝橫向軌道，橫向軌道上安裝電機(jī)，并在電機(jī)下安裝電動(dòng)葫蘆，實(shí)現(xiàn)吊裝系統(tǒng)的橫橋向移動(dòng)，電動(dòng)葫蘆用來實(shí)現(xiàn)豎向方向的吊裝。

吊裝系統(tǒng)軌道設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮最不利的荷載工況，即單根軌道能承受最大塊段波形鋼腹板的重量及其沖擊荷載。同時(shí)，在吊裝系統(tǒng)軌道的上方設(shè)置平聯(lián)，以提高軌道的穩(wěn)定性。

2.2 運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)

運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)在橋面上，由軌道和運(yùn)輸小車組成，運(yùn)輸小車主要包括平車骨架、平車面板、平車車輪、電機(jī)等。

平車骨架由[25a槽鋼根據(jù)設(shè)計(jì)尺寸焊接成整體，骨架間由∠100°×10的橫聯(lián)進(jìn)行連接增加平車整體的穩(wěn)定性。平車面板由[10槽鋼和σ8面板進(jìn)行焊接組成，作為放置波形鋼腹板的平臺(tái)。在平車骨架上安裝電機(jī)底座板進(jìn)行電機(jī)的安放，同時(shí)在電機(jī)底座板與平車骨架間設(shè)置加勁板。平車車輪采用φ300的鋼輪，電機(jī)與鋼輪間利用傳動(dòng)軸進(jìn)行連接，電機(jī)帶動(dòng)鋼輪實(shí)現(xiàn)平車的移動(dòng)。

運(yùn)輸系統(tǒng)軌道利用[10槽鋼制作，鋪設(shè)在已澆筑完成的梁段頂板上，并與頂板上預(yù)埋的鋼筋進(jìn)行焊接固定，由于箱梁存在縱、橫坡，軌道與頂板間的空隙需要鋼板進(jìn)行支墊，保證槽鋼軌道的平順，防止運(yùn)輸小車在行走的時(shí)候出現(xiàn)“跳車”的情況，避免造成波形鋼腹板掉落，確保運(yùn)輸過程中的安全。

3 波形鋼腹板吊裝安裝

3.1 波形鋼腹板運(yùn)輸

將運(yùn)輸小車停放在0#塊頂板的軌道上，利用安放在0#塊附近的塔吊將波形鋼腹板從鋼棧橋上吊放在運(yùn)輸小車上，波形鋼腹板與運(yùn)輸小車間利用枕木進(jìn)行支墊，啟動(dòng)運(yùn)輸小車沿著頂板縱橋向鋪設(shè)的軌道將波形鋼腹板運(yùn)輸至掛籃吊裝系統(tǒng)下方等待吊裝安裝。

3.2 波形鋼腹板吊裝安裝

吊裝安裝波形鋼腹板之前先將掛籃底模板調(diào)整到位，利用全站儀在底模板上放樣出待安裝波形鋼腹板最前端的豎向投影點(diǎn)并做標(biāo)記，在待安裝波形鋼腹板底部設(shè)置鋼凳進(jìn)行支撐，并利用水準(zhǔn)儀調(diào)整鋼凳支撐的高度，確保波形鋼腹板的高程符合設(shè)計(jì)的要求。用運(yùn)輸小車將波形鋼腹板運(yùn)輸?shù)降跹b系統(tǒng)正下方水平放置[4]，將吊裝系統(tǒng)電動(dòng)葫蘆的鋼絲繩穿過波形鋼腹板上設(shè)置的PBL連接件的孔中并將鋼絲繩用U型扣進(jìn)行鎖定，在吊裝過程中應(yīng)保證波形鋼腹板與鋼絲繩固定牢靠，波形鋼腹板不發(fā)生松動(dòng)和搖擺。利用電動(dòng)遙控器控制電動(dòng)葫蘆緩慢勻速地提升鋼腹板，遙控吊裝系統(tǒng)上的電機(jī)沿縱向和橫向軌道將波形鋼腹板運(yùn)送至待安裝的腹板位置處，將波形鋼腹板穿過頂板模板進(jìn)行緩慢下放，此過程中避免與模板發(fā)生碰撞，將波形鋼腹板調(diào)整位置后用M22臨時(shí)連接螺栓將安裝的波形鋼腹板與上個(gè)箱梁節(jié)段的波形鋼腹板進(jìn)行連接并擰緊。在安裝的過程中利用重力鉛垂線校核波形鋼腹板的豎向垂直度，并利用手拉葫蘆進(jìn)行糾偏。

波形鋼腹板初步安裝完成，對(duì)平面位置、豎向高程和垂直度進(jìn)行重新校核，均滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范的要求后將所有的M22連接螺栓全部擰緊到位，并對(duì)安裝好的波形鋼腹板設(shè)置內(nèi)支撐。內(nèi)支撐的設(shè)置形式是采用型鋼桁架將波形鋼腹板上設(shè)計(jì)預(yù)留的連接耳板進(jìn)行連接鎖定，起到既頂又拉的作用[5]，避免已經(jīng)安裝無誤的波形鋼腹板在混凝土澆筑和振搗的過程中發(fā)生偏位的現(xiàn)象。波形鋼腹板固定牢固后采用CO2保護(hù)焊對(duì)波形鋼腹板進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)貼角焊接，隨后進(jìn)行鋼筋綁扎、混凝土澆筑等后續(xù)施工。

待當(dāng)前箱梁節(jié)段施工完畢后，將帶有吊裝系統(tǒng)的菱形掛籃前移至下一個(gè)待施工梁段，同時(shí)將運(yùn)輸系統(tǒng)的軌道接長，循環(huán)上一個(gè)梁段的施工，直至全橋合龍。

4 結(jié)語

在主跨跨徑達(dá)到172 m的波形鋼腹板連續(xù)剛構(gòu)橋建設(shè)中，利用在菱形掛籃上加設(shè)吊裝系統(tǒng)，配合橋面上設(shè)置的運(yùn)輸系統(tǒng)及主墩附近安裝的塔吊進(jìn)行波形鋼腹板的運(yùn)輸及安裝，很好地解決了常規(guī)吊裝設(shè)備無法進(jìn)行大跨徑波形鋼腹板PC組合箱梁橋的波形鋼腹板吊裝安裝問題。采用本施工技術(shù)進(jìn)行波形鋼腹板安裝施工，塔吊的占用時(shí)間少，一個(gè)懸臂T構(gòu)兩側(cè)的掛籃可以同時(shí)安裝波形鋼腹板，減少了波形鋼腹板安裝所花費(fèi)的時(shí)間，提高了施工效率，對(duì)后續(xù)采用懸臂澆筑施工的波形鋼腹板PC組合箱梁橋的建設(shè)具有一定的參考價(jià)值。