雙層高架橋預(yù)制梁安裝關(guān)鍵技術(shù)

周筱留 李錦錦 潘丹丹

（浙江新中源建設(shè)有限公司，浙江 寧波 315000）

1 工程概況

寧波機(jī)場快速路南延工程采用“高架主線+輔道”的建設(shè)形式。主線建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)為城市快速路，設(shè)計(jì)車速80km/h，標(biāo)準(zhǔn)段采用雙向6 車道；其中明州大道～中山東路與寧奉城際線共建（約11.6km），采用雙層高架形式，上層采用預(yù)制小箱梁結(jié)構(gòu)，中層采用預(yù)制U 型梁結(jié)構(gòu)，由上而下為高架道路、高架地鐵、地面道路。

預(yù)制小箱梁、U 型梁跨徑具體分為26m、29m、30m、35m；小箱梁梁高分別為1.6m 和1.8m，單片重量98.25-134.25t；U 型梁梁高為1.875m，單片重量157.75-211.25t?？鐝?5m U 型梁斷面如圖1。

圖1 跨徑35mU 型梁（跨中）標(biāo)準(zhǔn)斷面圖

2 雙層高架預(yù)制梁吊裝需要解決的關(guān)鍵技術(shù)

雙層高架預(yù)制梁吊裝不同于普通高架預(yù)制梁吊裝，不僅僅需要綜合考慮預(yù)制梁重量、跨徑、周邊環(huán)境等常規(guī)因素，雙層高架預(yù)制梁吊裝尚有以下幾個(gè)難題：

1、上層預(yù)制小箱梁與中層預(yù)制U 型梁安裝順序如何協(xié)調(diào)和安排？

2、中層預(yù)制U 型梁運(yùn)輸方案問題，是設(shè)立提梁站梁上運(yùn)梁，還是跨內(nèi)直接提升安裝？

3、架橋機(jī)選型問題，是統(tǒng)籌兼顧上層預(yù)制小箱梁和中層預(yù)制U 型梁需求，還是上層預(yù)制小箱梁和中層預(yù)制U 型梁各自選擇獨(dú)立架設(shè)系統(tǒng)？

4、預(yù)制U 型梁采用先張預(yù)應(yīng)力薄壁構(gòu)件，單片U 型梁寬度為510cm，壁厚最薄處僅26.5cm，重量高達(dá)211.25t；U 型梁吊裝過程中易產(chǎn)生扭曲變形，吊裝過程須采取可靠措施，避免構(gòu)件扭曲、損傷。

5、U 型梁吊裝作業(yè)時(shí)，梁體如何通過上蓋梁到達(dá)設(shè)計(jì)位置？預(yù)制U 型梁設(shè)計(jì)預(yù)留吊裝孔距離端部1.7m，而上蓋梁寬度最大為3.25m；如果采用梁上運(yùn)梁架設(shè)方案，吊裝鋼絲繩會(huì)遇到上蓋梁阻隔，無法通過架橋機(jī)把U 型梁移運(yùn)到架設(shè)位置；如果采用二次更換吊點(diǎn)方案通過上蓋梁，則二次吊點(diǎn)需要相距至少3.5m，這樣二次吊點(diǎn)距離端部達(dá)到5.2m，U 型梁先張預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)不允許吊點(diǎn)距離端部這么遠(yuǎn)。

3 雙層高架預(yù)制梁安裝總體方案

3.1 總體架設(shè)方案比選

同一跨內(nèi)上層小箱梁與中層U 梁架設(shè)有三種方案，各有優(yōu)缺點(diǎn)，如下：

方案一，先架設(shè)上層小箱梁后架設(shè)中層U 梁。該方案先采用架橋機(jī)把上層小箱梁架設(shè)完成，然后架橋機(jī)移位至中層U 梁架設(shè)位置，在架設(shè)中層U 梁前把架設(shè)好的中間兩片小箱梁臨時(shí)移位，把U 梁架設(shè)所需空間騰出來，待U梁架設(shè)完成后，再把中間兩片小箱梁歸位。

方案二，先采用架橋機(jī)架設(shè)中層U 梁，然后用同一臺(tái)橋接件架設(shè)上層小箱梁，逐跨同步推進(jìn)。

方案三，上層小箱梁、中層U 梁各自獨(dú)立架設(shè)。該方案上層小箱梁、中層U 梁采用兩套相互獨(dú)立的架設(shè)系統(tǒng)，上層小箱梁采用架橋機(jī)跨內(nèi)起吊獨(dú)立架設(shè)，中層U 梁采用特制架橋機(jī)梁上運(yùn)梁專業(yè)架設(shè)U 梁。

表1 總體架梁方案對比表

本工程共8 個(gè)標(biāo)段U 型梁預(yù)制由建設(shè)單位統(tǒng)一招標(biāo)，預(yù)制廠產(chǎn)能日產(chǎn)預(yù)制U 型梁1 片；小箱梁由各標(biāo)段自行預(yù)制，各預(yù)制廠產(chǎn)能為日產(chǎn)小箱梁2～3片；筆者所在標(biāo)段下部結(jié)構(gòu)進(jìn)度最快，小箱梁、U 型梁吊裝受預(yù)制廠供應(yīng)影響較小，如果采用方案三則特制矮型架橋機(jī)攤銷費(fèi)用較高，因此選擇費(fèi)用較省的方案二；其他標(biāo)段在架設(shè)過程中由于U 型梁逐標(biāo)段預(yù)制架設(shè)，其余標(biāo)段小箱梁存梁場地有限，不得不選擇方案一，先吊裝小箱梁，解決小箱梁預(yù)制場存梁量不足的問題。

3.2 架橋機(jī)選型

架橋機(jī)選型在綜合考慮跨徑、起吊重量、起吊空間等因素的基礎(chǔ)上，須充分考慮本項(xiàng)目上層小箱梁和中層U 型梁兩種梁型架設(shè)需求。綜合比較后選擇JQG250t-40m（200t-50m）型架橋機(jī)，該型號(hào)架橋機(jī)擁有兩種工況：（1）起重量為250 t 時(shí)，最大架設(shè)跨度為40m；（2）起重量為200 t 時(shí)，最大架設(shè)跨度為 50 m。

3.3 U 型梁提升運(yùn)輸方案

U 型梁橋采用提梁站提梁，梁上運(yùn)梁方案。

4、架梁順序，根據(jù)兩種梁型預(yù)制進(jìn)度和預(yù)制場存梁能力合理選擇架梁順序；由于U 型梁廠產(chǎn)能與小箱梁預(yù)制場產(chǎn)能不匹配，為保證吊裝順利實(shí)施，小箱梁需要適當(dāng)提前安排施工。

4 預(yù)制U 型梁吊裝方案

由于U 型梁重量重，截面大，抗扭性能差，設(shè)計(jì)院嚴(yán)禁采用跨內(nèi)高低吊施工方案，須在合適的位置設(shè)置提升平臺(tái)。根據(jù)梁體重量選擇起吊起重機(jī)，采用260t 履帶吊與400t 汽車吊各一臺(tái)雙機(jī)抬吊35m 以下U 型梁，260t 履帶吊與500t 汽車吊各一臺(tái)雙機(jī)抬吊35m 跨徑U 型梁，進(jìn)行梁板提升。

4.1 提梁站設(shè)置

雙層高架Pm292～Pm295 跨越現(xiàn)狀四明路路口，施工期路口封閉，中層U 型梁為三跨一聯(lián)（30+50+30）現(xiàn)澆連續(xù)U 型梁，對應(yīng)的上層結(jié)構(gòu)為（30m 小箱梁+50m鋼混疊合梁+30m 小箱梁）。在Pm293～Pm294 跨間設(shè)置一個(gè)提升平臺(tái)，預(yù)制U 型梁提升后放置在已施工完成的現(xiàn)澆U 型梁上，通過運(yùn)梁平車運(yùn)輸至待安裝區(qū)域。

4.2 運(yùn)梁平車設(shè)計(jì)

4.2.1 運(yùn)梁平車結(jié)構(gòu)

通過計(jì)算分析采用兩片U 型梁運(yùn)輸一片U 型梁，已架設(shè)好的U 型梁內(nèi)布置單軌，軌道型號(hào)P43，單軌鋪設(shè)位置設(shè)定在兩片U 型梁中心線附近，運(yùn)梁平車通過鋪設(shè)的軌道行走。為解決U 型梁架設(shè)時(shí)通過上蓋梁阻隔問題，本方案對傳統(tǒng)的前后分離獨(dú)立結(jié)構(gòu)運(yùn)梁小車進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，采用新型整體式結(jié)構(gòu)運(yùn)梁平車運(yùn)梁。U 型梁臨時(shí)放置在運(yùn)梁平車上，向架設(shè)跨方向懸挑，使U型梁吊點(diǎn)越過蓋梁，便于架橋機(jī)與U 型梁吊點(diǎn)連接；并在運(yùn)梁小車主梁梁端設(shè)置枕梁限位。運(yùn)梁平車上設(shè)置運(yùn)梁小車，用于U 型梁向前輸送，調(diào)整吊點(diǎn)。

運(yùn)梁平車總長32m，主要部件包括有臺(tái)車組（4×26.65=10.66kN?m）、移動(dòng)托架梁體結(jié)構(gòu)（467.24kN?m）、枕梁（21.60kN?m）、運(yùn)梁小車（33kN?m）、供電系統(tǒng)及控制系統(tǒng)等，平車總重量為628.44kN?m，如圖2 所示。

圖2 運(yùn)梁平車縱斷面圖、標(biāo)準(zhǔn)斷面圖

4.2.2 運(yùn)梁平車傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算

U 型梁縱移至平車前端，后端吊點(diǎn)尚未起吊前，運(yùn)梁平車傾覆穩(wěn)定性最差，其受力模型如圖3 所示。

圖3 運(yùn)梁平車穩(wěn)定性驗(yàn)算受力模型圖

4.3 架梁工藝流程

1、運(yùn)梁平車把U 型梁運(yùn)輸至架設(shè)位置前一跨。

2、運(yùn)梁平車縱移，使U 型梁前端吊點(diǎn)超出架設(shè)跨的上蓋梁；架橋機(jī)前天車縱移，讓架橋機(jī)前天車與吊點(diǎn)處于同一鉛垂線上，前天車與U 型梁前吊點(diǎn)連接。

3、架橋機(jī)前天車向前縱移，運(yùn)梁平車上方運(yùn)梁小車同步縱移，將U 型梁向前輸送，輸送至U 型梁后端吊點(diǎn)超出架設(shè)跨的上蓋梁，調(diào)整架橋機(jī)后天車位置，使天車吊鉤與U 型梁后端吊點(diǎn)處于同一鉛垂線上，后天車與吊點(diǎn)連接。

4、前后天車同步起吊，使U 型梁脫離運(yùn)梁小車10cm，觀察，穩(wěn)定后運(yùn)梁平車、運(yùn)梁小車后移，運(yùn)輸下一片U 型梁。

5、架橋機(jī)縱移、橫移，調(diào)整U 型梁位置，前后天車同步落梁，將U 型梁安裝到位。

圖4 中層U 型梁安裝流程工藝圖

4.4 架梁注意事項(xiàng)

4.4.1 吊點(diǎn)設(shè)置及吊具

U 型梁每端設(shè)置2 組共4 個(gè)吊點(diǎn)，距離梁端分別1.7m 和2.1m，吊點(diǎn)距離U型梁中心線1.35m。吊具采用扁擔(dān)專用吊具，吊桿采用M60 螺桿，如圖5 所示。

圖5 吊具設(shè)計(jì)實(shí)況圖

吊具安裝前仔細(xì)檢查鋼絲繩、卡扣等，螺栓安裝完成后采用電動(dòng)扳手進(jìn)行擰緊，并檢查無誤后方允許進(jìn)行試吊。吊具的螺栓拆除時(shí)，需使用登高車輔助進(jìn)行作業(yè)，確保作業(yè)人員安全。

4.4.2 支座及配套設(shè)施

U 型梁運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場后先將支座安裝在U 型梁底部，限位板與支座安裝同步進(jìn)行，在U 型梁提升前，將支座、限位板等安裝完畢。

3、運(yùn)梁平車行進(jìn)至架梁位置前，密切關(guān)注前臺(tái)車車輪位置，避免車輪行駛出軌道端頭。

4、當(dāng)梁體縱向位置符合下落的條件時(shí)，將梁體高度降低，使梁體與支座間保持20～30cm 距離為宜，然后進(jìn)行橫移。

5、每一步正式起吊前，均需進(jìn)行試吊檢查，確認(rèn)安全后方可起吊、位移。

6、運(yùn)梁軌道鋪設(shè)時(shí)，在軌道兩側(cè)采用鋼筋電焊固定，必要時(shí)，鋼筋分布加密；當(dāng)軌道底部與鋼軌有空隙時(shí)，可采用鋼板進(jìn)行鋼軌調(diào)平。

5 上層預(yù)制小箱梁吊裝方案

5.1 工藝流程

預(yù)制小箱梁吊裝工藝采用跨內(nèi)起吊方案，工藝流程如下：

1、運(yùn)梁車將小箱梁運(yùn)輸至架設(shè)跨立柱外側(cè)，架橋機(jī)前后天車移位至小箱梁正上方。

2、架橋機(jī)前后天車同時(shí)提升，把小箱梁提升至上蓋梁底部，停止提升。

3、后天車停止，前天車?yán)^續(xù)提升，形成前高后低的模式。

4、待小箱梁一端高出上蓋梁后，前后天車同步向前縱移，使小箱梁后端也高出上蓋梁。

5、調(diào)整前后天車，使小箱梁水平，然后橫移精調(diào)位置，架設(shè)到位。

5.2 小箱梁吊裝注意事項(xiàng)

1、保證預(yù)制小箱梁高低吊安裝時(shí)傾斜角度不大于14 度。

2、起吊時(shí)密切觀察小箱梁與蓋梁、架橋機(jī)相互關(guān)系，避免碰撞。

6 結(jié)束語

針對寧波機(jī)場路南延工程雙層高架預(yù)制梁架設(shè)的工程特點(diǎn)，研究了雙層高架中層U 型梁、上層小箱梁架設(shè)順序，創(chuàng)新了整體式運(yùn)梁平車，解決了U型梁架設(shè)過程中上蓋梁阻隔問題，并對上層小箱梁、中層預(yù)制U 型梁吊裝工藝、關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)論述；本工程架梁工作的順利實(shí)施驗(yàn)證了方案的可行性，成功的案例為類似工程施工、技術(shù)研究提供了參考。