立交橋鋼箱梁吊裝施工技術(shù)要點(diǎn)淺析

王鵬揚(yáng)

（太原軌道交通集團(tuán)有限公司，山西 太原 030000）

0 引言

鋼箱梁即為鋼板箱形梁，主要由頂板、底板、腹板、和橫隔板、縱隔板及加勁肋等通過全焊接的方式連接而成，是大跨徑橋梁常用的結(jié)構(gòu)形式。橋梁鋼箱梁的施工質(zhì)量是否可靠，直接影響到橋梁的施工安全及使用壽命。在鋼箱梁吊裝施工中如果存在違章施工或不當(dāng)操作，輕則耽誤工期，重則可能導(dǎo)致鋼箱梁施工時(shí)發(fā)生傾覆等安全事故。因此，鋼箱梁吊裝施工中應(yīng)重視施工技術(shù)管理，為施工操作提供技術(shù)保證，最大限度確保施工質(zhì)量。本文結(jié)合尖草坪立交橋改建工程，對(duì)鋼箱梁吊裝施工關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行解析。

1 工程概況

尖草坪立交橋改建工程位于太原解放路和澗河路路段，在解放路與澗河路合并后向北延伸兩層上跨尖草坪街，然后二層上跨柏楊樹街落地延伸至恒山路。工程范圍內(nèi)解放路主線道路中心線在地下與地鐵2號(hào)線中心線重疊并行，解放路主線與尖草坪節(jié)點(diǎn)區(qū)域立交橋位于地鐵西澗河站結(jié)構(gòu)物上方。全橋共3.5層，第一層為解放北路層；第二層為東西向跨解放北路立交橋，橋長(zhǎng)285m；第三層為解放北路主線高架橋，橋長(zhǎng)1537m；最高的3.5層為連接解放北路與澗河路的匝道橋。

2 鋼箱梁吊裝施工技術(shù)

在尖草坪立交橋改建工程鋼箱梁的吊裝施工中，涉及臨時(shí)支架的設(shè)計(jì)、吊裝設(shè)備選型、吊裝前準(zhǔn)備工作、吊車站位、鋼絲繩及吊耳的選擇、鋼箱梁吊裝施工及現(xiàn)場(chǎng)焊接等重要技術(shù)。

2.1 臨時(shí)支架的設(shè)計(jì)

臨時(shí)支架要設(shè)計(jì)足夠的強(qiáng)度與穩(wěn)定性，保證在支撐鋼箱梁重量的情況下不變形、不垮塌，確保施工安全與工程質(zhì)量。該工程的臨時(shí)支墩材質(zhì)采用Q235B，方案采用Φ299×10 鋼管柱。臨時(shí)墩設(shè)置雙排鋼管墩，鋼管柱之間用Φ180×10 鋼管相互連接。支架底部設(shè)置柱底板，為了便于支架的重復(fù)利用，支架采用分節(jié)制作，用法蘭盤連接，采用普通螺栓鎖緊。經(jīng)支架強(qiáng)度及穩(wěn)定性驗(yàn)算，該方案可行。

2.2 吊裝難點(diǎn)

尖草坪立交橋改建工程分兩期建設(shè)，一期工程打通恒山路往澗河路方向交通，緩解地鐵建設(shè)期間北部區(qū)域的交通出行困難；二期工程待地鐵主體結(jié)構(gòu)完工后建設(shè)，二期工程現(xiàn)場(chǎng)吊裝施工具有以下難點(diǎn)：二期為主線橋，且在地鐵隧道上施工。當(dāng)一期完成后，二期主線橋鋼箱梁吊裝，兩側(cè)受匝道橋的影響很大，特別是主線橋下穿匝道橋部分（U04段），吊裝限制明顯。同時(shí)，中間有門架框限制，地下是地鐵隧道，且臨時(shí)支架較多，進(jìn)一步限制了吊裝空間。此時(shí)的吊裝作業(yè)空間小，吊裝半徑小，吊裝構(gòu)件又相對(duì)長(zhǎng)，對(duì)于吊裝方法的選擇，吊裝機(jī)械的選擇，吊裝機(jī)械的站位均需要詳細(xì)考慮。

2.3 吊裝設(shè)備選型

吊車在吊裝施工中，既要兼顧穩(wěn)定性又要具有靈活性，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工條件，擬采用一臺(tái)260T汽車式起重吊車完成大部分吊裝工作，兩臺(tái)160T汽車式起重吊車對(duì)位于匝道下方及緊靠匝道位置的構(gòu)件進(jìn)行抬吊施工。雙機(jī)抬吊需盡量選擇型號(hào)相同的吊車，若兩吊車型號(hào)不同，則應(yīng)根據(jù)吊車的技術(shù)參數(shù)，選擇相近的速率。

2.4 吊裝施工控制要點(diǎn)

2.4.1 吊裝前準(zhǔn)備工作

（1）吊裝前應(yīng)對(duì)橋臺(tái)頂標(biāo)高進(jìn)行復(fù)查，確保標(biāo)高無誤，并做好復(fù)查記錄。

（2）根據(jù)鋼箱梁的施工要求，必須精確確定具體的起吊位置。同時(shí)，天氣狀況對(duì)吊裝也有著重大影響，應(yīng)提前了解24h內(nèi)的天氣情況，根據(jù)天氣狀況確定能否進(jìn)行施工，并在必要時(shí)采取一定的防護(hù)措施。

（3）吊裝前，對(duì)所有管理和作業(yè)人員進(jìn)行安全教育、安全技術(shù)交底，經(jīng)考核合格后方可上崗。另外，必須確保作業(yè)人員正確使用勞保用品。

（4）箱梁安裝前，應(yīng)先將承臺(tái)支座墊塊上的雜物清理干凈，以便箱梁順利就位。

（5）吊裝前，應(yīng)檢查各起重吊具的性能，確保其處于良好狀態(tài)，正式吊裝前應(yīng)先試吊，檢測(cè)吊車的性能狀態(tài)，確保安全起吊。

2.4.2 吊車站位

（1）U02聯(lián)和U03聯(lián)在原道路路面施工，且主線橋邊緣距離兩側(cè)構(gòu)筑物有12m以上的間隙，吊機(jī)的擺放及施工不受影響。采用一臺(tái)260T的汽車吊進(jìn)行吊裝施工。

（2）U04聯(lián)部分箱體位于已施工完成的A匝道正下方，部分箱體緊靠匝道橋邊緣，吊機(jī)及構(gòu)件的位置受到一定的限制。采用一臺(tái)260T汽車吊進(jìn)行大部分構(gòu)件的吊裝施工，對(duì)位于匝道下方及緊靠匝道位置的構(gòu)件采用兩臺(tái)160T汽車吊進(jìn)行抬吊施工。

（3）U05聯(lián)和U06聯(lián)位于A、B匝道之間，且主線橋邊緣緊靠匝道橋邊緣，特別是U06聯(lián)箱體，一側(cè)與B匝道預(yù)留邊線進(jìn)行焊接連接，就位精度要求高。采用U04聯(lián)的相似吊裝方式進(jìn)行施工。

2.4.3 鋼絲繩的選擇

本次吊裝作業(yè)單機(jī)吊裝最重的構(gòu)件，部分抬吊構(gòu)件重量較小，鋼絲繩受力計(jì)算如下：

（1）鋼絲繩受力計(jì)算。最重構(gòu)件重量約為58.866t（考慮吊具，以62t計(jì)算），當(dāng)被起吊箱梁重量一定時(shí)，鋼絲繩與鉛垂線的夾角a愈大，吊索所受的拉力愈大；或者說，吊索所受的拉力一定時(shí)，起重量隨著a角的增大而降低。該工程所吊裝的所有鋼箱梁鋼絲繩與鉛垂線的夾角在45°～60°范圍內(nèi)，以鋼絲繩與水平面的夾角為60°計(jì)算，動(dòng)荷載系數(shù)取1.2計(jì)，采用4根鋼絲繩同時(shí)起吊，則單根鋼絲繩所受的拉力P為：P=1.2×62/（4×sin60°）=21.477t=21477kg。

（2）鋼絲繩的選用。鋼絲繩的計(jì)算和選用參照最小破斷拉力和最小破斷拉力總和兩項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行。不同型號(hào)的鋼絲繩，其使用范圍也有所不同。該工程起吊箱梁擬采用6×61+1 纖維芯鋼絲繩為新鋼絲繩，等級(jí)為1670。通過查看《重要用途鋼絲繩》（GB 8918-2006）表11，直徑56mm 的鋼絲繩符合要求。因此選擇直徑為56mm 的公稱抗拉強(qiáng)度為167kg/mm2的6×61+1 的纖維芯鋼絲繩完全滿足施工要求。

2.4.4 吊耳的選擇

吊耳是鋼絲繩與構(gòu)件之間的紐帶，在施工過程中起著至關(guān)重要的作用。以吊裝最重梁段為例，對(duì)吊耳選擇進(jìn)行計(jì)算。吊裝最重構(gòu)件重量為58.866t，動(dòng)荷載系數(shù)取1.2計(jì)，則構(gòu)件吊裝過程中最重1.2×58.866=70.639t。鋼絲繩與構(gòu)件面取夾角60°，鋼絲繩傳遞力為：P=70.639/（4×sin60°）=20.392t。吊耳板厚取35mm，材質(zhì)選用Q345，吊耳與橫隔板、頂板之間熔透焊。并且吊耳的選擇還應(yīng)經(jīng)拉應(yīng)力計(jì)算、剪應(yīng)力計(jì)算、局部擠壓應(yīng)力計(jì)算、焊縫計(jì)算等，經(jīng)驗(yàn)算無誤后方可實(shí)施。吊耳施焊工作落實(shí)到位后，針對(duì)焊縫做無損檢驗(yàn)，若各方面均滿足要求則可以投入使用[1]。

2.4.5 鋼箱梁吊裝施工

在施工現(xiàn)場(chǎng)，吊裝車在支腿時(shí)，要保證地基的強(qiáng)度，調(diào)整吊車的液壓支腿使得吊車平穩(wěn)，避免吊車支腿出現(xiàn)下沉情況。鋼箱梁吊運(yùn)、移裝時(shí)應(yīng)設(shè)警戒線，防止無關(guān)人員穿行。在吊裝過程中，鋼箱梁在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)盡快安裝，以盡量減少鋼箱梁在高處的長(zhǎng)時(shí)間停留。鋼絲繩與鋼箱梁頂部應(yīng)保持合理的角度，通常不大于60°[2]。主梁吊裝就位于墩柱上，對(duì)準(zhǔn)墩柱中心用水平儀調(diào)整。梁定位過程中應(yīng)保證其平穩(wěn)下落，而使梁各個(gè)部分不發(fā)生變形。為確保施工質(zhì)量，在鋼箱梁安裝時(shí)要準(zhǔn)確控制其精度，使用全站儀進(jìn)行測(cè)量，施工人員與測(cè)量人員相互配合及時(shí)進(jìn)行精確調(diào)整，從而確保鋼箱梁吊裝的精度。

主線橋最不利吊裝位置位于U04段，此段位于A匝道正下方（見圖1），空間小，吊裝難度較大。

圖1 U04聯(lián)的平面圖

U04 聯(lián)吊裝順序由箱體編號(hào)由小到大順序吊裝。U04 聯(lián)7#、10#、11#、12a#、13#構(gòu)件在A 匝道下受A 匝道的影響最大，而其余箱體構(gòu)件（除4#箱體，因4#箱體離B匝道較近）不受A匝道影響。吊裝根據(jù)空間情況采用單機(jī)吊或抬吊的方式進(jìn)行施工，除上述特殊位置構(gòu)件外，其他構(gòu)件采用260T吊車進(jìn)行吊裝，現(xiàn)對(duì)受現(xiàn)有橋梁影響吊裝的4#、7#構(gòu)件進(jìn)行吊裝分析。

4#構(gòu)件雖不在匝道投影面以下，但是其緊靠匝道，距離匝道邊緣的水平間距約2.75m，施工過程中需格外注意吊裝安全，經(jīng)分析現(xiàn)場(chǎng)條件,構(gòu)件到場(chǎng)后采用兩臺(tái)160t汽車吊從兩側(cè)進(jìn)行抬吊施工作業(yè)，見圖2。4#構(gòu)件重42.762t，考慮1.2的不均勻系數(shù)、機(jī)械0.8的抬吊折減系數(shù)，則每臺(tái)吊機(jī)吊重42.762×1.2/2/0.8=32.072t。吊車主臂31m，作業(yè)半徑5～11m，額定起重量39.5～77t，滿足吊裝條件。

圖2 4#構(gòu)件吊裝

7#構(gòu)件就位時(shí)上空間小，7#構(gòu)件上表面與A匝道底板之間凈距只有5.9m。故分別在7#箱體兩端頭設(shè)置兩個(gè)抬吊吊點(diǎn)，吊點(diǎn)距離端頭約為1m。兩組抬吊吊點(diǎn)分別用兩臺(tái)160T汽車吊作用，其中B組吊點(diǎn)位于A匝道底板投影面下，A 組吊點(diǎn)位于A 匝道1.8m 寬翼緣投影面下，7#構(gòu)件就位時(shí)，A組距離A匝道翼緣約875mm，吊裝時(shí)需實(shí)時(shí)注意與A匝道的安全距離。具體示意見圖3。

圖3 7#構(gòu)件吊裝

2.5 鋼箱梁現(xiàn)場(chǎng)焊接

鋼箱梁吊裝完成，且復(fù)測(cè)標(biāo)高及線形無誤后，方可進(jìn)行焊接作業(yè)。鋼箱梁施焊之前需要充分考慮現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，提前做好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，有效控制尺寸、外形、焊接質(zhì)量等。焊接材料須按焊接工藝要求使用，需要注意的是，若待焊部位結(jié)露或被雨淋后，要采取措施先去除水分、浮銹。焊接完成后清理焊縫表面的熔渣及周圍的飛濺。焊縫溫度降至環(huán)境溫度后，需進(jìn)行焊縫檢驗(yàn)，并進(jìn)行超聲波檢驗(yàn)、射線探傷檢驗(yàn)，從而確保焊接的質(zhì)量。

3 結(jié)束語

綜上所述，鋼箱梁在吊裝施工過程中，必須采用科學(xué)可行的施工方案，注重合理的施工工藝與質(zhì)量管理，嚴(yán)格控制鋼箱梁的施工技術(shù)。尖草坪立交橋改建工程中鋼箱梁的吊裝施工實(shí)踐證明，要提高鋼箱梁吊裝施工技術(shù)水平，首先要做好吊裝施工準(zhǔn)備工作，還要做好施工過程中吊耳及鋼絲繩的選擇、吊裝過程的要點(diǎn)分析及數(shù)據(jù)驗(yàn)算等，才能滿足橋梁高質(zhì)量建設(shè)的要求。