懸拼橋面吊機(jī)架設(shè)橋梁節(jié)段梁施工技術(shù)探析

尹小峰，李志浩，張曉

（山東宇通路橋集團(tuán)有限公司，山東 廣饒 257300）

0 引言

當(dāng)前國(guó)內(nèi)斜拉橋主要遵循鋼箱梁節(jié)段拼裝設(shè)計(jì)理念，按照鋼箱梁結(jié)構(gòu)或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)斜拉橋，將預(yù)制場(chǎng)預(yù)制好的節(jié)段梁運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)橋面懸拼吊機(jī)吊裝就位，懸拼吊機(jī)主要借助橋面鋼箱梁設(shè)置錨固點(diǎn)與起吊點(diǎn)，考慮到橋面板通常為鋼結(jié)構(gòu)，錨固點(diǎn)與吊點(diǎn)設(shè)置較為便捷，故該吊裝工藝應(yīng)用較為廣泛。對(duì)于純鋼混結(jié)構(gòu)連續(xù)剛構(gòu)梁橋預(yù)制節(jié)段的拼裝主要受到吊點(diǎn)設(shè)置、吊機(jī)錨固、梁段長(zhǎng)度、節(jié)段種類等限制，大多選用貝雷拼裝吊機(jī)。該形式吊機(jī)機(jī)身笨重、吊機(jī)剛度有效利用程度不高、操作難度大、安全性沒(méi)法保證、工效低下。為此，必須結(jié)合橋梁施工實(shí)際，積極探索節(jié)段梁懸拼橋面吊機(jī)應(yīng)用的可行方案，并逐漸取代貝雷拼裝吊機(jī)，提高施工質(zhì)量和安全。

1 工程概況

某高速公路特大橋采用雙塔雙索面鋼筋混凝土疊合梁斜拉橋設(shè)計(jì)形式，跨徑為（54+71+360+71+54）m，邊跨為預(yù)應(yīng)力鋼混T形梁，中跨為鋼梁框架、混凝土橋面疊合梁，橋面寬28m，斜拉索橫向索距27m。中跨疊合梁梁段分為A 段、B 段和C 段，其中A 梁段長(zhǎng)12m，為鋼混結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在0#塊混凝土梁內(nèi)錨固長(zhǎng)3m，故外露段長(zhǎng)9m；B梁段單節(jié)段長(zhǎng)12m，為標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段設(shè)計(jì)，單岸共設(shè)置13 個(gè)節(jié)段，依次標(biāo)號(hào)B1～B13；C 梁段長(zhǎng)8m，屬于合龍段。

疊合梁框架為“上”字形邊主梁、橫梁與小縱梁的組合結(jié)構(gòu)，各標(biāo)段梁框均由兩條邊主梁、3 條橫梁、9 條小縱梁組成，并通過(guò)摩擦型高強(qiáng)螺栓連接后形成牢固的框架結(jié)構(gòu)。每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段均包含12 塊面板，且面板均提前預(yù)制，吊裝至鋼梁框架后設(shè)置濕接縫，并將其與頂面剪力釘連接，形成橋面板和框架疊合梁，其中最左側(cè)為疊合梁，最右側(cè)為框架，中間段為濕接縫澆筑前的情況，疊合梁B 梁段單片邊主梁、單片橫梁、單片小縱梁、單塊橋面板設(shè)計(jì)吊重分別為28.97t、16.81t、0.78t、16.25t。結(jié)合橋梁工程實(shí)際特征，采用先邊跨主梁混凝土現(xiàn)澆施工，再?gòu)倪吙缌喉攲摿哼\(yùn)輸至中跨散拼施工的次序。

2 施工方案

2.1 方案比選

結(jié)合橋梁施工條件，可以選擇的施工方案包括繩索吊、履帶吊、全回轉(zhuǎn)吊機(jī)及掛籃橋面吊機(jī)等，幾種方案的比較見(jiàn)表1。

表1 節(jié)段梁懸拼施工方案比較

經(jīng)過(guò)對(duì)四種施工技術(shù)安全性、可操作性、經(jīng)濟(jì)性及工效等方面的綜合比較，最終選擇方案四，即箱形梁橋面吊機(jī)懸拼施工方案。

2.2 方案實(shí)施難點(diǎn)

橋面吊機(jī)主桁上增設(shè)起吊系統(tǒng)，從吊機(jī)尾部開(kāi)始喂梁、起吊并吊裝至前端后安裝，以實(shí)現(xiàn)起吊系統(tǒng)前后、左右行走?？紤]到喂梁的方便性，設(shè)置2 片主桁，為盡可能減小天車承重梁跨徑，按照21m 確定2 片主桁橫向中心距，從而在主桁左右幅分別預(yù)留出9m 的操作空間。主桁必須設(shè)置在該橋梁斜拉索中心距范圍內(nèi)，而左右主梁橫向中心距與斜拉索中心距相同，所以天車橫向走行距離必然減小，無(wú)法一次性將邊主梁吊裝就位[1]。

為此，在吊機(jī)上設(shè)置調(diào)節(jié)系統(tǒng)以保證邊主梁橫向就位。具體而言，先借助天車將邊主梁吊放于調(diào)節(jié)系統(tǒng)上，借助調(diào)節(jié)系統(tǒng)的位移使邊主梁橫移至斜拉索中心；為確保邊主梁能精確就位，所使用的調(diào)節(jié)系統(tǒng)具備橫、縱、豎三向位移功能。以吊機(jī)前后橫梁為移動(dòng)軌道，使調(diào)節(jié)架縱梁橫向滑動(dòng)于軌道之上；以調(diào)節(jié)架整體結(jié)構(gòu)為軌道，使架體上部縱向移動(dòng)于軌道上；將千斤頂設(shè)置在調(diào)節(jié)架前后，對(duì)邊主梁實(shí)施豎向調(diào)節(jié)。

3 橋面吊機(jī)選用

本橋梁工程使用TJ-160 型箱形梁懸拼吊機(jī)進(jìn)行節(jié)段梁吊裝，該吊機(jī)機(jī)架包括上下主梁、上下橫梁、前中后斜桿、卷?yè)P(yáng)機(jī)平臺(tái)等桿件，以上桿件也是承受起重機(jī)荷載的主體結(jié)構(gòu)[2]，其上安裝天車系統(tǒng)和卷?yè)P(yáng)機(jī)。吊機(jī)技術(shù)參數(shù)詳見(jiàn)表2。

表2 TJ-160型箱形梁懸拼吊機(jī)技術(shù)參數(shù)

該吊機(jī)走行系統(tǒng)由前后滑靴、頂升支腿、行走油缸及軌道等組成，其前后滑靴均連接支座，步履式行走，油缸系統(tǒng)設(shè)計(jì)行程60cm。JM2×115kN 型卷?yè)P(yáng)機(jī)單根繩索拉力250kN，設(shè)計(jì)出繩速度為12m/min，直徑?70cm 卷筒長(zhǎng)60cm，抗扭型鋼絲繩直徑?28mm，可有效避免高空吊鉤組打轉(zhuǎn)；卷?yè)P(yáng)機(jī)可容納長(zhǎng)度260m 的繩索；ZQ-75型減速器功率45kW。

天車系統(tǒng)包括導(dǎo)向輪、橫梁、定滑輪組輪箱等三大子系統(tǒng)，以型鋼和鋼板為主要材料。天車主要借助上主梁所固定的設(shè)計(jì)行程120cm 的縱移油缸實(shí)現(xiàn)移動(dòng)，并借助橫梁系統(tǒng)上所固定的設(shè)計(jì)行程20cm 的橫移油缸調(diào)節(jié)輪箱橫向位置。將4個(gè)臨時(shí)吊點(diǎn)孔增設(shè)在該橋面吊機(jī)天車橫梁系統(tǒng)上，待梁段提升到位后，將4根精軋螺紋鋼吊桿從橋面吊機(jī)天車臨時(shí)吊點(diǎn)孔中穿過(guò)并與吊具橫向分配梁上吊點(diǎn)孔連接，以便通過(guò)精軋螺紋鋼吊桿將梁荷載直接傳遞至天車系統(tǒng)，防止卷?yè)P(yáng)機(jī)長(zhǎng)期受力。值得注意的是，應(yīng)使用雙螺母精軋螺紋鋼，且螺母外露出的螺紋鋼長(zhǎng)度在4cm以上。

旋轉(zhuǎn)吊鉤組則包括吊桿系統(tǒng)和滑輪組輪箱。在栓接吊桿間增設(shè)推力調(diào)心軸承，通過(guò)螺母固定吊鉤兩端?？紤]到上下橫梁之間未設(shè)置鎖定裝置，待起吊梁段按直角旋轉(zhuǎn)后，安裝上下橫梁間的鎖定螺栓，以對(duì)吊鉤旋轉(zhuǎn)施加約束，避免梁段在起吊期間自由旋轉(zhuǎn)；待梁段就位后將螺栓拆除。

吊具包括2個(gè)轉(zhuǎn)換節(jié)、調(diào)節(jié)塊、橫縱梁、精軋螺紋鋼錨具等組成部分。將行程30cm 橫移油缸設(shè)置在橫梁上，分縱梁同時(shí)設(shè)置設(shè)計(jì)行程30cm 的縱移油缸，通過(guò)橫移及縱移油缸的調(diào)節(jié)便能進(jìn)行梁段橫縱方向微調(diào)。調(diào)節(jié)絲杠設(shè)置于橫梁和調(diào)節(jié)塊間，可對(duì)4840～5360mm間的橫向吊點(diǎn)間距進(jìn)行調(diào)節(jié)。

4 節(jié)段梁懸拼施工

該橋梁三跨一聯(lián)連續(xù)梁由0#塊、懸拼節(jié)段梁、濕接縫、邊跨現(xiàn)拼段等組成。在懸拼施工時(shí)以0#塊為基準(zhǔn)段，將TJ-160 型箱形梁懸拼吊機(jī)安裝其上，用于節(jié)段梁吊裝及拼接縫、預(yù)應(yīng)力施工。通過(guò)懸臂拼裝方式進(jìn)行節(jié)段梁吊裝施工，結(jié)合節(jié)段梁設(shè)計(jì)尺寸、重量、斷面形狀及施工荷載，確定使用單機(jī)重量70t 的TJ-160型吊機(jī)。

4.1 0#塊澆筑

結(jié)束墩身澆筑后進(jìn)行墩頂0#塊現(xiàn)澆支架搭設(shè)并澆筑0#塊，完成后將墩頂支架全部拆除，并通過(guò)體系轉(zhuǎn)換將墩頂0#塊支撐于鋼管混凝土結(jié)構(gòu)。借助汽車吊進(jìn)行懸拼吊機(jī)安裝，檢查完安裝效果后進(jìn)行載荷試驗(yàn)。在吊裝孔位設(shè)置吊機(jī)支腿位置，鋼絲繩由卷?yè)P(yáng)機(jī)帶動(dòng)后再通過(guò)吊裝扁擔(dān)吊起節(jié)段梁。

4.2 1#節(jié)段吊裝

4.2.1 架設(shè)1#節(jié)段梁

通過(guò)兩臺(tái)起重天車吊起1#節(jié)段并吊至與已拼裝梁段同一高度，再通過(guò)慢速調(diào)整縱移油缸，使1#節(jié)段梁和墩頂0#塊距離保持在20cm。待1#節(jié)段梁達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，借助吊具所具備的三向調(diào)整功能調(diào)節(jié)梁段位置。根據(jù)設(shè)計(jì)要求安裝天車和分配梁輔助吊桿，通過(guò)橫梁連接節(jié)段梁左右兩側(cè)吊桿，并將1 個(gè)60t 液壓千斤頂設(shè)置在橫梁和天車之間。借助千斤頂微調(diào)節(jié)段梁標(biāo)高及高度偏差，確保節(jié)段梁能夠?qū)ξ痪_。此后，通過(guò)以下步驟調(diào)整節(jié)段梁拼裝過(guò)程：節(jié)段梁縱向位置通過(guò)縱向移動(dòng)起重小車實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)；節(jié)段梁高度通過(guò)起重小車上卷?yè)P(yáng)機(jī)實(shí)現(xiàn)調(diào)整；節(jié)段梁橫向位置調(diào)節(jié)通過(guò)微調(diào)起重小車上橫向千斤頂實(shí)現(xiàn)；節(jié)段梁橫縱向傾角通過(guò)調(diào)節(jié)吊具上千斤頂實(shí)現(xiàn)。

4.2.2 安裝1#勁性骨架

通過(guò)20cm 寬的濕接縫連接墩頂0#塊和預(yù)制梁。具體而言，先通過(guò)懸拼吊機(jī)進(jìn)行1#節(jié)段對(duì)稱吊裝，將1#節(jié)段移動(dòng)就位后進(jìn)行鋼楔塊安裝，并借助三向調(diào)節(jié)裝置調(diào)整1#節(jié)段空位，通過(guò)焊接勁性骨架鎖定梁段。將四道勁性骨架設(shè)置在墩頂0#塊和1#節(jié)段之間，并在具體施工過(guò)程中將6根長(zhǎng)0.45m的Φ25mm型鋼筋預(yù)埋于單道勁性骨架上，埋入段和外露段分別長(zhǎng)0.35m 和0.1m。在預(yù)埋鋼筋上部增設(shè)長(zhǎng)×寬×厚為0.5m×0.5m×0.02m 的鋼板，鋼板與梁端相距0.5m，通過(guò)2個(gè)M25螺帽連接鋼板和預(yù)埋鋼筋。鋼板上設(shè)置232b 槽鋼勁性骨架支撐，箱室頂板上部及箱室結(jié)構(gòu)下部剛性支撐長(zhǎng)度分別為2.2m和1.5m。槽鋼和鋼板通過(guò)雙側(cè)方式焊接，并在單側(cè)加裝加勁板。

4.3 吊機(jī)移位及驗(yàn)收

將軌道鋪設(shè)至下一階段前端頭后將天車退回吊機(jī)末端，拆除錨固連接并啟動(dòng)走行頂推，在走行油缸伸縮作用的帶動(dòng)下油缸兩端同步頂出50cm，將油缸反力座銷軸解除后油缸縮回50cm。通過(guò)以上操作的重復(fù)進(jìn)行，吊機(jī)便移位至下一節(jié)段，錨固橋面吊，架設(shè)下一節(jié)段梁，并對(duì)稱起吊[3]。

將懸拼吊機(jī)移位至下一節(jié)段后，在起吊前必須按照以下方面檢查驗(yàn)收：箱室節(jié)段梁及實(shí)心節(jié)段梁橫向間距分別控制在498.4cm 和510cm，且與梁端距離均為50cm；后錨點(diǎn)必須為4 根型號(hào)?40mm 的PSB-930 精軋螺紋鋼；后錨點(diǎn)外露絲桿長(zhǎng)度至少為3絲。剩余節(jié)段梁架設(shè)步驟完全一致，邊跨懸拼吊機(jī)的拆除通過(guò)汽車吊完成。

4.4 節(jié)段梁黏結(jié)固化

待完成預(yù)制節(jié)段梁拼裝后使其脫開(kāi)梁體，向外側(cè)平移0.6m，為涂膠施工及臨時(shí)預(yù)應(yīng)力張拉預(yù)留空間。所涂黏結(jié)劑完全固化后張拉預(yù)應(yīng)力束，并對(duì)真空管道實(shí)施壓漿處理，啟動(dòng)天車后兩側(cè)同步松鉤。

4.5 邊跨現(xiàn)拼段拼裝

在標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段吊裝施工期間穿插搭設(shè)邊跨拼裝支架，邊跨現(xiàn)澆段底部鋼管支撐架通過(guò)汽車吊吊裝。在邊跨現(xiàn)澆段鋼管柱支架施工時(shí)，部分支架基礎(chǔ)落在承臺(tái)結(jié)構(gòu)上，其余部分支架基礎(chǔ)則通過(guò)碎石分層回填，并澆筑混凝土。借助汽車吊將邊跨過(guò)渡段吊裝至拼裝支架，并采用預(yù)制拼裝、黏結(jié)劑涂抹、臨時(shí)及正式預(yù)應(yīng)力張拉等工藝展開(kāi)邊跨支架現(xiàn)拼段和過(guò)渡段膠結(jié)施工。

5 結(jié)語(yǔ)

該高速公路雙塔雙索面鋼筋混凝土疊合梁斜拉橋所采用的TJ-160 型箱形梁懸拼吊機(jī)成功解決了鋼筋混凝土連續(xù)梁橋塊段拼裝過(guò)程中吊裝復(fù)雜、工效低、安全性無(wú)保證等問(wèn)題，所用吊機(jī)對(duì)于梁段重量150t 以內(nèi)、梁段長(zhǎng)度5.0m 以內(nèi)所有混凝土梁段吊裝施工均較為適用；吊機(jī)可借助梁段結(jié)構(gòu)自身豎向預(yù)應(yīng)力實(shí)現(xiàn)自錨固，并能走行于已拼裝好的梁段上，吊機(jī)在橋面上位置及節(jié)段梁吊裝標(biāo)高等調(diào)整精確，有效保證了節(jié)段梁吊裝就位的精度；大大減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，簡(jiǎn)化了吊裝操作，可為類似工程提供參考。