跨成渝高速公路钢箱梁吊装施工技术.pdf

·桥涵工程·收稿日期：２０１６０３１６基金项目：中铁二十局集团有限公司科技研发项目（Ｊ１４０７Ｃ）跨成渝高速公路钢箱梁吊装施工技术杨友超（中铁二十局集团市政工程有限公司　甘肃兰州　７３００４６）摘　要　结合简蒲高速公路跨既有成渝高速公路钢箱梁架设安装，详细介绍了根据现场特点和钢箱梁受力情况，把大构件进行分段，便于吊装且容易保证箱梁整体施工质量；再结合构件的大小，选用适宜的吊装设备、吊装方法、安装要点等，为同类工程的施工提供了借鉴。关键词　高速公路　钢箱梁　吊装中图分类号　　　Ｕ４４５．４文献标识码　　　Ｂ文章编号　１００９４５３９　（２０１６）增　１００７５０４　　　　　　　　ＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒＳｔｅｅｌＢｏｘＧｉｒｄｅｒＨｏｉｓｔｉｎｇＣｒｏｓｓｉｎｇｔｈｅ　ＣｈｅｎｇｄｕＣｈｏｎｇｑｉｎｇＥｘｐｒｅｓｓｗａｙ桥　ＹａｎｇＹｏｕｃｈａｏ（　　ＣｈｉｎａＲａｉｌｗａｙ２０ｔｈ　　ＢｕｒｅａｕＧｒｏｕｐＭｕｎｉｃｉｐａｌ　ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏ．Ｌｔｄ．，　　ＬａｎｚｈｏｕＧａｎｓｕ７３００４６，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ　　　　　　　　　　　　　　　ＣｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｔｈｅｓｔｅｅｌｂｏｘｇｉｒｄｅｒｅｒｅｃｔｉｏｎａｎｄｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎｏｆＪｉａｎｙａｎｇＰｕｊｉａｎｇＥｘｐｒｅｓｓｗａｙｃｒｏｓｓｉｎｇｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇ　　°·　 °，　　　　ｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｉｎｄｅｔａｉｌ　　　　　　　　ｏｆｌａｒｇｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｉｎｔｏｓｅｃｔｉｏｎｓｉｎｏｒｄｅｒｔｏｈｏｉｓｔｅａｓｉｌｙ　　　　　　　ａｎｄｅｎｓｕｒｅｔｈｅｏｖｅｒａｌｌｑｕａｌｉｔｙｏｆｂｏｘｇｉｒｄｅｒ，　　　　　　　　　　　　ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｓｉｔｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｓｔｒｅｓｓｏｆｓｔｅｅｌｂｏｘｇｉｒｄｅｒ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅ　ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｉｚｅ，　　　ｔｈｅｓｕｉｔａｂｌｅｈｏｉｓｔｉｎｇｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，　　　　　　　　ｈｏｉｓｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄａｎｄｍａｉｎｐｏｉｎｔｓｏｆｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎａｒｅｓｅｌｅｃｔｅｄ，　ｗｈｉｃｈｐｒｏ　　　　　ｖｉｄｅｓｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓｆｏｒｔｈｅｓｉｍｉｌａｒｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ　ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ；ｓｔｅｅｌ　ｂｏｘｇｉｒｄｅｒ；ｈｏｉｓｔｉｎｇ　　１工程概况新市枢纽互通　　Ｋ２０１＋４９０．３　主线上跨成渝高速公路，本桥平面位于直线上，纵断面位于　ｉ　＝－０．５８８％、Ｒ　　＝８００００ｍ　的竖曲线上，桥梁全长　　７０ｍ，桥跨组成为　　　　　　２０ｍ＋３０ｍ＋２０ｍ，宽度　　５６ｍ，桥梁设计角度为９４°，墩台平行布置。上部设计采用钢箱梁横跨成渝高速公路，成渝高速公路为双向四车道，钢箱梁总重量大约　　　１８００ｔ。下部桥墩采用柱式桥墩，桥台采用扶壁式桥台，基础均为钻孔灌注桩基础。成渝高速公路是连接成都至重庆的交通干道，车流量大，施工期间必须保证车辆正常通行。　２施工难点及方案比选　　２．１工程难点（１）成渝高速公路车流量大，钢箱梁上跨成渝高速公路进行现场钢梁安装时，需要临时占道成渝高速公路，对交通通行和安全控制要求高，必须严格控制吊装时间，工期要求紧。（２）钢箱梁重量大，属于较大重量起重作业，需充分考虑吊装施工各个方面的配合协作，吊装作业难度大。（３）道路狭窄且弯道多，运输难度大。（４）分段后现场拼缝的质量直接影响桥梁焊缝和外观质量，施工质量要求高。　２．２方案比选跨成渝高速公路钢箱梁的吊装是本标段的控制性工程，为确保工期和施工质量，项目部选择在钢构件厂进行集中加工、分块制作，运送至施工现场进行焊接、吊装，要求在道路能够通行的条件下，尽量减少分块数量，从而减少现场焊接工作量，提高施工质量和效率。经现场勘查和研究，本跨线桥分块后的最大重量为　　５５ｔ，最小重量约　　４０ｔ，宽度大５７铁道建筑技术　　　　　ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１６　（增１　）·桥涵工程·约　　６ｍ　左右，长度最长的　　２２．８ｍ，分块整体大小基本一致，减少吊车类型。项目部研究分析后提出以下　２　种方案：（１）方案一，中间的　　３０ｍ　跨不设置临时支墩，现场进行焊接后整体直接吊装。由于钢箱梁的焊接点正好在永久支座上方，工人操作不便，无法保证焊接质量，因此焊接位置只能在中间跨。出于施工考虑，第一跨长度大约　　２２ｍ，第二跨大约　　３０ｍ，第三跨大约　　１８ｍ，出现中间跨和边跨的重量相差较大，需要选择两种不同型号的吊车，增加了机械成本，同时吊车起吊后只有一个支撑点，施工安全风险高且不易保证施工质量。（２）方案二，中间设立临时支墩［１］，分　４　段进行吊装，具体吊装顺序如图　１　所示，这样一方面提高了安全系数和焊接施工质量；另一方面分　４　段进行吊装后，各段的重量相差不大，减少了吊车类型，降低了机械使用成本。通过综合分析计算，中间设立临时支墩经济合理［２］并且安全系数高，施工质量容易保证，项目部选择第二种方案组织施工。图　　　１钢箱梁吊装顺序（由左向右进行吊装）　３施工工艺流程（见图　２）图　　２钢箱梁吊装施工工艺流程　４施工方法　　４．１吊装前的准备工作　　　４．１．１现场准备（１）场地准备［３］：做好施工用水、用电［４］、吊装和运输道路畅通，场地平整，搭设施工临建［５］，做好物资储备，做好季节性施工物资储备管理。（２）技术准备：认真组织编写施工组织设计、作业指导书和技术交底文件，组织安全技术交底；熟悉有关规范、安全技术、规定、标准和图集；建立钢箱梁测量控制网：根据土建移交的测量控制点，在工程施工前引测控制点，布设钢箱梁测量控制网，将各控制点做成永久性的坐标桩和水平基准点桩，并采取保护措施，以防破坏。（３）人员和施工机具的配备：跨成渝高速钢箱梁吊装作业配备　　１６０ｔ　吊车一台，管理人员　５　名，焊接作业人员及吊车指挥　２０　人，备用　　５０ｋＷ发电机一台，人员进场必须持证上岗并接受安全教育和考核，进场设备必须保证性能良好，全体人员配合默契，同心协力，互相配合，快速完成钢箱梁吊装施工任务。　　４．１．２交通疏导方案的确定结合施工场地特点，钢箱梁吊装施工交通疏导［６］分　３　个阶段：第一阶段为第一跨的钢箱梁吊装施工期间，为确保成渝高速来往车辆安全，用水马、警示路锥在主干道紧急停车带处做好安全警示。第二阶段主干道钢箱梁吊装期间，首先将车辆分流至两侧的匝道，在主干道中间安装临时支墩，占用成渝高速主干道。图　　３临时支墩施工方案第三阶段为拆除临时支墩，恢复主干道正常通车，吊装最后一跨的匝道。　４．１．３临时支墩选择及计算临时支墩的计算通过电脑程序自动计算，主要考虑结构构件自重、基本风压、地震作用、地面粗糙度，设计时按荷载［７］最不利组合考虑，临时支墩施工方案如图　３　所示。　　４．１．４吊装设备选型考虑钢箱梁制作、道路运输［８］，又兼顾现场安装质量及施工便利，对钢结构分段控制在长度　　２０ｍ左右、宽度　６ｍ　左右。经过讨论分析，本工程钢箱梁分块共计　４０　块，最重分块重量为　　５５ｔ，吊起高度最大为　　８ｍ。根据现场施工条件和设备性能参数，经过计算，采用　　１６０ｔ　汽车吊进行吊装满足要求，因此选用　　１６０ｔ　吊车一台，吊装顺序及分段如图　４　所示。６７铁道建筑技术　　　　　ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１６　（增１　）·桥涵工程·图　　４钢箱梁吊装分段及吊装顺序　　４．２钢箱梁的吊装　　４．２．１施工测量定期对导线点进行复核，测量时首先确定出主桥的中心线，并实际标定出来。沿主桥顶面中线，垂直于主桥两侧底面各做一个点，并实际标定出来，保证桥墩两侧两个点与钢箱梁的两个点实际重合。　４．２．２试吊（１）吊装工作开始前首先对吊装设备以及所有吊索具［９］、卡环、夹具、卡具、锚碇等的规格、技术性能进行细致检查或试验，发现有损坏或松动现象，应立即调换或修好起重设备；并进行试运转，发现转动不灵活、有磨损的应及时修理；全面检查绳索是否完好、纵横主梁是否稳固、卷扬机具运行状态是否良好、吊机是否安全可靠、指挥通讯是否畅通，经检查各部位正常后才可进行试吊装。（２）试吊时吊车必须位于成渝高速公路的影响范围之外的地方。吊机均应按设计荷载的　１．２５　倍进行静载，吊离地面　　５０ｃｍ，停留　　１０ｍｉｎ；然后移动吊件按设计荷载的　１．１　倍进行动载，在消除非弹性变形无异常状态后方可投入正式使用。使用的吊运设备，不允许超负荷运行。（３）钢箱梁的吊装施工顺序：首先吊装简阳方向一侧的第一跨　ＪＳ４；然后进行车辆导流，车辆导流至　ＪＳ３、ＪＳ４，对主干道进行道路封闭，在主干道上安装临时支墩；再进行主干道钢箱梁的吊装，主干道钢箱梁吊装完毕，拆除临时支墩，恢复车辆至主干道，两侧的　ＪＳ３、ＪＳ４进行封闭，最后进行　ＪＳ３的吊装。　４．２．３钢箱梁的吊装（１）钢箱梁连接全部采用焊接，运送至现场的钢箱梁首先进行试拼，焊接采用　ＣＯ２气体保护焊，焊接成大块进行整体吊装［１０］，施焊时应充分考虑到现场的工作环境和施工操作条件，事先充分做好各种技术准备工作，确保箱梁连接在几何尺寸、外形、焊接质量、焊接变形等各方面的质量控制。焊工（包括定位焊工）必须通过考试并取得资格证书，且只能从事资格证书中认定范围内的工作。现场顶板纵向焊缝对接采用单面焊双面成型焊接，背面贴陶质衬垫，底层用　ＣＯ２气体保护焊进行打底焊，中、上层填充和盖面焊缝采用万能式埋弧自动焊平位焊接或　ＣＯ２气体保护焊焊接。合理的梁段环缝的施焊顺序能够防止焊接变形、减小焊缝内应力，保证外形尺寸及焊接质量［１１］。（２）焊接检验和无损探伤由质量部门的专职人员担任，且必须经岗位培训、考核取得相应的资格证书后方能按持证范畴上岗检验、检测。（３）在安装　　２２．８ｍ　钢箱梁前，提前硬化通往墩柱的道路，达到车辆的通行能力，汽车运输钢箱梁倒车至墩柱边缘　　３ｍ　处，　１６０ｔ　汽车吊直接吊装车上构件至桥跨就位，　１６０ｔ　吊装两　　５５ｔ　较重箱梁时，需卸车吊运构件使重心后移至边缘　　２．５ｍ　处放置，然后吊车摆位后开始吊装。（４）吊装时先吊装边跨，然后吊装中间跨，同时边跨车辆通行，最后吊装第三跨，这样就可以尽可能少地影响成渝高速车辆通行。　５安全控制要点（１）起重吊装设备必须要有有效的特种设备检验合格证，必须要有进场验收手续，并报监理审查、确认、备案。（２）起重吊装设备操作手、司索工、信号工必须持合格、有效证件，实际操作人员必须与证件一致，并且上岗前必须再接受安全教育和培训，经考核合格后，方能上岗作业。（３）支撑架体用材必须符合满足验算要求、地基承载力满足盐酸要求，搭设间距、高程能满足方案要求。（４）现场吊装［１２］时，派专人随时检测临时支架、支墩的刚度和稳定性，以保证临时支架、支墩安全可靠。　６结束语由于吊装构件吨位大、外观尺寸特殊、场地限制等一系列影响，给吊装施工造成了很大的难度，但项目部在吊装作业前进行了周密考虑，编制切实可行的施工方案，对吊装设备做了合理选择，采用　　１６０ｔ　汽车７７铁道建筑技术　　　　　ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１６　（增１　）·桥涵工程·吊，从　８　月开始进场拼装、焊接，直到　１１　月份跨成渝高速钢箱梁的吊装完成，前后历时　３　个多月，圆满完成了工期目标，保证了现场安全和施工质量，节约了成本，同时为同类工程的施工积累了经验。参考文献［１］　庞升阳．城市立交大跨度钢箱梁架设技术［Ｊ］．科技资讯，２０１０（３１）：　４６－４９．［２］　钱申春．跨南淝河桥钢箱梁架设研究［Ｊ］．安徽建筑，２０１４（４）：　１５３－１５４．［３］　施可珍．钢箱梁架设及应急工作的组织和人力资源调配研究［Ｊ］．四川建筑，２０１５，３５（６）：　２４５－２４８．［４］　中华人民共和国建设部　　　．ＪＧＪ４６－２００５施工现场临时用电安全技术规范［Ｓ］．北京：中国建筑工业出版社，２００５：　２５－４１．［５］　何映春．长春远达大街跨越长春东站立交桥钢箱梁架设施工技术［Ｊ］．铁道建筑技术，２０１４（６）：　２５－２６．［６］　蒋兴华．跨机荷高速公路段钢箱梁吊装技术［Ｊ］．现代物业，２０１２，１１（８）：　１０２－１０３．［７］　吴强．跨高速铁路和河道钢箱梁吊装施工控制技术研究［Ｊ］．现代物业，２０１２，１１（５）：　７３－７４．［８］　霍东辉．承秦出海路复线跨线桥钢箱梁运输吊装安全保障措施和应急救援预案［Ｊ］．交通世界，２００７（７）：　１３３－１３５．［９］　白丽．跨铁路钢门墩吊装施工技术［Ｊ］．铁道建筑技术，２０１４（５）：　７０－７１．［１０］马文冲．城市高架桥大跨度钢箱梁整体吊装施工技术［Ｊ］．科技信息，２０１０（１６）：　３０７－３０８．［１１］中华人民共和国住房与城乡建设部　　．ＧＢ５０６６１－２０１１钢结构焊接规范［Ｓ］．北京：中国建筑工业出版社，　２０１１：　６３－６８．［１２］中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会　　　．ＪＧＪ２７６－２０１２建筑施工起重吊装工程安全技术规范［Ｓ］．北京：中国建筑工业出版社，２０１２：檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪　７－１５．　　（上接第　６６　页）（６）顶升过程中单点停止工作：停止顶升，抱箍临时支撑，检查截止阀工作情况，必要时进行调换［１２］。（７）顶升过程中各组位移差超出允许范围：检查拉线传感器的安装情况和各油缸的给定压力，如有故障及时进行调整。（８）支座无法取出：梁体顶升到位后，确定所有螺栓已经解除，支座依然无法在规定时间内拆除，应首先落梁，将阻碍支座拆除的问题解决后，在下一个天窗点重新作业。（９）支座安装螺栓对位异常：先安装支座螺栓再进行落梁操作，落梁到位后重新紧固螺栓；检查支座方向是否正确，有错误调整；检查新支座的孔距是否有误差，如有误差需修孔处理。（１０）火灾发生：根据有关消防规定配备灭火器材及其他消防设备。　５结束语本技术可以在营业线不停运高速列车的前提下更换桥梁支座。精准的　ＰＬＣ　控制系统保证梁体以及上层设施的安全可靠。超过　２　倍安全系数的顶升系统和钢抱箍机械锁定装置，保证了在列车通过的动载荷下桥梁的稳定性。这项技术是一种值得大力推广的高铁营业线支座更换技术。参考文献［１］　甄霞，朱孟波．商机无限　重在把握［Ｊ］．现代焊接，２０１５（２）：　４９－５０．［２］　黄裕锋，康小东．桥梁支座的更换［Ｊ］．中国市政工程，２００５（３）：　２６－３０．［３］　沈月清，陈裕民．某公路桥梁顶升更换支座项目研究［Ｊ］．科技经济市场，２００８（１１）：　３１－３２．［４］　樊叶华，陈雄飞．基于不中断交通的桥梁支座更换技术研究［Ｊ］．现代交通技术，２０１１（４）：　４４－４５．［５］　梁月胜．槽型梁跨既有高位道路起顶现浇及落梁施工技术［Ｊ］．铁道建筑技术，２０１４（５）：　７４－７７．［６］　王维新．铁路既有线桥梁拆、换梁施工技术［Ｊ］．河北企业，２００８（１）：　５５－５６．［７］　冯满耀．济南燕山立交桥　ＰＬＣ　控制液压同步顶升的施工技术［Ｄ］．济南：山东大学，２０１１．［８］　李红专，杨国良．桥梁盆式橡胶支座的安装与更换［Ｊ］．铁道建筑技术，２００９（４）：　２３－２６．［９］　陈露晔．简支转连续梁桥支座更换新技术研究［Ｄ］．重庆：重庆交通大学，２００８．［１０］马麟．连续梁桥顶升受力分析［Ｊ］．城市道桥与防洪，　２０１１（６）：　９９－１０２，　３１６－３１７．［１１］吴耀冬．基于内力优化桥梁顶升支座更换技术的研究［Ｄ］．成都：西华大学，２０１３：２２．［１２］宋福，石秋君，班新林，等．高速铁路简支箱梁盆式橡胶支座更换方法研究［Ｊ］．铁道建筑，２０１４（７）：　３４－３７．８７铁道建筑技术　　　　　ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１６　（增１　）