惠可震

摘要：以靖神鐵路JSTJ-09標段工程項目為例，簡述其工程概況，詳細闡述該工程4座上跨在建鐵路的公路橋采用多臺起重機協(xié)同吊裝的施工方案、施工準備、吊裝工藝和吊裝要點，可供相關(guān)工程項目的施工技術(shù)人員參考。

關(guān)鍵詞：公路橋箱梁；起重機；協(xié)同吊裝；施工工藝

1? ?工程概況

靖神鐵路項目北起包西鐵路神木西站，連通紅檸鐵路，南與蒙華鐵路靖邊北站相接。途經(jīng)神木縣、榆陽區(qū)、橫山縣和靖邊縣，貫穿榆神、榆橫兩大礦區(qū)。

靖神鐵路JSTJ-09標段工程項目位于陜西省榆林市橫山縣境內(nèi)，起訖里程DK164+800～DK179+300，全長14.5km。該標段包括4座上跨在建鐵路的公路橋，其所處位置和主要結(jié)構(gòu)分別如下：DK166+929處，為3×40m預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土箱梁橋；DK168+335處，為3×30m預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土箱梁橋；DK168+860處，為單跨40m預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土箱梁橋；DK169+475處，為3×20m預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土箱梁橋。

2? ?施工方案

依據(jù)設(shè)計要求，在鐵路路塹主體工程完工后，修建上跨鐵路的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)的公路橋，恢復(fù)既有公路。根據(jù)4座上跨鐵路公路橋橋梁跨數(shù)均較少、各橋之間位置分散的實際情況，須選擇適宜的施工方案。

常用的簡支箱梁架設(shè)方法有架橋機法、現(xiàn)澆法和吊裝法。采用架橋機施工的弊端如下：需要修建大量施工便道和拼裝平臺；架橋機組裝、拆卸需要大噸位起重機配合，耗時較長，需配備較多專業(yè)人員，工程成本較大。采用現(xiàn)澆混凝土施工法施工的弊端如下：現(xiàn)場作業(yè)量大，與邊坡防護、排水工程存在交叉作業(yè)，影響后續(xù)工序的開展，難以保證工期要求。

采用起重機吊裝法施工，現(xiàn)場作業(yè)量小且比較靈活，對在建鐵路工程施工影響小，通過鐵路和公路橋梁平行作業(yè)，可盡早開通公路。經(jīng)過以上分析研究，決定采用預(yù)制預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土箱梁和多臺起重機協(xié)同吊裝的施工方案。

以DK166+929處3×40m上跨在建鐵路的公路橋為例，該橋位于鐵路深路塹地段，其與鐵路交叉角度為90°。路塹高度為27.7m，路塹邊坡分為4級，邊坡坡率為1：1.25。箱梁橋墩高度為25.7m，箱梁為3跨，跨度均為40m，每跨布置2片箱梁，每片箱梁寬度為3.1m。在鐵路DK166+800右側(cè)及DK166+900左側(cè)分別設(shè)置制梁場，修筑便道至既有道路，箱梁通過既有道路和便道運至橋臺路塹頂部，使用多臺起重機協(xié)同進行吊裝施工。

3? ?施工準備

3.1? ?梁體質(zhì)量和地基承載力分析

3.1.1? ?梁體質(zhì)量

箱梁的梁體高度為2m，長度分別為20m、30m、40m。梁體質(zhì)量為混凝土、鋼材、壓漿料質(zhì)量的總和。經(jīng)計算，長度20m的箱梁質(zhì)量為62t，長度30m的箱梁質(zhì)量為97.6t，長度40m的箱梁質(zhì)量為161.2t。

3.1.2? ?地基承載力

以質(zhì)量最大的40m箱梁為例，箱梁質(zhì)量按170t計算。使用起吊質(zhì)量為650t的汽車起重機，其自身質(zhì)量為160t，配重可達200t。起重機支腿下墊鋼板為2.5m×

3.0m×0.05m。2臺起重機吊梁過程為勻速水平運動，每臺起重機平均承受1/2箱梁質(zhì)量即85t。承載力計算考慮650t起重機自身質(zhì)量及最大配重，并且4個支腿受力均勻。此時地基承載力的計算公式如下：

P=N/A≤fa? ? ? ? ? ? ? ? （1）

式中：P為基底平均壓應(yīng)力，單位為kPa；N為作用短期效應(yīng)組合在基底產(chǎn)生的豎向力，單位為kN；A為基礎(chǔ)底面總面積，單位為m2；fa為地基承載力，單位為kPa。

受力面積的計算結(jié)果為30m2，地基承載力fa的計算結(jié)果約為183.67kPa，考慮到上跨鐵路架梁施工，再取1.2倍的安全系數(shù)，則地基承載力fa約為220.4kPa，取值為221kPa。計算結(jié)果表明，現(xiàn)場碾壓夯實后的地基承載力，必須大于或等于221kPa。

3.2? ?起重機選型

3.2.1? ?選型依據(jù)

該項目4座上跨鐵路的公路橋橫跨在建靖神鐵路線上方，橋梁最多為3跨，橋面結(jié)構(gòu)為裝配式先簡支后連續(xù)預(yù)應(yīng)力預(yù)制箱梁，箱梁預(yù)制場距離架設(shè)地點較近，橋梁位置不集中，宜選用汽車起重機進行吊裝施工。

3.2.2? ?計算箱梁起吊高度

以DK166+929處3×40m上跨在建鐵路的公路橋為例，箱梁橋墩高度為25.7m，蓋梁高度為1.5m，箱梁高度為2.0m，箱梁與蓋梁之間的起吊間隙≥0.2m，吊索超過箱梁高度為2m，起重機起吊總高度（即箱梁起吊高度）不低于31.4m，取值33m。

3.2.3? ?計算起重機載荷

起吊質(zhì)量為650t的汽車式起重機，起吊40m箱梁時的載荷，按下列公式進行計算：

P=K（P0+P1）×1.2? ? ? ? ? ? ?（2）

式中：P為起重機起吊載荷，單位為t；K為動載荷系數(shù)，取值1.1；P0為1/2箱梁質(zhì)量，即85t；P1為吊具吊索等附加質(zhì)量，取值4t。

經(jīng)計算，確定該起重機起吊40m箱梁時的載荷為117.48t。經(jīng)查，該起重機起吊半徑為14m時的額定起吊質(zhì)量為128.6t，即該起重機起吊半徑為14m時，可承擔起吊40m箱梁的載荷。

3.2.4? ?復(fù)核吊臂工況參數(shù)

起吊質(zhì)量為650t的汽車起重機，其吊臂下鉸點A距地面高度為3m。A點距離起重機配重邊緣的距離為7m，吊臂長度為52m，如圖1所示。

在吊臂仰角為74?時，計算該起重機吊臂頂端與地面的距離H和吊臂的回轉(zhuǎn)半徑R。經(jīng)計算，sin74?時吊臂頂端與地面的距離H約為50m，cos74?時吊臂的回轉(zhuǎn)半徑R約為14.3m。該起重機在吊臂仰角為74?時的工況參數(shù)，可滿足40m箱梁吊裝要求。

綜上所述，可選用起吊質(zhì)量為650t的2臺汽車式起重機，在吊臂回轉(zhuǎn)半徑不大于14m的狀態(tài)下，進行40m箱梁的吊裝施工。

3.3? ?鋼絲繩選型

本項目箱梁最大質(zhì)量為170t，使用2臺起吊質(zhì)量為650t的汽車式起重機進行起吊，平均每臺起重機的起吊質(zhì)量為85t。據(jù)此，對該型起重機吊裝40m箱梁所用鋼絲繩進行選擇。

3.3.1? ?計算鋼絲繩的拉力

吊裝40m箱梁時，2臺起吊質(zhì)量為650t的汽車起重機，共需使用4根型號和長度一致的鋼絲繩，每根鋼絲繩的拉力按下式計算：

P=Q/4sinɑ? ? ? ? ? ? ? ? （3）

式中：P為每根鋼絲繩承受的拉力，單位為kN；Q為40m箱梁整體質(zhì)量170t，換算為受力1700kN；每根鋼絲繩與水平線的夾角ɑ設(shè)定為63°，查出sin63°值為0.8910。經(jīng)計算，吊裝40m箱梁時，每根鋼絲繩承受的拉力約為477kN。

3.3.2? ?選用鋼絲繩

選用鋼絲繩時，須計算其安全系數(shù)。按有關(guān)規(guī)定，本工程每根鋼絲繩的安全系數(shù)取8。起吊40m箱梁擬選用型號為?60-6×37+FC-10m的4根8股鋼絲繩，即每根鋼絲繩為2股。查出該型號鋼絲繩每股最小破斷拉力為2574kN，該型號鋼絲繩的安全系數(shù)的計算公式如下：

K=2Zn/Fn? ? ? ? ? ? ? ? （4）

式中：K為擬選用鋼絲繩的安全系數(shù)，Zn為擬選用鋼絲繩每股最小破斷拉力，F(xiàn)n為每根鋼絲繩承受的拉力。經(jīng)計算，擬選用鋼絲繩的安全系數(shù)約為10.8，滿足安全系數(shù)要求。

3.4? ?運輸設(shè)備和運輸方法選取

3.4.1? ?運輸設(shè)備

根據(jù)預(yù)制預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土箱梁規(guī)格及現(xiàn)場運輸路線的通行條件，采用轉(zhuǎn)向靈活、承重性強、方便運輸?shù)臓恳噿燔嚈C組作為運梁車，運載箱梁。

3.4.2? ?運輸方法

為防止運輸過程中因顛簸和傾斜造成箱梁位移。裝車后必須捆扎牢固。每車選用直徑為19.5mm鋼絲繩2套，每車配備倒鏈8只、包角8只，用鋼絲繩打圍，包角墊在鋼絲繩與箱梁梁體的結(jié)合部位，保護箱梁梁體不受損傷。箱梁梁體與車體之間用硬木支墊，箱梁與硬木之間鋪墊地毯，防止污損箱梁梁體。使用倒鏈將箱梁與運梁車的前、后車緊固為一體。

4? ?吊裝工藝

4.1? ?吊裝設(shè)備

吊裝現(xiàn)場配備的吊裝設(shè)備包括：2臺QAY650型650t汽車起重機、1臺QAY500型500t汽車起重機、1臺QAY300型300t汽車起重機、1臺QAY200型200t汽車起重機、?60鋼絲繩400m、警戒繩150m、對講機4臺、枕木50根。

4.2? ?吊裝方法

4.2.1? ?吊裝流程

采用多臺起重機協(xié)調(diào)吊裝方法，其吊裝施工流程如下：施工準備→A、B、C起重機及運梁車就位→起重機C鉤吊箱梁左端吊點，協(xié)同運梁車喂梁→起重機A、B、C鉤吊箱梁左端吊點，協(xié)同運梁車喂梁→起重機C摘鉤→起重機C鉤吊箱梁右端吊點，運梁車撤離→起重機A、B、C協(xié)同平移吊裝箱梁→吊裝完成。

4.2.2? ?邊跨箱梁協(xié)同吊裝

路基工位起重機A、B均位于鐵路路基上，塹頂工位起重機C位于橋臺既有道路，根據(jù)作業(yè)工況及起重機性能參數(shù)確定站位。運梁車由橋頭既有道路倒推遞送箱梁，在箱梁左端接近橋臺附近道路的塹頂工位時，塹頂工位起重機C鉤吊箱梁左端a吊點進行試吊，確認安全穩(wěn)定后吊起箱梁左端，運梁車尾部撤離。

塹頂工位起重機C配合運梁車繼續(xù)平移遞送箱梁。當運梁車接近塹頂?shù)竭_預(yù)定位置時，路基工位起重機A、B通過平衡梁鉤吊箱梁左端a吊點，塹頂工位起重機C換鉤并鉤吊箱梁右端b吊點，實現(xiàn)吊點轉(zhuǎn)換后，運梁車撤離。由塹頂工位起重機C與路基工位起重機A、B協(xié)同操作，3臺起重機平移箱梁就位。

4.2.3? ?中跨箱梁協(xié)同吊裝

運梁車沿橋臺（塹頂）既有道路及已架設(shè)的邊跨箱梁，倒推遞送箱梁。待吊裝箱梁的右端接近邊跨箱梁左端并到達預(yù)設(shè)位置時，路基工位起重機A鉤吊箱梁右端a吊點，運梁車尾部撤離。

路基工位起重機A配合運梁車繼續(xù)平移遞送箱梁。運梁車接近邊跨箱梁右端并到達預(yù)設(shè)位置時，路基工位起重機B鉤吊箱梁右端a吊點，路基工位起重機A換鉤并鉤吊箱梁左端b吊點，實現(xiàn)吊點轉(zhuǎn)換后，運梁車撤離。由路基工位起重機A、B雙機協(xié)同操作，平移箱梁就位。

5? ?吊裝要點

5.1? ?吊裝準備

本文以DK166+929處3×40m箱梁吊裝為例，敘述箱梁吊裝要點。箱梁在預(yù)制現(xiàn)場完成預(yù)制、確認吊裝場地平整后，按照吊裝順序?qū)⑾淞河深A(yù)制區(qū)域運至吊裝區(qū)域。2臺650t起重機進入各自的工位，做好吊裝準備并達到吊裝要求的工況。

5.2? ?開始起吊

運梁車將箱梁運輸至橋臺（塹頂）工位的650t起重機旁邊，連接好鋼絲繩等吊具索具，在捆綁處用麻布或者石棉墊襯保護鋼絲繩，緩慢起鉤，將箱梁提升至距離運梁車200mm的高度進行試吊，檢查地基、起重機、吊具索具、設(shè)備等有無異常情況，復(fù)核吊裝質(zhì)量，如無異常，進行正式吊裝。

5.3? ?過程控制

當橋臺工位的650t起重機緩慢起升至一定高度后，移除運梁車尾部，運梁車緩慢倒車，650t起重機隨其后退向?qū)γ嫔w梁方向旋轉(zhuǎn)遞送，將箱梁移送至16m位置時停止動作。此時對面650t起重機使用吊裝鋼絲繩連接箱梁并緩慢起吊，在起吊過程中檢查起重機地基、起重機工況、吊具索具、設(shè)備等有無異常情況。

待2臺650t起重機將箱梁一端抬起后，運梁車繼續(xù)緩慢倒車，橋臺上的650t起重機緩慢落臂，對面650t起重機緩慢起臂，2臺車同步配合將箱梁繼續(xù)向?qū)γ孢f送。在遞送至24m位置處，由對面650t起重機單獨將箱梁一端吊起，橋臺上的650t起重機摘鉤并將鋼絲繩連接在箱梁另一端，2臺起重機同時將箱梁抬起，通過回轉(zhuǎn)動作將箱梁安裝就位。

箱梁完成安裝后，2臺起重機的鋼絲繩脫鉤。依此步驟吊裝剩余箱梁。待所有箱梁吊裝完成后，起重機退場。

6? ?結(jié)束語

通過分析對比可知，應(yīng)用于靖神鐵路JSTJ-09標段上跨在建鐵路的公路橋箱梁施工的箱梁吊裝工藝，作業(yè)時間較短，現(xiàn)場作業(yè)量少，對在建鐵路工程施工影響小，通過平行作業(yè)可盡早開通公路，對地方交通影響較小。該箱梁吊裝工藝經(jīng)濟適用、安全可靠、進度指標可控，取得了良好的社會效益和經(jīng)濟效益，為起重機架梁施工提供了一定的技術(shù)依據(jù)，應(yīng)用前景良好。

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