吊机配合驳船浮运架设预制混凝土梁施工

上海公路桥梁（集团）有限公司 上海 200433

1 工程概况

1.1 预制混凝土U形梁

上海轨道交通8号线南延伸段中的敞开段—江月路站区段采用2根预制单线预应力混凝土U形梁作为高架区间的上部结构。

该U形梁由法国赛思达公司与上海城建设计研究总院联合设计，是一种薄壁槽型预制混凝土梁结构[1,2]。该结构的跨中断面处底板厚度仅为230 mm，腹板厚度最薄处为240 mm，单榀30 m跨的预制U形梁质量约为150 t，其标准布置断面及尺寸如图1所示。

图1 预制U形梁断面尺寸示意

1.2 跨越周浦塘229-K8孔

本工程5标的229区间7#～8#墩（即229-K8孔）跨越河道周浦塘。桥位所处的河段为7级通航河道，河宽28 m。桥轴线法线与河水流向夹角为19.23°。河道近岸处水深为0.45 m，航道水深约为1.5 m。紧邻桥位5.5 m为浦星公路，其墩位如图2所示。

图2 桥位跨越周浦塘示意

2 总体方案比选

根据上述场地条件及工程需求，为了跨河架设盖梁上的单跨2榀预制U形梁，初步考虑以下3种方案供比选：支架顶推法、单机一次吊装就位法、吊机配合驳船浮运架设法。

2.1 支架顶推法

需要在2个承台间用贝雷片搭设满足通航净高要求的桁架。根据计算，用做承载的主纵梁应采用双排加强型贝雷桁架。为了保证通航净空要求，贝雷片桁架应支撑在搭设于承台之上的钢管支墩上。支架的搭设还需延伸到紧邻河岸的相邻跨内，才能将预制梁用千斤顶沿水平方向顶推至桥位。在完成预制梁顶推并落架到位后，需要拆除梁底的支架系统[3-5]。

2.2 单机一次吊装就位法

根据对现场条件的计算及分析，如采用单台履带式吊机一次性将单榀预制梁安装就位，则起重半径达到了25 m。依据吊重及起重参数的计算，需要采用4 000 kN履带式吊车并配合超起配重工况或单台7 000 kN履带吊普通工况，才能完成吊装。

2.3 多台吊机配合驳船浮运架设

利用1艘300 t驳船，配合两岸的吊车进行浮运架设。将预制梁的一端吊放到驳船上，驳船与另一端的吊机同步行进。当驳船到河岸另一侧时，由停在河两岸的 2台1 500 kN履带吊共同抬吊作业，将预制梁架设到盖梁上。

2.4 方案的比较分析

上述3个比选方案在技术、经济上各有优劣，因此对3个方案进行细化分析后，形成的比选分析见表1。

表1 比选分析

结合现场条件，通过对上述方案的比较分析，可以得出以下比较结论：

1）采用支架顶推施工需要耗费大量的时间进行支架的搭设及拆除。为了满足顶推的水平反力要求，岸上的支架需要有较大的水平刚度。在梁体顶推就位后，梁下支架的拆除需要占用数天的航道。

2）采用单机吊梁的方法施工可以完成U形梁架设，且对航道影响较小。但大吨位吊机的使用费用较高，且需要进行大量的地基加固方能满足其作业要求。

3）采用驳运架设法施工的封航时间与单机吊梁基本相同，但能充分利用资源较为充裕的1 500 kN级别现有吊装设备。总的施工费用更加经济。因此，综合技术风险、对环境的影响以及经济性的考虑，选择采用吊机配合驳船浮运的方法架设跨河的2榀预制U形梁。离现场。此时，梁的北端支承于驳船上，南端由吊机吊起（图4）。

图3 梁北端“上船”工况示意

图4 梁南端抬起工况示意

3）工况三：梁“过河”。由北岸卷扬机牵引的驳船驮运预制梁浮运至北岸，与此同时，吊运着梁南端的南岸1 500 kN履带吊同步向河岸行走（图5）。

图5 梁“过河”工况示意

3 总体施工方案

预制U形梁由平板拖车运输至周浦塘南岸，倒车靠近河岸。北岸仅1台1 500 kN履带吊及2台卷扬机用于作业，南岸有1台1 500 kN汽车吊与1台1 500 kN履带吊停于岸边。用于浮运的3 200 kN驳船带着托梁支架靠舷于南岸等待作业。

1）工况一：梁北端“上船”。南岸的1 500 kN汽车吊与1 500 kN履带吊共同作业，将梁的北端从平板车上吊运到驳船上的托梁平台上。与此同时，承托着梁南端的平板车同步倒车（图3）。

2）工况二：梁南端抬起。1 500 kN履带吊从岸边退回到梁的南端头，并将梁的南端从运输车上吊起。运输车驶

4）工况四：双机架梁。当驳船到达北岸后，停在北岸岸边的1 500 kN履带吊与南岸的1 500 kN履带吊共同作业，将预制梁架设到盖梁上，并安装支座，从而完成一榀跨河梁的架设（图6）。

依照同样的工序，完成另一榀U形梁的架设施工。

4 施工关键技术

4.1 场地条件建立

4.1.1 地基处理

图6 双机架梁工况示意

在架设施工期间，北岸的1 500 kN履带吊停放在固定地点仅承担“接梁”的任务。而南岸的岸边需要停放1台1 500 kN汽车吊将梁端转运上船，且驳船浮运时，梁尾的履带吊要跟随行走，因此南北岸的地基处理方式略有差异。

南、北两岸都应对耕植土地基进行20 cm清表处理。整平后用120 kN以上压路机压至无明显轮迹。周浦塘南岸在此基础上铺设厚50 cm的建筑旧料，分2层碾压成形，顶面高程与施工便道一致。并在靠近岸边的1 500 kN汽车吊停放位置处，再浇筑长5 m、宽10 m、厚度为20 cm的钢筋混凝土道面。吊机作业时，还应在其撑脚位置放置路基箱板。而周浦塘北岸在土基处理时将便道抬高80 cm，再在抬高的便道上铺设厚50 cm的建筑旧料，分2层碾压成形。

4.1.2 河道清淤

考虑到驳船需要在施工时尽量靠近岸边，以减小岸上起重机的起吊作业半径。根据测量，施工桥位处的河道断面水深最浅处为0.45 m、最深处为1.50 m。根据驳船在承载时的吃水深度要求，近岸侧采用长臂挖机进行河道清淤，使水深不小于1.2 m。但同时应注意不能过度开挖，以防对驳岸安全造成不利影响。

4.2 驳船及支架设置

4.2.1 驳船的选择

浮运期间，置于船上的梁端标高应与履带式吊机行走吊运的梁端保持平齐。因此，选用了3 200 kN的货运驳船。该船长度为32 m、高度为2.6 m、宽度为6.47 m，其中用于承载的中舱长度为16.7m。空船行驶的吃水深度为0.4 m，U形梁放置在船上后，船的吃水深度为0.8 m。

4.2.2 船上搁梁支架的设置

本次施工充分利用了现有装备，采用了闲置的某架桥机的2根横联桁架作为搁梁支架。该支架放置在舱底厚30 cm的黄砂上，顶部与底部用28a#H型钢加固。支架顶部顺船向铺设4根32a#热轧工字钢，并铺设2块2 500 mm×1 500 mm×200 mm的路基箱板，作为预制梁的承载平台。

4.3 驳船牵引系统

为了保证驳船从周浦塘南岸移动到北岸的线路方向可控，在周浦塘北岸设置2台卷扬机牵拉驳船。采用JJM-5型卷扬机，并配合牵引的滑轮组“走四”，从而使每个卷扬机的牵引力达到200 kN。

4.4 起重施工

4.4.1 起重设备

选用2台日立KH850-3型履带吊作为主架设设备。所选用的工作臂长为24.38 m，工作半径8 m。在此工况下，其最小额定起重质量为99 t。此外，另选用1台GROVE TM1500型汽车吊，用于在南岸将梁的一端转运上驳船。所选用的工作主臂长为21.3 m，工作半径为7～10 m。在此工况下，该汽车吊的最小额定起重质量为41.9 t。

4.4.2 同步作业

采用本施工方法作业时，需要多次进行多设备的同步作业。首先，在预制梁北端“上船”时， 1 500 kN汽车吊和履带吊同时抬起梁的北端。再向驳船转运的过程中，支撑梁体另一端的运输平板车也需要同步倒车。其次，当浮运开始时，由2台卷扬机牵引的驳船，需要与吊运着预制梁的南岸履带吊同步移动。最后，南北两岸的2台履带吊需要同步架设预制梁到盖梁上。因此，现场设置了观察、量测、指挥多组人员协调这些同步作业，并应建立良好的沟通渠道与管理机制，保证这些同步作业能够顺利开展。

5 结语

本工程施工实施期间，2榀预制U形梁分别在连续2 d的8：00～12：00的封航时间段内完成了架设施工，且整个施工过程安全可靠。顺利完成架设作业一方面依赖于事前对吊机站位、臂杆动作的精确模拟与策划，另一方面也归功于现场多点施工时的高效指挥与管理。该架设方法的策划与实施依托于合理利用施工方现有的设备，从而大大降低了施工造价。

目前有越来越多的城市快速路桥梁或轨道交通桥梁采用了预制梁的上部结构。希望通过本工程的成功实践，可以为这些桥梁在跨越城市水系的施工策划提供一个新的解决思路与方向。