滨港铁路钢桁梁架设机械设备选择及施工技术

2018-06-04叶梦林

建筑机械 2018年4期

叶梦林

（中铁十八局集团第三工程有限公司，河北涿州 072750）

1 工程概况

滨港铁路沾化至滨州港段，线路自泊头镇南滨沾线区间接轨，北至规划的滨州港，新建正线长65.77km。中铁十八局集团承建的跨省道S320特大桥位于S320里程K202km+900m处，交叉角度61°。该段道路是山东省连接河北省的交通大动脉，附近乡镇集中，车流量及人流量巨大，故施工难度增大。

跨省道S320特大桥全长998.035m，孔跨布置为11-32m+1-24m+1-32m+1-48m钢桁梁+1-32m+1-24m+14-32m简支梁形式。跨省道S320特大桥主跨设计为钢桁梁，计算跨度48.06m，钢桁梁采用有竖杆平行弦三角桁架下承式钢桁梁，节间长度8.01m，桁高9.5m，主桁中心距为7.6m，48m钢桁梁共有6个节间。本桥钢梁的上弦杆、下弦杆、端斜杆设计为箱形结构，横截面为“口”形；腹杆和竖杆设计为H型钢结构，横截面为“H”形；主桁节点采用整体节点形式，结构布置如图1所示。

2 施工准备

2.1 技术准备

（1）钢梁架设前项目部测量人员根据设计文件复核墩台的中心线，跨距、垫石的平面位置及高程、预埋孔的位置及深度，形成书面检查报告存档。

图1 钢桁梁全览图

（2）项目质量检查人员收集钢梁生产厂提供的相关技术资料。钢梁出厂前必须经过试拼，有完整的试拼记录。试拼时如有不合适的地方，必须查明原因并修改至满足设计要求。

（3）钢桁梁安装属于危险性较大的分部分项工程，必须编制专项施工方案，组织专家论证，根据专家的意见修改后报审。专项施工方案审批后方可施工，施工时必须按照审批的方案严格执行。

（4）本桥钢桁梁施工涉及跨线施工，施工方案必须报请交通、路政等相关部门审批。

2.2 现场准备

（1）存梁场准备。

利用桥墩两侧作为钢梁存放场地，存放场地用机械整平，20t压路机压实。四周设置临时排水沟，一是防止地面积水引起不均匀沉降，避免杆件倾覆导致安全事故和损坏钢梁本身；二是避免钢梁杆件积水污染影响安装质量。钢梁杆件进场后，项目部工程部、安质部、物资部、试验室等相关部室进行验收，合格后方可用于安装。钢梁杆件进场时应按类别、拼装先后顺序码放，以便施工时吊装快捷有效［1］。

（2）临时支架施工。

临时墩支架采用钢管结构，包括钢管基础、临时支墩。设在下弦杆大节点位置处，间距为7.6m，与主桁宽度相同，主要支撑钢梁下弦杆。钢管基础尺寸2m×9.7m，浇筑60cm厚的C30混凝土，混凝土内部布设2排直径为φ12mm的钢筋网，钢筋网格间距为15cm。

临时支架底部采用4块规格均为600mm×600mm×16mm钢板，与混凝土基础采用M20×160膨胀螺栓固结，如图2所示。

图2 钢管支架与基础联接示意图

每个支墩均由φ500mm壁厚12mm的钢管柱组成，钢管桩柱头顶36a工字钢分配梁，固定采用满焊的方式固定，如图3所示。

（3）防护设施。

为保证施工时公路行车安全，在跨公路路面上搭设1跨净宽17m、净空不小于4.5m的门洞式防护棚，作为跨越公路防护系统。防护棚基础分别设置在两侧路肩上，基础均采用扩大基础，经过荷载验算，扩大基础的结构尺寸为1.0m×1.0m×0.5m，C30素砼混凝土。棚架立柱采用6根φ200mm，壁厚10mm的钢管柱，高度满足通行净空为宜。立柱上涂红白相间的反光漆；横梁选用I20b工字钢；主纵梁选用Ⅰ18工字钢；面板选用1m×2m×2mm铁板。防护棚顶安装蓝色围挡板，减轻防护棚重量的同时满足防火要求。

图3 临时支墩布置图

（4）机械设备选择。

为加快钢桥施工，减小对公路的干扰，采用汽车起重机施工作业，其吨位选择可根据现场杆件起吊高度16m，钢丝绳长度8m，最大吊距10m，最大杆件重量14.9t，选用徐工120t汽车起重机，主要参数见表1。

表1 徐工120t汽车起重机性能参数表

验算如下：拔杆高度=16m+8m×cos30+吊钩长度1m=23.9m；

主臂长度=√23.9×23.9+10×10=25.9m，取28.5m时33.5t验算；

考虑到汽车起重机的安全系数：33.5t×0.75=25.1t＞14.9t，起重能力满足要求。

现场起重机支点位置示意如图4所示。

图4 起重机支点位置

整个钢桥施工除采用1台120t汽车起重机吊装大杆件外，另采用2台25t汽车起重机拼装杆件。投入的主要设备见表2。

表2 使用的主要设备

3 钢桁梁架设

3.1 钢梁组拼

（1）钢桁梁杆件拼装顺序除左右对称进行拼装外，应遵守下列规定（见图5）。

图5 钢桁梁杆件拼装顺序

拼装钢桁梁时根据现场实际情况和钢梁设计结构形式由14#墩一侧开始拼装。首先依次吊装E0—E2节段左侧的下弦杆，E0-E2节段右侧的下弦杆，利用千斤顶和吊车调整，检查钢梁的节点处高程、主桁宽度、对角线尺寸、节点处的预拱度，符合设计要求后临时固定。然后吊装横梁，上紧连接板和高强螺栓，使第一个节段形成一个整体。同理吊装E2—E2＇，E2＇—E0＇节段，完成下平联的安装。钢梁下平联安装完成后，由项目部测量组验收检查桥梁的整体位置、中心线、高程、预拱度设置、支架基础沉降量，符合设计要求后施工下一道工序。

（2）根据设计，本桥钢桁梁上弦杆由E1-E3、E3-E1＇2个节段组成，上平联E3节点是单独设计，为方便安装，采用由跨中向两边对称安装上弦杆、腹杆、上平联杆件。第一步：在平整坚实的场地上，将上平联E3节点与竖杆及两侧腹杆拼装为一个三角形组合杆件，整体吊装；然后对称安装另一侧三角形组合杆件；最后连接上横梁，形成一个稳定、闭合结构。第二步：两侧对称安装上弦杆，腹杆后及时安装上平联杆件。第三步：安装端斜杆，至此钢桁梁拼装完成。

（3）在支架上拼装钢桁梁杆件，要及时安装冲钉和高强度螺栓并拧紧，方可摘掉吊钩，数量不得少于规范要求的规定。冲钉和高强度螺栓应呈梅花形均匀布置。

3.2 高强度螺栓施拧

（1）钢梁施工前，根据高强螺栓的型号、生产批号分别报送第三方检验摩擦面抗滑移系数，每批不得少于8套，根据检验结果计算施工扭矩值。

（2）螺栓应能自由穿入栓孔，严禁使用锤击或震动等方法强行穿入。发现有不能自由穿入的栓孔，应查明原因，采用与栓孔直径相同的铰刀或钻头进行修孔或扩孔［3］。

（3）电动扭矩扳手进场，附有资质的检测合格报告。使用时要做到专人管理，出入库必须签字形成台帐。扳手每天使用前必须进行标定，标定时利用数显扭矩扳手、精密测力仪双重校核。

（4）施工扭矩值M计算：

式中 k——扭距系数（按试验的数理统计值）；

N—— 螺栓的施工预拉力，设计预拉力的1.1倍）；

d——螺栓的计算直径。

3.3 现场安装焊接

本桥的横梁与下弦杆连接除螺栓接外，还有焊接，焊接采用二氧化碳气体保护焊，焊接必须满足设计文件和相关规范要求。

（1）焊接作业的焊工均需作业熟练，必须通过相关职业技能考试合格后，持证上岗，以保证焊接的安全质量。

（2）焊接作业时遇雨、雪、雾、大风等恶劣天气，必须停止作业。焊件坡口表面须经过打磨，露出金属光泽。

（3）在焊接结束24h后对焊缝按照无损探伤检验要求进行打磨。项目部专职检测员对焊缝外观质量进行检验。符合要求后，报监理工程师申请第三方检测机构进行探伤检验。第三方检测机构检验合格后出具检验合格报告。

3.4 钢梁涂装

严格按照TB/T1527-2011《铁路钢桥保护涂装及涂料供货技术条件》第6涂装体系（特制环氧富锌防锈底漆），涂装工艺应按该标准的规定进行。采用特制环氧富锌底漆二道，棕红环氧云铁中间漆二道，灰色丙烯酸脂肪族聚氨酯面漆二道，总漆膜厚度为240μm。满足施工图专桥（2012）0111-Ⅱ-02相应部分的技术要求。在厂内完成全部底漆、中间漆和第一道面漆，工地架设完毕后涂装最后一道面漆。