钢箱梁吊装施工关键技术探讨

摘  要：高速公路桥梁建设施工中，场地限制对于钢箱梁的吊装施工影响极大，施工进度常常不能保证，且存在一定安全隐患。鉴于此，文章以实际项目为例就钢箱梁吊装施工关键技术展开简要探讨，以供借鉴参考。

关键词：钢箱梁;吊装;施工关键技术

中图分类号：U445  文献标识码：A    文章编号：2096-6903（2021）10-0000-00

1工程概况

1.1工程简介

贵州省凯里环城高速公路北段PPP项目麻江互通匝A桥及匝B桥均为连续钢箱梁。匝A桥为上跨既有沪昆高速的匝道A上的桥，孔跨布置为22m×40m×22m连续钢箱梁，钢结构部分重约600吨，匝A桥吊装施工A、G节段。匝B桥为上跨麻江互通匝道D、既有沪昆高速、麻江互通匝道A的B匝道上的桥，孔跨布置为3×46m连续钢箱梁，桥梁全长为142.1m，钢结构部分重约952吨。匝B桥吊装施工A、B、J、K节段。两座桥主墩径向布置，钢梁采用单箱三室的截面形式，箱梁构造中心线位于设计道路线外侧，主梁的顶板宽度为13.0m，底板宽度为8.1m，横断面最大横坡为6%，钢箱梁底板为平坡，顶板横坡与桥面横坡相同，腹板与底板垂直，钢箱梁两侧挑臂根部高0.7m，端部高0.3m，最低侧梁高均为2.0m，悬臂挑梁长2.45m。

1.2钢箱梁节段划分

根据设计图纸规定，因现场施工条件受限，钢箱梁应分段施做，接缝离跨中应控制在5m以内;各焊接板接缝应相互错开300mm以上;纵肋接缝位于距隔板600mm处。匝A桥吊装施工A、G节段，匝B桥吊装施工A、B、J、K节段。

2钢箱梁吊装施工关键技术

2.1钢箱梁测量要求

测量工作在钢箱梁施工中至关重要，它贯穿整个钢箱梁施工过程，从箱梁进场到箱梁就位，每道工序都需测出精确的数据，利用精确数据指导钢箱梁施工。

2.1.1建立测量控制网点

（1）控制网设计准备工作：①测量人员應熟悉设计图纸及有关资料;②控制网设计工作进行之前，务必先了解尺寸、熟悉工程结构特征及施工要工艺要求;③熟悉现场施工环境以及与相邻构建物之间的相互关系;④收集整理施工及测量坐标的系统换算数据。

（2）轴线基准点位组建：①点位移交：在测量主轴线点之前，由总包单位书面移交一份正式测量原始控制点位，然后由我方测量人员进行复核检验，在确认无误后，方可进行对新站主轴线网进行布设。②主控制点应设置在安全、易保护位置。相邻点间通视良好，并采用防护栏加以防护，同时安排专人进行定期检查。放线时，应在放好的控制点上架设好全站仪，后视相应的控制点，才能依次投出全部的主控轴线。

2.1.2桥段测量施工

（1）桥段标高控制：根据设计竖曲线值，正确的控制标高至关重要。

（2）下挠变形观测：通过对桥段脱离胎架前后若干节段标高变化的观测，测定桥梁变形挠度的情况。

2.1.3钢箱梁安装测量

（1）安装节段轴线测量：安装节段前，测量工应放两条纵轴线，在纵轴控制线上做出横向轴线点，一条纵轴放于桥梁上，另一条纵轴线放在胎架底部，作为钢桥安装中检测的控制点。拼装前把支架底部控制点用线坠引到支架上，过程中定期安排专人复测控制点，防止支架变形误导施工。

（2）安装节段标高测量：安装节段前把标高点侧放于相对稳定的桥墩上，用水准仪在桥墩或临时支架上，采用各个轴线交点控制标高。

（3）支架测量监控：利用支架平面布置图，放出支架控制轴线，采用预拱度来确定标高。

2.2钢箱梁拼装吊装施工

2.2.1吊装设备

（1）吊机选型：根据本工程钢箱梁吊装现场环境、支墩布置和梁段定位要求，因汽车吊机动性强，故选用汽车吊来对本工程钢箱梁进行顶推前的拼装施工。汽车吊型号的选择需要综合考虑起重量Q、工作回转半径、起重高度等因素。本工程钢箱梁节段的最大吊装重量为34T左右，吊车作业半径12m;为确保吊装安全，吊车选型时以最重节段数据进行计算：①本工程采用单机作业，起重量Q≥Q1+Q2（Q1为节段重量，Q2为索具等辅助设施重量），Q1=34T，考虑索具等其他重量Q2=1.0T，Q≥35T。②起重回转半径的确定：根据现场平面布置，结合汽车吊的站位情况和吊装顺序，我们确定出本次汽车吊吊装H匝道节段时其回转半径为12m。③起重臂长度计算：根据通用起重高度计算公式H≥H1+H2+H3+H4，其中H1表示拼装支架高度;H2表示吊装时构件底面到拼装支架顶面安全距离;H3表示构件高度;H4表示索具高度（钢丝绳、平衡梁、卸扣等高度）[1]。取H1=1.5m，H2=0.5m，H3=2.1m，H4=10m，故选用起重机的起重高度H≥H1+H2+H3+H4=14.1m。臂长L2≥H2+R2，最终得出L≥18.5m。综合考虑①、②、③参照施工手册，选用220t汽车吊，型号QAY220。工作幅度12m，臂杆长度为36m时的有效起重量为47t，47×0.8=37.6>34.6，能够满足吊装要求。综上所述，选用220t吊车符合要求。

（2）抗倾覆验算：为保障汽车吊在吊装过程中的稳定、安全，需对起重吊车进行抗倾覆验算，以14m梁为验算对象，查《起重机设计规范》可知：KGMG+KQMQ+KWMW≥0，其中G：汽车吊自重（含配重），取175t;Q：起升物重量，取34.6t;R：汽车吊工作半径，最大取16m。

（3）地基承载力验算：220吨汽车吊在支腿前，挖出比支腿垫块大的基坑3m×3m×0.5m，填筑毛石，逐层夯实，再撒布一层碎石夯实。

2.2.2吊装钢绳选择

根据本工程每段钢箱梁的重量分析，按最大起重量来选择钢绳，钢箱梁最大重量按37.6t计算，钢箱梁最大宽度为3m，长度为16m，每根钢箱梁布置4个吊耳，吊装时钢绳应保证与构件的角度为45°。

吊装钢丝绳受力分析计算：

（1）吊装钢丝绳总计算载荷P计计算：P计=（G+g’）×K1×K2。

式中：G选择最大起重构件重量34.6吨;g’—计算吊装钢丝绳以下索吊具重量，（含吊车吊钩、动滑轮、跑绳及其它索吊具重量），无具体数据时，一般取g’=2.5%—5%被吊物重量，本次计算g’取3吨;K1—动载系数，取K1=1.1;K2—不均衡系数，双吊点取K2=1.1—1.2。结构复杂不对称重心确定困难时、重要场所及中大型吊装取K2=1.2，结构对称容易确定重心时、一般场合及小型吊装取K2=1.1。本次计算取K2=1.2。故：P计=（G+g’）×K1×K2=（36.4+3）t×1.1×1.2=52t。

（2）吊装起重量计算：Fy总=P计×g=52×9.85=512.2kN。

（3）双吊点以上，每个分支单股钢丝绳所需拉力P’计计算：P’计=P计/（n×sinα）=52t/（4×sin60°）=15.01t。

综合分析，使用5根吊索时，吊索与吊物在不同水平夹角、不同载荷条件下，吊索选择6×37型直径d=36.5mm钢丝绳抗拉强度不小于887.2KN的钢丝绳作为吊装大型箱型梁段的吊装钢丝绳。

2.2.3吊耳选择验算

（1）吊耳布置：钢箱梁按照最重梁段，重荷载30t，计算时按最重的梁段计算。吊耳采用单室四个吊耳对称布置于箱梁顶板上。

（2）卸扣计算：由吊耳计算得出与之配用的卸扣直径，根据规范《一般起重机用锻造卸扣D型卸扣和弓型卸扣》JB8112-99查得，当选用S（6）级直径45mm卸扣时，由上表可知其单个额定起重量为16t，可以满足起重要求。

（3）吊车及大型平板车通道路线要求：匝道施工时要求提供宽度不低于10m的预算通道，且坡度≤10°，并在附近各开设能停放不少于三辆大型平板车的停车场地。硬化路面要求能承载不少于40吨载重汽车和150T吊车的能力。

2.2.4钢箱梁拼装吊装

（1）钢箱梁拼装吊装：①吊装施工方案的制定。钢箱梁主要的安装难点是跨高速及跨正在通车的道路，为最大限度的减少对下方道路交通的影响，同时结合经济性、安全性、操作简单等考量，拟采用220T汽车吊吊装施工工法来完成边跨钢箱梁的安装施工。先在地面拼装场地把箱体按临时桥墩间的距离拼装完成后，再吊装至永久桥墩及临时桥墩上，待两个箱体完全安装至支座上调整定位后，再逐段拼装钢梁中间连接构件及两边悬挑构件。②钢箱梁拼装定位措施。钢梁拼装过程中，项目测量人员应根据现场测量控制定位点与每段钢箱梁上布设固定的测量控制点的坐标进行相互测量，通过两者复核，来实现对钢箱梁拼装定位全过程的检测。

（2）钢箱梁拼装定位：①在吊装钢箱梁上胎膜前，测量工应在承重支架顶部放出钢箱梁边线和中心线，以利于钢箱梁吊装定位;此外，还要复核承重支架顶部高程是否准确，如误差超过测量规范要求时，必须进行调整。②钢箱梁每段拼装完成后，测量工应对安装完成后的钢箱梁顶板做一次十字测量放线，如误差超过规范要求，及时进行调整。[2]

（3）钢箱梁桥面位置横向固定：每片单元板在混凝土拼装胎架设置固定措施，用小钢板焊接固定在盖梁上钢箱梁安装焊接完成后，切割支墩，梁落至永久支座。

（4）钢箱梁段起吊初定位：四个吊点与分段吊钩与钢梁顶板挂好后，安全员应进行吊钩、吊点安全检查，确保安全后，通知吊装指挥员指挥吊车司机分段缓慢起吊提升。当达到起升高度时，吊装指挥人员指挥吊车缓慢转动吊臂安装位置上方，缓慢落钩，在分段承重支架顶面15cm左右停下就位。

（5）现场定位调整：吊运钢箱梁至指定安装位置后，若实际位置与设计位置存在偏差，应对钢箱梁的吊装位置予以调整，具体方法如下[3]：①平面位置调整方法：一是，在安装完成的钢梁及待进行调整位置的钢梁的箱室内两侧腹板上各焊接两个受力点，然后在两个受力点间安装20t的螺旋千斤顶顶压调试，应用千斤顶的顶升过程调节钢箱梁后点位置。二是，左右位置的调整：在H型钢上焊接一个千斤顶，同时安装30t千斤顶，应用千斤顶的顶推力完成钢梁左右位置的调整。三是，水平调整力验算分析如下：钢箱梁底板与H型钢相互接触，通过查证材料间的摩擦系数可知：钢板间摩擦系数的取值为0.15～0.3，考虑影响施工的不确定因素，摩擦系数取值为0.3。该项目钢梁吊装的最大分段重量為37.6T，故最大起动摩擦力为6.04T，则用2个20T的千斤顶能够满足要求。②垂直方向的精确调整方法：在钢梁分段经过水平方向上的调整以后，采用4台20t千斤顶来调节垂直方向，千斤顶要应放在临时支架、步履顶推体系上方，千斤顶不能直接接触梁板，要在液压杆上放置1块200×200×20mm钢板块。

3钢箱梁吊装施工安全管理

鉴于本工程的施工特点，施工安全管理重点主要包括：预防高空坠落、物体打击事故;预防起重吊装伤害事故;预防触电、电击事故;预防机械设备伤害事故;预防行车交通事故。具体安全管控措施如下：（1）钢梁起吊前，须按要求对司机开展安全技术培训和技术交底，起吊过程中，应认真谨慎操作，精力集中。（2）指挥起重机械的指挥人员，指挥信号应做到准确，起重作业人员须严格听从指挥，严禁蛮干作业。（3）起重作业时，须严格依照机械使用及作业人员等安全技术规程中的相关要求进行操作。（4）对于施工现场的临时用电，须严格按照临时用电安全技术规范的要求，其中，现场临时用电线路的安装、巡检、维修以及拆除等工作，必须由取得特殊工种上岗证的专职电工进行操作。现场用电线路应按要求采用“三相五线制”，机电设备必须按“一机一闸一漏电保护”设置安全防护装置。（5）对进入现场的所有参建人员应开展安全培训教育，并对施工作业人员进行安全技术交底。（6）建立健全全员安全生产责任制，与各岗位人员层层签订安全生产责任书，责任落实到位。（7）认真落实班前会制度，各班组长组织员工每日召开班前会并做好记录。（8）配置专职安全员，每天坚持日常安全巡查，并制止各类违章违规行为。（9）涂装作业人员佩戴好防护口罩，临边做好设置安全防护栏杆并设施踢脚挡板及安全网防护。（10）乙炔氧气分开放置，配置消防器材，动火作业前严格实施审批手续。

4钢箱梁吊装质量控制要点

4.1原材料及成品进场

（1）原材料成品质量控制：本工程进场的原材料主要是钢箱梁，顶推设备等，进场前，厂家应提供材质量合格证明文件及检验报告，不合格的产品严禁进场使用，质量部应对队伍进场的原材料进行监督。

（2）焊接材料质量控制：本项目使用的焊接材料主要是焊条、铜焊丝、乙炔、氧气等。焊条选择425焊条，厂家提供材质证明。乙炔、氧气使用正规厂家供给的合格产品。

（3）涂装材料质量控制：涂装材料要满足设计要求，具备防毒、防腐蚀的安全性能，进场的涂装材料应经过有资质的检测机构检测合格。

4.2钢结构焊接

（1）电焊工持证上岗作业。（2）自检人员必须取得相应的资格证书。（3）主板之间的焊缝应平整，无夹渣、气泡，焊接完成后经过探伤试验检测，检测合格后方可进行下一道工艺施工。

5总结

本文在钢箱梁节段吊装基础上，通过对吊装施工受力计算研究，对钢箱梁吊装设备选型及现场施工布置进行了分析，提出根据不同地形场地钢箱梁吊装设备的选型配置，为钢箱梁吊装施工起到一定指导作用。

参考文献

[1]文德安，孙鹏，周树民，等.港珠澳大桥青州航道桥钢箱梁安装施工技术[J].公路交通科技（应用技术版），2018，14（2）：196-200.

[2]王远威，董军，顾忠兴.大块件桥梁钢箱梁免吊装快速施工技术[J].施工技术，2014，43（23）：84-86.

[3]欧阳瑰琳，李华彬，吴健，等.红岛航道桥钢箱梁安装支架设计及施工要點[J].中外公路，2013，33（2）：117-121.

收稿日期：2021-08-22

作者简介：刘文平（1980—），男，云南楚雄人，本科，工程师，研究方向：工程施工技术与管理。

Abstract： In the construction of expressway bridge， the site restriction has a great impact on the hoisting construction of steel box girder， the construction progress is often not guaranteed， and there are certain potential safety hazards. In view of this， taking the actual project as an example， this paper briefly discusses the key technology of steel box girder hoisting construction for reference.

Key words： steel box girder; Hoisting; Key construction technology