跨既有铁路门式墩钢盖梁吊装施工技术

2021-02-14侍建华中国铁路上海局集团有限公司上海上铁建筑工程集团有限公司

上海铁道增刊 2021年2期

侍建华中国铁路上海局集团有限公司上海上铁建筑工程（集团）有限公司

1 工程概况

南京市光华路东延跨绕城公路立交工程8、9、10号桥墩采用三柱式门式墩钢盖梁跨越宁芜铁路（如图1）。钢盖梁为单箱单室截面，梁高为2 m、2.2 m、2.8 m,宽度2.2 m,其顶、底板板厚度为28 mm/32 mm，为提高其整体和局部稳定性，在箱体内部采用“板肋”作为加劲肋。加劲肋厚度为16 mm,高度180 mm,加劲肋对称布置，分别组成顶、底板单元与腹板单元。每榀钢盖梁分两节段制作，运至现场拼装成整体。

图1 8-10#钢盖梁跨既有铁路示意图

钢盖梁参数如表1所示：

表1 梁高及跨径组合

钢柱与混凝土墩柱采用插入式连接，钢柱插入混凝土中5.03 m，属钢梁混凝土柱混合结构。钢柱采用八边形箱型截面，外框尺寸为1.4 m×1.4 m(横桥向x顺桥向)，四个角各折边0.2 m，其顶、底板，加劲肋板厚和劲板布置形式与钢横梁相同，同样组成顶、底板单元与腹板单元，各墩钢柱外包混凝土（如图2）。

图2 钢盖梁与钢柱连接示意图

宁芜铁路为国铁普速铁路是主要干线，单线，无缝线路，60 kg/m钢轨，混凝土轨枕，填方路基。

2 吊机选型、工况确认及吊索具选择

根据现场情况，铁路南侧大型机械无法进入，吊装只能在北侧进行吊装，双击抬吊无法实现，所以选择一台履带吊作为吊装设备。钢盖梁分节段位置在线路上方或距离线路较近，分阶段吊装也无法实现，所以选择整榀钢盖梁一次性吊装落位。利用匝道填筑路基作为履带吊吊装地基，履带吊下铺路基板，满足地基承载力要求。便于履带吊解体撤场，吊装顺序从内向外，为10#→9#→8#（如图3）。

图3 吊装现场平面布置图

2.1 吊机选型及工况确认

根据现场墩柱间宽度、钢盖梁的重量、外形尺寸及结构特点，以及现场拆卸条件的许可和装车条件的限制，结合我单位现有的起重设备，综合经济安全可行的施工方案，现决定采用1台SCC6300液压履带起重机。

根据履带吊《起升高度范围曲线表》选择主臂长度为54 m，起升高度为45 m，满足起吊高度要求。根据现场布置，无超起配重状态，最大作业半径为12 m，根据SCC6300履带吊机性能表，可知额定起吊能力可以达到248 t；超起配重状态，最大作业半径为18.3 m，根据SCC6300履带吊机性能表，可知额定起吊能力可以达到370 t。工况选择：超起主臂54 m+（0～300 t）超起配重（15 m超起半径）。见图4。

图4 10#钢盖梁超起工况

2.2 吊索具选择

2.2.1 钢丝绳安全系数计算

10#钢盖梁最重173 t（1 730 kN），拟选用2根长度36 m，每根钢丝绳对折使用，直径90 mm，规格8×61+FC,查规范根据钢丝绳质保书可知，钢绳最小破断拉力为3609 kN。

查阅《粗直径钢丝绳》GB/T20067-2017，最小破断拉力总和=钢丝绳最小破断拉力×1.225=3609×1.225=4421 kN。根据10#盖梁吊耳间距15.2 m，可知钢丝绳与盖梁夹角约60°。10#盖梁重1 730 kN，每根钢丝绳受力1730÷4÷sin60°=500 kN，4421÷500=8.8＞8，满足使用要求。

2.2.2 卸扣选择

单片钢盖梁最重173 t，钢盖梁设4个吊耳，吊装时通过卸扣将钢丝绳与吊耳连接，选用4副BX85T型卸扣，单个承重85 t，共承受340 t＞173 t，满足要求。

2.3 场地承载力计算

吊装时地基承受最大压力情况为：超起配重300 t状态下吊装10#钢盖梁时。此时地基承受压力为510 t（整机重量）+300 t（最大超起配重）+173 t（10#钢盖梁）+15 t（吊索具）=998 t=9 980 kN，受力面积为6×2.5×4=60㎡（每侧两块路基箱）。经计算，承载力为9980÷60=166 kPa。注：路基箱尺寸为6 m×2.5 m×0.25 m，两条履带下同时承受荷载的路基箱块数为4。

吊装场地是匝道路基，经过分层填筑，压实度达到96%以上，经重力触探检测，地基承载力可以达到400 kPa以上，满足地基承载力要求。如图5、6，地基分层压实与动力触探试验。

图5 地基分层填筑压实

图6 动力触探检测地基承载力

3 钢盖梁吊装

3.1 吊装顺序及施工流程

履带吊位置在宁芜铁路北侧，站位在10#与9#墩之间，吊装10#钢盖梁；移位至9#与8#墩之间，吊装9#钢盖梁；移位至8#与7#墩之间，吊装8#钢盖梁。

施工工艺流程如下：施工场地规划布置→钢盖梁节段进场，拼装、焊接、验收→履带吊进场组装→吊装演练→钢盖梁吊装就位、焊接→框架墩外包混凝土施工。

3.2 吊装前准备工作

（1）钢盖梁吊装之前复核各钢立柱平面位置及高程、预埋件位置及尺寸，墩柱混凝土强度达到设计强度、钢盖梁节段焊接焊接及吊耳焊接探伤检测合格等。

（2）完成钢盖梁各项数据复核：钢盖梁截面尺寸长宽高、钢盖梁上垫石平面位置、尺寸及高程、钢盖梁预留孔及预埋件等。

（3）在墩柱周围搭设作业平台，用于作业人员对位、焊接。平台采用盘扣支架搭设，设置可靠接地措施。

（4）确定指挥体系及各班组人员组织。

（5）完成安全技术交底及安全预想。

（6）检查作业机具的安全及使用性能，确保机械及吊索具使用安全。

3.3 试吊

提前申请一个封锁点来完成钢盖梁试吊工作。以此来检验履带吊的基础沉降、卷扬机制动性能、钢盖梁离地后的平衡度以及吊耳、索具是否安全可靠、指挥系统是否良好等各方面情况，详细记录挂卸扣、起吊、旋转、拆卸扣的时间，并根据实测数据及时调整吊装方案，为正式吊装做好充分准备。通过试吊验证吊装过程各工序用时以及吊装设备的可靠性和适用性，以指导正式吊装施工。

3.4 正式吊装

为了确保钢盖梁起吊位置及最终的安装位置准确，在最短的时间内完成吊装任务，技术人员利用CDA在图中画出两者之间的相对位置，然后根据场地情况确定吊机的站位。并转化成线路坐标，测量放样出履带吊中心点，吊装之前将履带吊移至预先测量放样位置，大臂调整至设计的起吊角度，通过CDA布置图量测旋转角度，吊装命令下达即开始吊装施工（如图7）。

图7 10#墩钢盖梁吊装吊机站位定位图

以10#钢盖梁吊装为例，钢丝绳等吊具提前挂好，等待下达封锁命令后，非超起配重状态下起梁，此时吊距为10.8 m，顺时针旋转56°，到达挂超起配重位置，根据电脑显示数据悬挂配重0 t～300 t，顺时针旋转103°，同时趴杆调整至落梁半径18.3 m，旋转期间通过栓在横梁端头的缆风绳调整梁的空中姿态。10#钢盖梁吊装现场见图8。

图8 10#钢盖梁现场吊装

吊装时间分配如表2所示。

表2 整个吊装过程时间分配

3.5 落梁对位

落梁时梁体距离接触面500 mm时停止落梁，待梁体稳定后再缓慢下降，落梁辅助人员及技术人员准确控制梁体就位。落梁时，定位板与钢柱贴合，同时检查梁体与钢柱间是否密贴，如不密贴，采用1 mm、2 mm等不同厚度钢片垫实。现场对位措施：在钢盖梁底提前焊接定位卡板（最外侧两个墩柱，一侧在纵横向各焊接一块，另一侧在纵桥向焊接一块），落梁时，卡板与钢柱贴合即完成对位，微调使三个立柱都受力状态，落梁结束。定位卡板设置如图9所示。

图9 定位卡板设置

3.6 焊接

钢横梁就位后，及时将钢盖梁与钢立柱进行焊接。每个墩柱安排两台电焊机同时进行焊接，3个墩柱每边焊接不少于5 cm才能达到摘钩条件。剩余焊接工作利用B类施工计划进行施工。

3.7 摘钩

钢横梁与钢柱连接稳固后，由指挥人员下达摘钩命令，起重机将超起配重卸落，缓慢收绳，转臂，使起重臂平行于线路方向，完成吊装，移位准备下一榀钢盖梁吊装。

4 既有线施工安全保证措施

4.1 加强安全技术教育和安全技术培训

在开始钢盖梁施工作业前，必须对钢盖梁施工人员进行安全技术教育和安全技术交底和培训；配备好安全防护用品；熟悉吊装工程内容、安装方法、程序、使用的机具性能；安全技术要点和措施；学习有关安全技术操作规程和各项安全技术规章制度，并严格执行。

4.2 钢盖梁施工前进行仔细、全面的检查或试验

钢盖梁吊装工作开始前，应组织有关部门，根据钢盖梁吊装方案要求，对运输和吊装起重设备以及所用机具、吊环、夹具、卡具、缆风绳等的规格、技术性能进行仔细、全面的检查或试验：起重机械要进行试运转，发现机件转动不灵活或有磨损、损坏、松动等现象，应视情况修理或对已磨损严重或有隐患的及时更换。重要构件在正式吊装前，应进行试吊，检查各部受力情况，一切正常才可进行正式钢盖梁吊装。所有吊装机具在钢盖梁吊装进行中还应定期检查，发现问题随时处理。

4.3 作业指挥人员要及时进行现场指导

钢盖梁施工尽量避免夜间高空作业和吊装作业，若必须进行的话，施工现场应安装足够的安全照明设施，作业人员应穿反光背心；吊装作业指挥人员应站在安全且视线良好的区域，确保他人能够清晰看见指挥信号。

4.4 雨季施工做好安全保证措施

由于夏天雨水非常多，在施工期间应提早掌握天气变化情况，设人专门观看当地天气预报。根据天气预报制定详细的防洪、防雨措施，大雨天气禁止施工。对施工人员进行保证雨季施工安全的培训，保证高素质人员参加施工。准备充足的机械设备、材料等及时对基坑、洞口进行防水措施，搭设防雨棚，及时排除基坑积水，做好雨水冲刷路基防范工作。