铁路部分斜拉桥141 t支座吊装关键技术

陈家勇

（中铁十一局集团第一工程有限公司 湖北襄阳 441104）

1 引言

随着国家工程建设的高速发展，大跨度的桥梁建设日益增多，而支座作为关键的承重传力结构，也变得承载力越来越高、重量越来越重、体积越来越大。由于超大吨位支座加工周期久、吊装难度大、风险高、精度控制要求高，作为一道关键的施工工序，其成功与否直接关系着后续梁部结构的施工，决定了桥梁建设的工程周期［1-3］。本文以蒙西至华中地区煤运铁路（后简称“浩吉铁路”）汉江特大桥超大吨位支座吊装为依托，参考类似工程大吨位支座吊装经验［4］，通过在墩顶搭设双层贝雷梁吊装支架，安装龙门吊，采取支座分块吊装、组合安装的方式，成功地解决了超大吨位支座吊装的难题，为以后类似超大吨位吊装提供经验［5］。

2 工程概况

新建浩吉铁路汉江特大桥途径襄阳市樊城区和襄城区，全长5.24 km，起讫里程为DK1033＋273.34～DK1038＋515.85，与二广高速汉江四桥并行而建。桥梁于DK1034＋739.1～DK1035＋752处跨越汉江，河流与线路夹角为99°，主桥采用（72＋116＋248＋116＋72）m五跨部分预应力钢筋混凝土斜拉桥，主梁全长626.8 m，采用塔梁固结、墩梁分离的结构体系，是浩吉铁路全线的重难点及控制工程之一。

59＃和60＃墩为汉江特大桥部分斜拉桥主墩，墩高12 m，采用直坡式圆端形实心墩，圆弧段直径9.5 m，直线段长15.5 m，纵桥向宽9.5 m。主墩支座为TJQZ-190000kN 球型支座［6］，每个主墩设置2个，共4个，分别为固定支座，多向支座，横向支座和纵向支座。单个支座最重为141 t，长和宽尺寸分别为4.48 m和3.98 m。支座自下往上由预埋底座、下座板、中座板、上座板及上垫板五部分组成，每部分重量分别为 38 t、36 t、10 t、33 t和 24 t，各组件平面位置和四角高程安装精度控制在2 mm内。

3 支座吊装方案确定

在传统江河、海域桥梁施工中，支座吊装常采用吊车或浮吊方式。汉江特大桥位于二广高速汉江四桥下游40 m，由于既有桥梁通航跨度和高度限制，大型浮吊不具备通航条件，因此无法选择浮吊的吊装方式。

根据现场栈桥的位置和标高，支座采用吊车安装时，吊装高度达15 m，水平吊动距离20 m，单部件最大重量38 t，根据施工参数需选型300 t大型汽车吊车。原栈桥设计宽度9 m，设计最大荷载150 t，由于作业空间和承载力限制，无法满足大吨位吊车作业。同时多部件组合安装时，汽车吊吊装不易精度控制。

因此，结合汉江特大桥施工现场条件，采用吊车或浮吊均无法满足超大吨位支座吊装难题。综合考虑分析，选择在墩顶搭设双层贝雷梁吊装支架，组装龙门吊、分块吊装方案。龙门吊起重具有结构受力简单，操作方便，风险低等优点［7］。

4 支座吊装支架设计

由于主墩支座较重，为了确保支座吊装安全，结合支座和垫石结构特点，先将预埋底座吊装至垫石内，一次整体灌注垫石混凝土。然后分部吊装和组合安装支座下座板、中座板、上座板和上垫板的施工方案，支座各部件采用安装在墩顶的60 t龙门吊进行吊装。

吊装支架体系自上而下依次为60 t龙门吊，龙门吊专用轨道，工字钢 20a横向分配梁，双层纵向贝雷梁，双拼工字钢 40a横梁，槽钢 20a剪刀撑，φ630×8 mm钢管立柱。支座吊装侧面布置见图1。

支座吊装使用期间，刚起吊时贝雷梁悬臂长度最大，此工况受力最不利，支架需承受的荷载有：结构自重、龙门吊重、支座自重及风载等［8］。支架结构应力如图2所示，最大应力189.1 MPa，小于允许应力215 MPa，强度满足要求。

在最不利工况荷载作用下，支架变形如图3所示，最大变形为15.875 mm，小于容许值7 500/400＝18.75 mm，刚度满足要求。

图3 支架变形（单位：mm）

支座吊装平移至钢管桩顶部时，此时钢管桩所受反力最大，支架结构反力如图4所示，φ630×8 mm钢管桩最大反力为284.7 kN，远小于单根钢管桩承载力1 839 kN，故钢管柱整体稳定性安全。单根锚固精轧螺纹钢最大荷载为40 kN，远小于极限抗拉力667 kN，故精轧螺纹钢受力满足要求。

图4 支架结构反力（单位：kN）

5 支座吊装关键技术

5.1 支座吊装前准备工作

在浇筑墩帽混凝土前，按设计图纸预埋墩顶预埋件，主要有锚固精轧螺纹钢、预埋底座支撑架和千斤顶支撑架。墩顶预埋件布置如图5所示。

图5 墩顶预埋件布置

每个垫石在四角预埋4个支撑架，用双拼工字钢 20a和1 cm厚钢板组合焊接而成，顶面标高74.165 m。4个支撑架顶面高差不得大于2 mm。

每个垫石四周预埋8个千斤顶支撑架，采用双拼工字钢 20a焊接，露出墩顶60 cm，距垫石轮廓线25 cm，锚固墩内长度为50 cm。

5.2 吊装支架安装

当墩身浇筑完成后，利用围堰的钢管桩接高4根，在钢管桩顶面焊接4块长80 cm、宽80 cm和厚16 mm的钢板，钢板顶面设纵向双拼工字钢40a，与墩身顶面平齐。

在墩顶布置两组双层组合贝雷梁，两组贝雷梁间距6.8 m，设置在墩顶支座垫石两侧。每组贝雷梁由墩顶预埋的12根精轧螺纹钢锚固，共设6组扁担梁，扁担梁采用1.5 m长双拼槽钢 14，顶端加钢板垫片和双螺母进行锚固。

5.3 龙门吊安装

贝雷梁支架体系安装完成后，在贝雷梁顶面安装工字钢 20a横向分配梁，纵向间距75 cm，然后安装固定龙门吊轨道。所有结构安装完成后，检查支架体系的结构安全性，待满足要求后，采用80 t履带吊吊装组拼60 t龙门吊。吊装设备总装完成后进行联合验收，合格后方可试运行。龙门吊安装完成布置如图6所示。

图6 龙门吊安装完成布置

5.4 空载运行

龙门吊在空载情况下分别进行起升、纵移和横移试运行，过程中检查设备的运行情况，并初步判定整个设备的结构稳定性。纵移和横移都要移动实际吊装中需要的全部行程，确保刹车可靠，限位开关灵敏、可靠。

5.5 试吊

试吊分4级，分别按吊装最大荷载的60%、80%、100%、120%进行。试吊过程中监测贝雷梁悬臂端部的观测点变形值，同时密切关注吊装系统的运行情况和支架体系各部件的受力状况。

5.6 支座起吊及安装

支座各部件采用平板车运至现场后，停在栈桥上，使预埋底板中心对准龙门吊起吊点位置，采用4根长3.8 m、φ36 mm钢丝绳进行吊装。慢慢起吊预埋底板，起吊20 cm后停止，悬吊10 min左右，查看结构主要受力部位的状况及龙门吊工作情况。

龙门吊先纵向平移，距离钢管立柱1 m后停止纵向移动，平移过程中防止支座预埋底座大的摆动，要平稳缓慢移动。开动起升机起吊支座略高于设计高度时停止，然后继续向目标位置纵移，到达设计位置后利用龙门吊的纵移和横移功能进行预埋底板的微调，将预埋底板平稳放置在支撑架上，下锚栓棒插入预留锚栓孔内。支座预埋底板吊装如图7所示。

图7 支座预埋底板吊装

支座预埋底板就位后采用千斤顶进行微调，待平面位置和四角高程满足要求后，浇筑垫石混凝土［9-11］。混凝土施工结束后，清理干净预埋底板的上表面和螺纹孔。待混凝土强度及弹性模量达到100%，依次吊装支座下座板、中座板、上座板、上垫板组装，并安装好连接螺栓，完成支座施工［12］。支座上座板吊装如图8所示。

图8 支座上座板吊装

6 结束语

由于施工条件受限，常规的吊车或浮吊均无法满足超大吨位支座吊装，本文提供了一种墩顶龙门吊装置，通过在墩顶搭设双层贝雷梁吊装支架，安装龙门吊，采取支座分块吊装、组合安装的方式，解决了超大吨位支座的吊装难题，同时吊装过程安全平稳，吊装就位方便快捷，定位精度高，施工成本低。该吊装技术在浩吉铁路汉江特大桥斜拉桥主墩超大吨位支座成功应用，为以后类似超大吨位支座吊装施工起到了借鉴作用。