限时占用市政道路跨路吊装大跨度钢结构技术应用研究

2022-01-25何千里上海绿地建设集团有限公司上海200083

建筑科技 2021年4期

何千里（上海绿地建设（集团）有限公司，上海 200083）

大跨度钢结构在复杂的周边环境，在既定的占用道路时间内，在非常受限制的施工条件下，要在满足工期的情况下完成大跨度、大体量钢结构吊装，是一项非常具体的、具有实践性的案例。

上汽大众汽车有限公司 MEB 工厂厂房及辅助设施配套项目连廊1为钢框架桁架混合结构，钢框架桁架平面尺寸为120.0 m×7.5 m，为双连跨，跨度分别为 49.48 m、62.51 m，下弦层顶标高 8.0 m、中弦层顶标高 12.5 m、上弦层顶标高 16.2 m。本工程连廊 2 与连廊 1 属于同一类型、同一情况，为简明起见，此处仅以连廊 1（2-3 轴跨）作为代表，介绍本类工程限时占用道路施工的具体解决办法。

1 工程难点

1.1 周边环境复杂

米泉路地下管线复杂，包含光纤、弱电、强电、给水管网、燃气、雨水管网、污水管网。最初制定的，采用 1 200 t履带吊，占路后大跨度整体一次性吊装方案无法实施。

1.2 场地受到限制

米泉路东西两侧均有市政电线，电线杆东侧还有围墙，西侧是顾泾河河道，使用现场整体拼装，无足够的实施空间。

米泉路是本区域双向 4 车主干道，是本区域核心城区主要交通枢纽，不能长期占用，否则会对周边交通造成很大影响。经过与交通主管部门沟通，限时占用道路施工周期为 12 h，全封闭占路施工无法实施。

2 本工程施工要点

2.1 方案选择背景

连廊 1 跨路段（2-3 轴跨）拼装完成后，整体一次性吊装单品桁架总重量为 93.9 t，根据起重吊装设备选用表需选用 1 200 t 履带吊车，但是这一方案面临以下问题：（1）在限时 12 h 内，采用履带吊吊装，进场组装时间已经超过12 h。（2）米泉路东西两侧均有绿化带、人行道和围墙，履带吊作业时必须站位在绿化带和人行道区域。（3）米泉路地下管线复杂，包含光纤、弱电、强电、给水管网、燃气、雨水管网、污水管网，市政交通管理部门对超过 1 000 t级别以上大型机械，担心地基承载力不足，直接否决了此类选型。

2.2 方案选择

综合以上 3 个问题，最后决定连廊 1 跨路段（2-3 轴）采用分段吊装，在距离支座约 1/3 处设置临时支撑架，支撑架底部需设混凝土基础承台和预埋件。跨路段吊装时选用 2台 500 t 吊车同时吊装，然后进行高空对接。钢结构构件以散件的形式运到现场，现场搭设拼装胎架进行组装和吊装。

2.3 钢结构吊装工艺流程

场地回填、平整、压实，基础施工→钢柱及柱间支撑安装→钢桁架地面拼装、检查和验收→临时支撑架装设检查、验收→钢桁架安装→楼面钢梁→楼面压型钢板安装→临时支撑架拆除

2.4 选择拼装场地

钢连廊 1-2 的 1～2 轴钢结构下方为河道，故施工前必须对河道进行分层回填、平整、压实，并在地面面层铺设250 mm碎石垫层、平整、压实，且回填后必须满足 500 t汽车吊行走、吊装停放要求，地基承载力≥20 kN/m2。

2.5 临时支撑架搭设

（1）设置临时支撑架混凝土基础。经设计计算，每个临时支撑架布置混凝土独立基础，共 4 个，基础尺寸：b= 3 000 mm，a= 2 750 mm，h= 500 mm。

（2）连廊1跨路段的第1段与第2段对接时需搭设临时支撑架。临时支撑架底部与预埋件进行焊接连接，支撑架之间设置联系杆Φ140 mm×4.0 mm 钢管连成整体，增加支撑架的稳定性。

（3）标准节尺寸为 2.0 m（长）×2.0 m（宽）×1.5 m（高）。标准节支撑架立杆采用Φ89 mm×4.0 mm 钢管，腹杆采用Φ60 mm×3.5 mm 钢管制作。

（4）标准节支撑架顶部设分配梁，分配梁采用焊接H型钢。

（5）临时格构支撑架顶部小分配梁规格为 H 300 mm×300 mm×20 mm×20 mm，大分配梁规格为 H 420 mm×350 mm×25 mm×30 mm，材质为 Q 235 B。经验算临时支撑架反力为 550.0 kN。计算时按取 7.5 m。荷载组合：支撑架自重由系统自动生成，活荷载（LL）标准值：550 kN；恒载（DL）1.2＋活载（LL）1.4。

经验算，施工过程中临时格构支撑架最大位移为8.57 mm，最大应力 135.8 N/mm2，＜215 N/mm2（钢材的抗拉、抗弯、抗压强度设计值），满足要求。

2.6 拼装场地设置

本工程钢桁架制作时在公司厂内进行预组装，保证其拱度及连接节点位置，预拼装合格后以散件的方式发往现场；在地面进行卧拼，拼装成分段单元后进行吊装作业。现场拼装时采用小型吊装设备进行配合组装。钢桁架拼装时注意钢桁架起拱要求，对起拱度进行测量。

2.7 拼装流程

现场拼装工艺流程架构图如图 1 所示，流程前期从施工现场、拼装场地两方面同时进行。构件上胎架后进行拼装尺寸的校正，拼装过程验收完后进行固定焊接，焊接质量报验完成后进行油漆修补工作，最后进行吊装单元验收。

图1 现场拼装工艺流程架构图

2.8 拼装胎架

（1）拼装胎架采用的尺寸为：H 200 mm×200 mm×8 mm×12 mm。

（2）胎架设置时必须保证焊工的足够操作空间。

（3）胎架操作平台必须具有足够的刚度和稳定性，另外为了便于钢桁架的起吊，胎架定位块的位置须避免与钢桁架起吊时碰撞。

（4）在胎架平台两侧设置定位桩，用以控制整个胎架的空间位置，以及整体沉降观测。

（5）拼装过程中，由专业测量人员全程跟踪、监测，及时调整纠偏，确保钢桁架的拼装进度。

2.9 钢桁架吊装

（1）吊装前准备：用全站仪和钢尺配合复核吊装跨度净距，用全站仪再次复核定位中心线，标高以及钢架的整体起拱高度。

（2）钢桁架吊点设置：连廊 1 跨路段的钢桁架分 2 段吊装，第 1 段采用 2 点吊装，第 2 段采用 4 点吊装。

（3）钢桁架吊装溜绳设置：钢桁架吊装施工前，在钢桁架的两端挂设棕绳溜绳，以便于控制钢桁架的方向。溜绳长度控制在 15 m 左右，在钢桁架两端各设置两根溜绳，并将溜绳进行编号，每根溜绳端部由 2 名作业人员进行牵引。

（4）钢桁架吊装临时加固：钢桁架两端都与柱头节点焊接连接，根据钢桁架吊装分段单元重量，为保证整榀钢桁架杆件的整体稳定性，钢桁架吊装施工时，外伸自由端应进行临时加固处理。主要加固方式为在钢桁架上下弦节点间设置Φ219 mm×6 mm 的钢管加固。

（5）高空作业生命线：为便于后续檩条等安装施工，在钢桁架上弦杆上方临时吊耳位置处焊接槽钢作为生命线立柱，槽钢立柱高度约为 1.2 m，与钢桁架吊装耳板之间通过U形焊缝焊接连接，立柱上端绑扎Φ11 mm 钢丝绳作为生命线，生命线采用花篮螺杆张紧。人员在安装檩条等高空作业时，全程应将安全绳挂在生命线上，沿钢桁架上弦杆行走时，施工区域下方挂设水平网进行防护。

3 限时占用市政道路跨路吊装大跨度钢结构施工实施效果

（1）限时占用市政道路跨路吊装大跨度钢结构施工，成功地完成吊装和对接，最小限度的影响米泉路的道路交通运行。

（2）限时占用市政道路跨路吊装大跨度钢结构施，虽然时间非常紧迫，但是施工后构件各项指标均在规范要求范围内。

（3）拆除前对所有焊缝（尤其是一级焊缝）均做了检测，检测结果均验收合格。

（4）在限定的 12 h 内，完成跨路段钢结构吊装任务，满足了工期要求。

（5）在限定时间内完成了该项吊装任务，使人工和机械的利用率达到最佳状态，降低了成本。

（6）为将来针对此类限时占用市政道路跨路吊装积累了宝贵经验。

4 经验总结

（1）占路限时时间为 12 h，如何保证 500 t 吊车一次性架设到位，使架设时间最短？

解决办法：①提前放线定位吊车 4 个支腿中线点位置；②根据定位提前查明此区域地下管线；③提前为支撑腿铺设好路基箱；④吊车根据定位点到场后直接就位。

（2）如何保障卸载的安全？解决办法：卸载前先设好50 t 螺旋千斤顶，千斤顶底部四周设 4 块限位挡板，防止倾倒。

（3）钢桁架翻身起吊时，如何控制侧翻？钢桁架翻身前，在钢桁架下弦一侧的胎架边缘采用 C 20 a 槽钢焊接防滑挡块，防止翻身立起的过程中钢桁架突然脱离拼装胎架对吊车造成冲击荷载；并在钢桁架下弦垫设方木，使钢桁架翻身过程中，下弦不与拼装胎架发生摩擦或碰撞。

钢桁架翻身时，指派吊装专门负责人统一下达指令，并检查各指挥系统是否正常，确认一切就绪后，开始钢桁架翻身起吊，使钢桁架上弦缓慢上抬，钢桁架下弦位置始终保持搁置在木方上，同时检查上弦变形情况，观察一切正常后，再缓慢将钢桁架翻身至垂直状态。

（4）钢桁架吊装时，如何控制其整体稳定性？连廊钢桁架分段后单榀最重为 64.1 t；单榀钢桁架跨度为 42.51 m，单榀钢桁架重量重，跨度大，钢桁架在翻身的过程中为平面外受力构件，受力方式非常不利，根据钢桁架吊装分段单元重量，为保证整榀钢桁架杆件的整体稳定性，钢桁架吊装施工时，外伸自由端应进行临时加固处理。主要加固方式是在钢桁架上下弦节点间设置Φ219 mm×6 mm 的钢管加固。

（5）如何保证一次性满足吊装对接？解决办法：预先对现场钢柱与对接钢桁架的净空尺寸，钢桁架立面净高尺寸，已拼装好的钢桁架的各项规格尺寸，轴线定位尺寸逐一复核，如有出入，提前调整，待调整好后方可吊装。