跨既有高速公路超长钢盖梁吊装施工技术

王于 WANG Yu

（中山市交通项目建设有限公司，中山 528400）

1 工程概况

中山市横四线西段公路工程与正在运营的广珠西线高速公路相交，交叉角度约为25度。下部结构23A、24、25、25A、26、27A 号墩采用钢盖梁门架墩，在高速中分带内及外侧设置柱式方墩的形式，基础采用承台接桩基础，预留高速公路双向十车道共53m 宽度的扩建空间，钢盖梁最大长度为61米，最大重量为315.8 吨。如图1 所示。

图1 平面示意图

2 钢盖梁分段情况

为方便运输及现场安装，每个钢盖梁在厂内分段制造，运至施工现场分段吊装施工。其中左幅23A#墩、右幅27A#墩、24# 墩、26# 墩分为2 节，25#墩、25A#墩分为4 节，节段编号从右至左。其中24#墩钢盖梁第2 节最重，重量为118.155 吨。每个墩钢盖梁的总体施工顺序为：先吊装钢立柱，再吊装钢盖梁，根据分段及现场施工情况，先吊装1 号钢盖梁，再吊2 号钢盖梁。（如图2、图3 所示）

图2 钢立柱与钢盖梁对接处结构图

图3 原钢盖梁对接处结构图

3 现场平面布置

施工现场需拆除高速公路外侧波形护栏，同时对施工场地外侧场地进行开挖平整，施工中按200kPa 控制地基承载力，基础施工前对地基承载力进行检测，对不符合要求处做换填处理直至达到地基承载力满足要求。（图4）

图4 施工区域平面布置图

4 施工方案

4.1 吊装设备的选择

表1 钢盖梁制造节段划分表

根据现场场地大小、高速封闭时间、设备配重装卸条件以及装车条件等限制，综合现有设备起重能力、钢盖梁节段的最大重量、安全、经济等因素，吊装采用1 台650 吨汽车吊。（图5）

图5 钢盖梁吊装示意

24#墩钢盖梁第2 节最重，重量为118.155 吨，根据现场布置，吊车起重半径为：R≥10.08m；吊点到吊臂顶点距离：h1=8m；支墩高度：h2=6.4m；吊耳到支墩顶点距离：h3=3+1=4m；吊车起重高度H≥h1（吊点到吊臂顶点距离）+h2（支墩高度）+h3（吊耳到支墩顶点距离）=6.4+8+4-2=18.4m；吊臂支点距地面的距离：h4=2m；吊车的起重有效高度：H’（有效高度）=H-h4=18.4-2=16.4m。此时吊车的起重臂长为查参数表，此时额定起吊能力约为148.2t。起重吨位为[118.155+2（吊钩重量）]×1.1=132.171t＜148.2t，满足要求。

4.2 吊耳的设置

由于钢盖梁为对称结构，计算确定盖梁中心位置，在盖梁顶部对称设置4 个板式吊耳，材质为Q345B，板厚为40mm，每个吊耳设计最大起重量为40t。卸扣选用型号为S-BX55-2，销子直径为72mm，单个额定荷载55t，共设4个，即55×4=220t>117.244t，满足要求。

4.3 吊绳的选用

单节钢盖梁最大重量为118.155t，即吊点受力分析：G=118.155t，节段设4 个吊点，钢丝绳吊装夹角为50°，每个吊点有两根钢丝绳，则每根钢丝绳受力：P=G/4/cos40°=386.9kN。

选用6*83 钢丝绳（6 为钢丝绳的股数，83 为起重钢丝绳每股的钢丝数），钢丝绳破断拉力为4005kN，安全系数为：K=4005kN/386.9kN=10.35>10，满足要求。

4.4 临时支墩

①支墩设计。钢盖梁分段吊装，现场两个钢立柱之间需设置临时支墩，用于临时支撑钢盖梁的安装和焊接。临时支墩基础为条形钢筋混凝土基础，支墩主管采用φ630*10mm 钢管，支撑杆件采用L90*6mm 角铁，柱顶垫梁采用HM390*300*10*16mm 工字钢， 钢梁采用HM390*300*10*16mm 工字钢。②支墩预压。选用混凝土块对支架进行预压，预压最大荷载为钢盖梁梁体自重的120%，分30%、60%、120%三级进行。按钢盖梁结构形式合理布置混凝土块，分三次进行加载，每次加载后测出各控制点标高，当加载至120%并持荷36 小时后要再次复测各控制点标高，如果加载120%荷载并持荷36 小时后所测支架日沉降量不大于2.0 毫米时，表明支架己基本沉降到位，方可卸载，否则还须持荷进行预压，直到支架沉降到位方可卸压。计算出支架加载前后标高差，并用该标高差值来调整支架的标高。③监控测点布置。根据钢盖梁的受力特点布设测点，左右幅各设1 个观测断面，每个断面6 个测点，共设测点12 个，用红油漆做好标记，加载前测出各测点的初始标高值。④支架预压注意事项。1）对预压压重认真称量、计算，为了保证预压吨位的准确性和加载不发生突变。预压时准备防雨材料布等以避免进行中雨水过大使预压荷载过多。2）压重所有材料提前准备至方便起吊运输的地方。3）每级加载完成后，应先停止下一级加载，并应每间隔12h 对支架沉降量进行一次监测。当支架顶部监测点12h 的沉降量平均值小于2mm 时，可进行下一级加载。4）观测过程要贯穿于支架预压全过程，在此过程中要统一组织，统一指挥。5）在全部加载完成后的支架预压监测过程中，当满足下列条件之一时，应判断支架预压合格：各监测点最初24h 的沉降量平均值小于1mm；各监测点最初72h 的沉降量平均值小于5mm。

图6 临时支墩模型图

图7 支墩正视、侧视图

图8 临时支墩基础布置图

表2 吊车参数表

图9 预压控制点平布置图

图10 预压控制点立面布置图

4.5 钢盖梁准确就位

①钢盖梁轴线控制。先根据坐标在桥墩上准确的放出轴线和中心线；钢盖梁在装配制作时要放出桥梁中心线和轴线，焊接完成后复查各线并打上样冲标志；钢盖梁在吊装就位时离支座约50mm 时，精调钢盖梁，让盖梁中心线和轴线对应桥墩上的各线。复查各线的重合度，并在支墩横梁上焊接限位码后，吊车缓慢松钩就位，在松钩过程中要随时注意各线的偏移。②钢盖梁标高控制。实测临时支墩和桥墩支座顶面标高，偏差应在规范允许范围内，方可进行钢盖梁吊装，否则应进行调整。钢盖梁吊装后用水平仪复查钢盖梁顶板高程，如高程偏差超出规范允许范围，应进行调整。运用极坐标法在建筑物内布设适量的轴线控制点。为便于测量放线点位布设尽可能靠近墙面位置。所布设的控制点与整个结构的测量基准点进行联测，测量结果进行严密平差，计算点位坐标，并与设计坐标比较改化。改化之后再次进行检测，要求控制网的测距相对中误差小于L/20000，测角中误差小于5"。根据现场施工及道路情况，用铁皮做长4.5m、宽1m、高0.3m 的接火槽，放置于每个临时支架焊缝位置底下，防止焊接时火花散落于高速公路所造成的安全隐患。

图11 钢盖梁标高控制图

5 结论

综上，伴随我国路网的逐步完善，上跨既有道路的情况会越来越多，同时随着我国常规起重设备的起重能力的逐步提升，重大构件整体安装将成为行业发展趋势，超大型构件吊装作业广泛的运用为快速、安全地完成上跨既有通行道路施工提供了有力支撑，横四线跨广珠西线高速钢盖梁吊装施工的顺利完成为类似工程提供了经验。