中东地区跨既有线大型T 梁吊装技术研究与应用

2022-04-26陈立庆CHENLiqing付洪浩FUHonghao

价值工程 2022年16期

陈立庆 CHEN Li-qing；付洪浩 FU Hong-hao

（中交一航局第二工程有限公司，青岛 266071）

0 引言

某路桥项目位于沙特东部省，业主为沙特阿美石油公司，项目包含一座跨越铁路线的桥梁。该桥主体跨越既有铁路，跨度75m，宽度62.36m，桥梁共两跨，每跨18 榀。该铁路线为达曼-利雅得的唯一铁路线路，交通运输繁忙，铁路部门对许可办理及施工过程管控要求严苛。T 梁架设施工为铁路局管控等级最高施工作业，许可办理过程安全、设计、运营等多部门参与审核，T 梁架设施工需在沙特铁路局下发的许可期天窗时间内进行。

1 研究概况

1.1 技术参数

桥梁上部采用后张法预应力T 梁结构，每跨18 榀，共2 跨，共36 榀。T 梁净长分31.826m 和37.826m 两种规格，净高1.8m，上翼宽1.64m，下翼宽0.75m，腹板宽0.3m，31.826m 长梁重92T，37.826m 长梁重106T，T 梁预埋吊点，采用四点吊。

1.2 现场条件

根据该桥结构设计及跨铁路线特点，在该桥附近设置预制场。运梁通道、吊机站位场地根据吊机、拖车型号等进行计算并准备，根据沙特铁道部要求，铁路围栏距离铁路轨道至少2.1m，根据现场实际情况，重新将两侧围栏改线以满足吊装作业空间。

1.3 规范标准

沙特交通部规范、阿美石油公司业主的规范体系。

2 跨铁路线T 梁安装研究与应用

2.1 方案比选

①方案一：架桥机架梁方案，炮车运输T 梁至现场，架桥机装梁。

本方案理论及施工工艺成熟，设备成本较低。存在以下不利因素：一是业主安全管理体系严苛，目前业主尚无架桥机使用先例，最终接受程度较低，国内设备和操作手的认证取证工作周期长且通过难度极大；二是两侧桥台结构特殊，回填周期长，工期不可控。

②方案二：常规吊机架梁方案，炮车运输T 梁至现场，大型履带吊进行T 梁吊装。

本方案在沙特市场也较为多见，且我方有1 台大型履带吊，履带吊就位、挪车、收车时间更短，有利于临线施工作业。

综上分析，本次施工选用方案二履带吊架梁方案。

2.2 施工准备

2.2.1 履带吊选型

T 梁共两种，分别重106 吨和92 吨；铁路两侧围栏间距离为11m，考虑履带与围栏安全间距不少于0.5m，前3榀T 梁吊装过程中工作半径超过19m。

根据T 梁特点及现场条件，结合当地设备租赁市场情况，最终选择600T 履带吊进行T 梁吊装工作。600T 履带吊，CC 2800-1 型，尾部配重180 吨，车体中心压重60T，采用重轻混合主臂工况，臂杆长度选用66m，回转范围360°，两条履带中心距8.4m。

吊装工况及验算：吊机主钩荷载160t，钢丝绳10 股，最大起吊荷载155.5t。钢丝绳和卡环选用须经过业主指定检测结构检测并取得认证后方可使用，吊机及吊索具配备如图2 所示。

图2 跨线T 梁吊装工况示意图

最不利工况如下：梁长31.826m，工作半径19m。

根据主挂钩型号，吊机最大起吊荷载155.5t，工作半径为19m 时，查询吊机起重性能表，该半径最大起重荷载为119.5t，该工况下T 梁重92t，主吊钩重6.2t，钢丝绳、卡环重5.0t，其他连接件考虑0.5t，总重量为92+6.2+5.0+0.5=103.7t<155.5t，吊重满足要求。钢丝绳受力选用的钢丝绳和卡环满足使用要求。

图1 桥梁侧面示意图

根据吊机工作性能表，荷载使用率=103.7/119.5=86.78%。

2.2.2 拖车选型

根据本项目现场特点及设备市场情况，选用液压模块式组合拖车进行T 梁运输。如图3 所示，将37.826m 长的T 梁装车后，车身总长约56m，车头部分最小转弯半径41.15m，根据拖车性能，道路最大横坡要求2%，最大纵坡要求4%。

图3 运梁拖车参数及装梁示意图

2.2.3 人员准备

配备取得阿美认证的特种设备操作手，履带吊操作手、一级信号工、拖车操作手、升降机操作手、安全员等，其他的辅助施工技术人员、工人、调度等根据需要配置。

根据沙特铁道部的要求，所有参与跨铁路线桥梁施工的人员进行临线作业培训。由施工方提供2 名沙特籍协调员专门负责与铁道部调度中心进行对接，协调员需要经过培训考试认证，现场所有施工活动，以调度中心指令为准。

2.2.4 施工模拟

由于施工作业空间非常受限，在施工前对全部施工工序使用软件建模进行全面模拟，对设备选型、吊机站位等进行优化，提前确定每榀T 梁的工况，确保T 梁架设过程顺利。同时考虑到夜间施工的具体要求，对灯光照明情况进行模拟，照度值满足阿美石油公司对夜间吊装作业的要求。（图4）

图4 T 梁架设施工动画模拟

2.3 跨铁路线T 梁安装控制要点

2.3.1 工艺流程

施工准备→橡胶支座安装→预制场装车→T 梁运输→T 梁吊装

2.3.2 架梁准备

①运梁通道准备。结合T 梁重量及运梁拖车参数，确定运梁通道所需的抗压强度为P=28kPa。运梁通道换填30cm 厚路基回填材料，整平压实，压实度检测按规范要求达到95%以上。②吊机架梁作业场地准备。对桥址吊机架梁作业场地，在原地面基础上换填1m 厚的路基回填材料，整平，洒水，压实。履带吊所需地基承载力计算：荷载主要考虑吊机及T 梁自重以及风荷载，根据沙特官方公布SBC-301 可查当地的设计基本风速为155km/h，最不利荷载为37.826mT 梁起吊过程，最大地面承载力为405.48 kN/m2，具体参数如图5。地基承载力检测试验：在施工现场吊机站位区域选点进行检测，采用的规范标准为ASTM D1196，试验用的平板半径450mm，在755kPa 加载压力下未发现剪切破坏，最大试验压力下的板沉降为1.85mm，最终平板沉降为0.87mm。通过试验数据表明，换填地基满足吊机吊装作业要求。（图6）③检查预制T 梁的数量、外形尺寸、外伸钢筋、预埋件、预留孔、吊点等是否正确，并做好记录。④根据梁的布置情况对梁进行编号，安装起吊过程中对号入座，以免发生返工。⑤测量人员复测支座垫石标高，标高满足设计。⑥架梁设备检查：600T 履带吊及配套吊具、炮车及配套加固工具进场检查。⑦人员进场：对吊机操作手、信号工、炮车操作手、升降机操作手等人员进行证件查验，确保持证上岗，施工人员个人安全用品佩戴，作业前安全交底。

图5 地基承载力参数要求

图6 地基承载力试验检测结果

2.3.3 橡胶支座安装

T 梁架设之前需进行橡胶支座安装验收，使用全站仪对橡胶支座进行放样，然后按照图纸规范对垫石进行局部打磨，保证橡胶支座安装规范所要求的平整度。在橡胶支座安装时需要将梁的定位轴线使用记号笔标记在表面，方便工字梁安装时对正校准。为便于初步定位，提前在盖梁上标注T 梁安放位置，安排升降机作为上下通道。

2.3.4 预制场装车

炮车启动，在预制场两端等待，按要求安装钢丝绳和卡环，梁两端各拴两条缆风绳，吊机缓慢起钩，四个方向拉紧缆风绳，配合梁离地，防止梁体旋转摆动，主臂朝运梁车方向回转，T 梁吊起离地面约2m 高度，转至预先计划的炮车位置，炮车就位，在炮车平台上提前加装角钢，从两侧保护T 梁稳定性，角钢间距约80cm，确保不影响T 梁安放，车上提前放置橡胶垫，T 梁缓慢降落在橡胶垫上，摘钩，取掉钢丝绳。固定T 梁，将铁链与T 梁上部钢筋与运梁车体连接在一起，两端左右相互对拉，并使用收紧器收紧，铁链与T 梁接触的地方需要方木对混凝土进行保护，避免将混凝土拉裂拉破。

2.3.5 T 梁运输

装车完毕后，运梁拖车按照规划好的路线行驶，运梁拖车要匀速行驶，运至桥址现场。运输途中安排专门人员随车观察，行进过程使用运梁车液压调平装置进行实时调平，确保梁体垂直度，直至运输至现场指定位置，然后摘钩，准备吊装卸车。

2.3.6 T 梁吊装

①在沙特铁道部规定的施工天窗时间开始后，炮车就位，吊机就位，炮车停放至指定位置后，安装钢丝绳、卡环，梁两端各拴两条缆风绳，共4 条，每条缆风绳配置3 名力工。

②600T 吊机缓慢起钩，四个方向适度拉紧缆风绳，配合梁离地，将梁吊至底部高于盖梁的高度，防止T 梁碰撞立柱及盖梁，缓慢旋转T 梁，保证4 组人员在正确位置，靠近安装位置，T 梁吊装过程中下部严禁人员站立或穿越，梁降落至支座上方基本就位。

③T 梁基本就位后炮车离开，两侧升降机同时就位，作为上下通道，人员辅助梁就位，安装要保证T 梁的中线和支座的中线以及T 梁的外边线与支座的外边线重合。

④为了确保结构安全，第1 榀梁安装就位后需要在梁底部安装临时支撑，使用千斤顶、撬杠等对梁体进行加固，自第2 榀梁安装就位后需要与前一榀T 梁上部进行钢筋连接加固，T 梁安装就位并且临时加固完成后，摘钩。

3 工艺实施效果

图7 T 梁架设

本项目和其他桥梁吊装工程比较主要特点和难点在于以下三点：一是附属影响因素繁多，由于本次施工的桥梁跨越正在运行中的铁路线，带来了如铁路围栏改移，铁路线造成吊机站位安排，火车运行带来的窗口期施工等系列问题；二是安全风险更高，要严格控制窗口期工作时间，同时严格禁止杂物掉落铁路围栏内部，以免影响火车行驶安全；三是施工许可办理程序复杂，沙特铁道路和业主阿美石油公司均高度重视，从施工方案、安全方案等文件资料的审核，到现场实施过程的管控，均采用最严苛的标准。

本次跨铁路线大型T 梁吊装施工组织有条不紊，我方与沙特铁道部、阿美业主等各方沟通配合顺畅，按照既定方案按时、保质、安全地完成了施工任务。从实施情况来看：一是工艺方案切实可行，特别是在施工过程对关键节点和技术重难点的把控上，做到了理论数据指导实践操作，并将实践操作反馈到理论数据之中，使得最终工艺方案更加具体、专业；二是施工过程安全可靠，施工方案、安全控制方案、吊装设备、操作人员等均通过沙特铁道部、阿美石油公司和我方的三重把控，施工过程中安全管控全方位无死角，整个过程安全可控。

4 效益评估

4.1 经济效益

此次施工重视技术管理和技术创新，提前针对施工过程中的各种难点关键点进行技术攻关，对各施工工序使用3D 建模进行了全面模拟，对设备选型、吊机站位等进行了多次优化。拿到施工许可后第一时间迅速反应，按照专项方案组织施工，周密安排，最终比许可时间提前4 天完成了架设任务，取得了良好的经济效益。

4.2 社会效益

此次T 梁架设施工跨越既有运营铁路，施工难度大，安全风险极高，业主及铁路局高度重视，铁路局也为此多次调整运行图。架梁工作的顺利完成展示了中国企业敢打敢拼、开放合作的良好形象，项目建成后将直接打通能源城与利雅得、达曼等城市的高速公路网，极大提升能源城的建设速度和运输效能，成为中国企业在沙特践行“一带一路”倡议的重要印记。