TPJ170S 型架桥机超高墩拼装技术

谢平

（中交二航局第四工程有限公司，江苏 泰州 241000）

1 架桥机结构概况

TPJ170S 型架桥机各结构部件及主要尺寸如图1 所示。架桥机由主框架、支承结构、起重天车、其它附属机构以及吊挂系统等五大部分组成。主框架分为主箱梁、前后导梁组成。主箱梁采用钢箱梁结构形式，由上、下两层组成，总长54m，分为4 节，每节13.5m，单节最重约40t。前后导梁为矩形桁架结构，分为上下两层，每层高2.5m，前导梁总长60.2m，分为4 节，单节最重20.3t。后导梁1 节，长14m，重20.9t。

图1 TPJ170S 型节架桥机总图

架桥机由前、后辅助支腿及两个中支腿作为支撑，中支腿安装于立柱或墩顶块上，前、后支腿分别安装于主桁的两端部，前支腿重20t、后支腿重25t、中支腿重40t。

起重天车是架桥机的主要工作单元，安装于主框架的上部，天车高度11.5m，总重量70t。其它附属机构、吊挂系统单件最重均不大于20t。

2 起重吊装工况分析及设备选型

根据桥机各部件的重量、拼装时就位的高度，N8-N9#墩周围地质情况，从拼装施工的安全性及经济性系统分析各极限工况下的起重设备选型。

2.1 起吊重量最大工况

架桥机安装过程中最重部件为整体吊装前导梁90t(导梁85t+吊索具5t)，安装前导梁时最远起吊半径28m，履带吊采用超起变幅副臂工况吊装，该工况下额定起重量160t,满足起重能力要求。500t 履带吊起重超起工况参数如（图2）：起重高度 H≥h0+h1+h2=13.2+4.9+0.5+58.6=76.2m。其中：h0-钢丝绳垂直高度，取13.2m；h1-构件计算高度，取4.9m；h2-中支腿台车已安装高度，取58.6m。

图2 ZCC5000 履带起重机超起变幅副臂起重特性曲线及起重性能表

2.2 起吊高度最高工况

架桥机最高部件吊装为天车卷扬机，重约35t，最高起吊高度80m，该工况采用标准副臂工况，500t 额定起重能力75t,满足起重能力要求。500t 标准副臂工况见图3。

图3 ZCC5000 履带起重机标准变幅副臂起重特性曲线及起重性能表

起重高度H≥h0+h1+h2=6.8+1.1+72.1=80m。其中：h0-钢丝绳垂直高度，取6.8m；h1-构件计算高度，取1.1m；h2-构件距地面高度，取72.1m。

2.3 其余架桥机构件吊装工况

其余架桥机构件主要为主梁节段、后导梁节段、主梁连系梁、中支腿、立柱等。起升高度均小于吊装卷扬机高度，吊装幅度最大32m，上述构件吊装最重为中支腿40t。根据500t 履带吊标准副臂工况32m 幅度，额定吊装重量61.5t,大于所有吊装构件重量。此处不再重复复核。

2.4 桥机构件地面组拼工况

考虑主梁构件倒运及组装，按最不利吊装工况来进行设备选型。主梁构件长13.5m，满足吊装一节段主梁可旋转180°作业。一节主梁重40t，吊装幅度10m，选用一台135t 履带吊，主臂长32m，幅度10m 时，额定起重量61.7t。满足地面最重部件组装及转场作业要求。

3 大件吊装承载区域地基处理

500t 履带吊单侧履带接地长度为9.82m，履带宽度为1.35m，两履带中心距离为8m，吊机自重约为512t（主机80t、履带70t、后配重140t、车身压重42t、超起配重100t、吊臂及散件80t），最大吊重90t，履带路基板采用满铺形式，路基板单侧有效作用区宽度5m，单侧作用荷载按照70%整机荷载考虑，即偏载系数1.4。现场履带下方基础处理结构层自上而下分别为5×2.0×0.26m 路基板、0.25m厚C30 现浇混凝土、素填土压实。

按《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012），垫层的厚度z 应符合下式要求：

其中：

Pz为垫层底面处土的附加压力值（kpa）；

Pcz为垫层底面处土的自重压力值（kpa）；

faz为垫层底面经深度修正后的地基承载力特征值（kpa）；

pk为相应于作用的标准组合时，基础底面处的平均压力值（kpa），此处为履带吊路基板底面处压力；

pc为基础底面处土的自重压力值（kpa）；

b 为基础底面宽度，考虑路基板作用，b 取值为5.0m；

l 为基础底面长度，考虑路基板作用，l 取值为9.82m。

Fk置于钢板、路基板等支垫物之上构件的重量(kN)；

Gk起重机械支垫物重量(kN)，单块路基板重70KN；

A 起重机械支垫物底面面积（m2）；

K 偏载和动载综合系数，取值为l.l ～ l.6；受起重机械重心的影响，履带或支腿下的支垫物会出现受压不均衡的现象；起重机械在吊装或行走时，还会产生动载。在吊装地基的验算中，以偏载和动载综合系数K 加以考虑，取值原则为:①起重机械固定位置作业，且偏载较小时，宜取较低值;偏载较大时宜取较高值。在吊装方案设计时，可通过调整超起配重量来降低偏载情况。②起重机械在行走时，动载较大，偏载和动载综合系数宜取较高值。

吊装区域场地在下部结构施工阶段均进行了素土填筑及压实，采用轻型动力触探仪实测地基承载力不小于100kPa，在浇筑25cm 厚C30 混凝土垫层并加铺路基板分担履带吊荷载后，满足吊装要求。

4 架桥机拼装场地平面布置

根据合建段空间布置形式及施工进度，考虑场地布置及架桥机安装高度，规划范围90m（长）×44m（宽）作为架桥机安装场地，规划场地内需满足135t 履带吊吊装走行。500t 履带吊作业及行走区域需能达到履带吊吊装作业承载力要求。根据规划场地不同区域的功能，履带吊站位及行驶区域规划于N8-N9 及N9#墩下层普通公路一侧范围内；规划N9#-JN169#墩公路梁线路中心线下方空间作为主梁、导梁、中支腿部件摆放场地。其余起重天车、小行车、前后支腿等部件在构件吊装完成后由其它存放场地倒运至安装场地。作业区域应进行警戒围护，设置警告牌等措施。

5 架桥机拼装工艺流程

为防止上层高速公路桥机与下层铁路公路桥机发生交叉施工，结合墩身施工进度。架桥机选择在北引桥N9#-N8#墩完成拼装施工。500t 履带吊站位于N8#-N9#墩之间，先整体吊装架桥机前导梁至N8#-N9#墩位的支腿上安装，500t 履带吊转场至N9#墩端部再逐节吊装主梁与前导梁完成对接，对接过程中纵移架桥机主框架以保证纵向稳定性。该处地面至墩顶高度50m，增加了架桥机构件的吊装和对接难度，故除导梁吊装外，无论是主梁还是天车吊装，均采取分步吊装，化整为零的方式拼装思路进行，减少单次起重量，降低吊装风险。采用一台135t 履带吊完成地面架桥机部件组装，构件转移等。

5.1 墩顶立柱及中支腿安装

立柱整及中支腿在地面一台135t 履带吊进行部件组装，并移位至500t 履带吊作业范围内。立柱单体吊装最大吊重15t，中支腿重40t，500t 履带吊（最大吊装幅度32m）采用两根钢丝绳进行吊装，单根钢丝绳长度为12m，每根钢丝绳一弯两股，两根钢丝绳共四个吊点，分别吊立柱上的四个吊耳。同理将N9#墩立柱安装到位。

5.2 前导梁安装

先用500t 履带吊将前导梁右侧节段整体起吊至N8#及N9#号墩上的中支腿台车上，使导梁尾部距中支腿中心线约1.8m。然后整体起吊前导梁左侧节段，前导梁左侧节段尾部距离中支腿中心线的距离与前导梁右侧节段梁相同。

5.3 主梁及后导梁安装

主梁节段由左右两侧节段1、节段2、节段3、节段4组成，每节段由上下两层对扣，高强螺栓连接。单节主梁最重为40t，主梁的地面组拼采用135t 履带吊；，每个节段采用两根钢丝绳进行吊装，单根钢丝绳长度为12m，每根钢丝绳一弯两股，上端挂于履带吊钩上，下端分别与主梁腹板上的四个吊耳相连，共四个吊点。将后导梁内侧节段、外侧节段在地面整体拼装。整体起吊后导梁内侧节段，然后吊装外侧节段。

5.4 后起重天车及附属结构安装

起重天车门架结构在地面组装成一个整体。门架结构与起升卷扬系统分别吊装以减少起重量，在架桥机主梁上完成组装。起重天车吊装于N9#墩中支腿主梁上方位置，调整就位后及时进行锚固。附属设施的安装还包括，主梁、导梁、天车护栏的焊接和安装；焊接前后支腿、中支腿、天车爬梯及其他防护设施。

6 结论

通过对TPJ170S 型桥机在长泰大桥公铁合建段超高墩安装技术的分析，有利于拼装场地的规划与地基处理施工、起重设备的选型。有效节省了人工、设备及物质成本，推进了公铁合建段施工进度，降低了起重设备盲目选型造成的风险与浪费。为TPJ170S 型桥机专项施工方案的编制提供了重要思路，为起重吊装作业标准化施工奠定了基础。