预制墩柱盖梁在复杂交通条件下施工技术研究

2024-02-25刘刚LIUGang

价值工程 2024年3期

刘刚LIU Gang

（中铁二十五局集团有限公司中原区域指挥部，济南 250000）

0 引言

随着我国经济和社会的飞速发展，城市人口越来越多，城市规模也在不断扩大，原有的城市交通设施已不能满足人民群众的需求，因此很多城市陆续在城市交通设施方面进行改扩建。由于市区交通较为繁忙，很多道路改扩建需要占路施工，为降低对市区道路通行的影响，设计单位和施工单位采取多方措施来解决这一难题。在济宁市内环高架及连接线项目—任城大道（西外环至宁安大道段）项目中，为减少对施工区域交通通行的影响缩短施工周期，将新建桥梁墩柱盖梁设计为预制盖梁。但由于预制盖梁属于较为新型的施工技术，对盖梁的拼装精度提出了很高的要求，同时由于盖梁自重较大，在吊装过程中存在很高的安全风险。为确保预制盖梁能够安全顺利的吊装施工，同时满足相关质量要求，项目部对盖梁吊装过程中的各项工序进行严格把控。通过一系列措施，不但有效缩短了盖梁施工工期，大大降低了对周边交通线路的影响，保证了周边交通的安全运行，而且施工完成的盖梁质量也满足要求。通过现场实际应用，该预制墩柱盖梁在复杂交通条件的施工工艺及相关技术在施工中取得很好的效果。

1 工程概况

济宁市内环高架及连接线项目—任城大道（西外环至宁安大道段）全长11.8km，主线高架桥西起任城大道/新华路（RK22+721），东至任城大道/建设路（RK26+140），长约3.42km，桥面面积约9.673 万平方米，标准桥宽25.6m，平行匝道标准桥宽8.75m。主线高架桥经南张街道杨甄庄、李营街道白王庄、黎寨村，东至任城大道建设路（RK26+140），长度约3.4km，主路高架在任城大道上采用整幅式高架布置于老路中央分隔带。主线高架分别与济安桥路、心酒路、环城西路、古槐路、岱庄路、共青团路、建设北路交叉。主线高架桥及匝道上部结构采用预制预应力混凝土小箱梁，吊装施工。下部结构中盖梁采用大挑臂预应力混凝土倒T 形截面形式，本标段桥梁盖梁包括：标准盖梁及异形盖梁；标准盖梁为A 型、AT 型、B 型、C 型、D 型与N 型，异形盖梁包括：E 型、F1 型、F2 型、MD1 型、MD2 型。A 型盖梁共73 榀，采用预制拼装施工，N 型盖梁共28 榀采用预制拼装施工，其它盖梁共38 榀均采用现浇方式进行施工。

2 周边交通环境状况及应对措施

本工程施工区域位于济宁市任城大道新华路至建设路，既有道路原设计宽度为58m（5m 非机动车道+4m 机非分隔带+16m 机动车道+8m 中央分隔带+16m 机动车道+4m 机非分隔带+5m 非机动车道）。吊装作业过程中，履带吊占位在既有道路上，对既有道路进行分段实行全幅封闭，由于该道路属于城市主干道，车辆通行量大，交通环境复杂，在施工过程中对周边通行车辆造成较大影响和安全隐患。在盖梁施工过程中，由于需要对道路进行限时分段封闭会影响周边交通通行，尤其在交叉路口区段位置影响范围进一步扩大，因此必须要对施工机械进行合理布置，各项施工工序周期进行认真筹划，尤其是吊车起吊安全性能验算要满足有关规定，防止在吊装过程中产生吊车倾覆，钢丝绳断裂等事故的发生。同时在盖梁吊装过程中为确保盖梁摆放位置稳定防止产生倾覆，对临时支墩的安装要求必须进行严格控制。盖梁的后浇带施工质量更是直接影响后续盖梁整体稳定性，除了采取必要措施对施工质量进行把控外，还需要严格控制施工时间，防止在施工过程中对周边交通产生影响。

3 预制盖梁总体吊装方案

A 型盖梁总尺寸为25.3m×3.1m×3.5m，分两节进行预制拼装，单节预制长度为11.65m，重量为186.1t，中间2m为后浇段。A 型盖梁立柱高度介于7.0m～9.6m，N 型盖梁总尺寸为8.45m×3.1m×3.5m，整体预制吊装，单榀盖梁重量为104t。N 型盖梁立柱高度介于1.4～7.4m。

盖梁吊装作业时盖梁外侧搭设临时支墩，采用1 台260t 履带吊和1 台300t 履带吊共同架设，为保证作业空间，对既有道路临时全幅封闭。架设作业时两履带吊占位在既有道路侧与既有道路垂直，260t 履带吊占位既有路面上，吊装盖梁端部侧；300t 履带吊占位在道路内侧，行驶在既有路面与既有中分带上，履带吊起吊盖梁中心侧。（图1）

图1 盖梁吊装吊车占位图

4 盖梁吊装关键施工技术

4.1 总体施工工艺流程

施工准备→盖梁运输→盖梁试吊→盖梁试吊拼装调整→拌浆、立柱顶面坐浆→安放抱箍→架梁盖梁正式拼装及调整→盖梁柱顶套筒压浆→后浇带底膜安装→波纹管连接与穿束→后浇带钢筋绑扎→后浇带侧模安装→后浇带混凝土浇筑→混凝土养护→预应力张拉及压浆。

4.2 墩身立柱预埋钢筋校核、吊点切割

在盖梁吊装前应对预埋钢筋进行调直，同时对预埋钢筋间距和位置进行测量复核。复核定位架采用与立柱、盖梁预制定位同图纸加工制作，定位架的空洞直径与盖梁预埋套筒直径偏差控制在2mm 以内。将定位架水平套入调整后的立柱钢筋上检查预埋钢筋的垂直度和间距。割除立柱顶端吊点，用钢丝刷对预埋钢筋进行除锈处理，并将杂物清理干净。

4.3 调节钢板安放

A 型盖梁立柱顶安放2 个调节钢板，N 型盖梁立柱顶安放4 个调节钢板，钢板基准厚度为2cm，平面尺寸20cm×20cm，通过调节钢板的厚度确保所有垫块钢板在同一水平面上。调节钢板安放到位后用水准仪测量垫片顶面高程，根据高程数据大小进行不同厚度的钢板安放，然后再测量钢板高程，与设计高程的偏差控制在±5mm 以内；最后用水平仪对钢板顶面进行找平，要求同一墩顶的钢板顶在同一平面内。

4.4 临时支墩搭设

A 型盖梁吊装临时支墩采用格构式临时支墩，支墩体系高度在5.5～8.0m 之间，支墩由6 根壁厚为4.5mm的DN125 焊接钢管组成，钢管之间采用[10 槽钢进行焊接联系。为便于支墩拆装标高调整，支墩采取分节制作，标准节高度为2.0m，调整节高度分0.1m、0.2m、0.5m 和1.0m 四种，每节支墩之间通过矩形法兰连接，0.1m以下高度调节通过砂筒进行。支墩顶部设置双拼I36a 横分配梁，设置三拼I36a 主梁，工字钢顶部与盖梁之间对称设置两个调节砂筒，砂筒距中1.0m。为保证砂筒与盖梁底部接触严密且不损害盖梁底部砼表面，砂筒与盖梁之间设置楔形钢板及1cm 厚木模板。（图2）

图2 临时支墩结构示意图

4.5 盖梁吊装

盖梁吊装时采用两台履带吊共同抬吊，一条履带吊在立柱左侧，另一台履带吊在立柱右侧进行吊装。吊装时为保证其安全性，采用专用吊具配合吊装，吊具上端设置2个吊孔，下面设置多个吊孔，吊装时根据吊点间距，调整吊孔位置。首先将盖梁运输车停靠在立柱侧面既有道路上，两台履带吊分别采用吊具钢丝绳垂直扣住盖梁两端的两个吊点，将盖梁同步慢慢起吊，然后撤走运输车，然后300t履带吊起吊后一边后退，一边旋转，260t 履带吊配合旋转，慢慢将盖梁吊起超过立柱顶部预留钢筋的高度。待整个盖梁旋转90°后，对准立柱缓慢开始下放，下方过程中由专人观察盖梁底部是否接触钢筋、钢筋是否进入到套筒内，发现立柱钢筋未进入套筒、触碰盖梁底立柱停止下落。当立柱预埋钢筋全部插入盖梁套筒内时，分级卸力。当盖梁下放到位后，每台履带吊预留200kN 吊力，然后进行盖梁坐标位置调整[1]。（图3）

图3 双机起吊盖梁吊装示意图

4.6 盖梁后浇带施工

盖梁后浇带采用吊模系统进行施工，吊模模板及悬吊系统由模板厂家加工生产，首先将悬吊系统的上半部分对称摆放后浇段两侧的背墙上，调节好两侧可调底托使横梁水平且背墙顶面接触。然后采用25t 汽车吊吊住底模系统底部主梁四个角，平行将底模部分吊至已架设盖梁底下20cm 处，将四个φ25 的精轧螺纹穿过上横梁吊孔并临时拧紧螺帽固定。最后同时拉起4 个手拉葫芦，使底模与盖梁底接触紧密，拧紧上部精轧螺帽，底模悬吊系统安装完成。待后浇带钢筋、模板及预应力管道安装完毕验收合格后方可浇筑混凝土，混凝土初凝后对混凝土进行覆盖洒水养生，保证混凝土表面经常处于湿润状态，盖梁混凝土养护时间不少于7 天。

5 盖梁吊装受力计算

5.1 起重机选择计算

本项目半榀A 型盖梁重量为186.1t，单套吊具重量约3t。吊装相对高度为11m。A 型盖梁吊装时选择1 台XGC300-Ⅰ履带起重机及1 台QUY260 履带起重机，双机抬吊卸车、装车。XGC300-Ⅰ履带式起重机臂长选定为31m，最大作业半径为10m，其额定起重量为162.6t。通过查询相关资料[2]，QUY260 履带起重机起重臂长30m，最大作业半径为10m，其额定起重量为125.4t。

A 型盖梁吊点设置在垫石位置，如图4 所示。

图4 盖梁吊点设置位置图

以吊点1 为支点进行力矩平行分析：

即：

吊点2 的拉力F2=776.3kN

吊点1 的拉力F1=186.1×10-776.3=1084.7kN

按履带式起重机带载行走时盖梁最大重量来验算。

XGC300-Ⅰ履带式起重机吊钩负载计算公式如下：

Q1=（F1+q）/K1=1592.4kN＜1626kN 符合现场吊装要求。

式中

F1—起吊端的分配重量；F1=1084.7kN；q—吊具重量，q=30kN；K1—带载行走时不均衡系数，K1=0.7。QUY260 履带起重机吊钩负载计算公式如下：Q2=（F2+q）/K1=1151.8kN＜1254kN 符合现场吊装要求。

5.2 起重钢丝绳受力计算

本工程盖梁吊装钢丝绳选择6×36、直径为72 碳纤维芯钢丝绳，盖梁靠中心端承受力最大，由2 根钢丝绳承担，每根钢丝绳受力为F1/2=542.4kN。根据《简明施工计算手册》P803 页，钢丝绳的容许拉力为：

式中：

S—钢丝绳的容许拉力（kN）；α—考虑钢丝绳之间的不均匀系数，对6×36 钢丝绳取0.82；Pg—钢丝绳的破断拉力总和，根据《粗直径钢丝绳》GB/T20067-2017 附录A，Pg=3030×1.212=3260.3kN；K1—钢丝绳使用安全系数，吊索钢丝绳安全系数为5。

6 安全质量保障措施

①进入施工现场的特种设备需持有国家相应制造许可证的生产单位制造并符合安全技术规范，设备安全技术档案齐全完好。报验合格后，项目部安全部在机械设备明显位置粘贴验收合格标识牌，投入使用，并建立特种设备台帐。②支撑体系投入使用前，应由项目部组织验收，检查现场实际搭设与方案的符合性，支撑体系基础应平整、坚实，经试验检测满足承载力要求[3]。③吊装作业前必须进行技术交底，全体作业人员必须熟知吊装方案、指挥信号、安全技术要求及起重机械的操作方法。