桅桿吊裝技術(shù)在大噸位預(yù)制箱梁施工中的應(yīng)用

程千紅

(蘭州市政建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司,甘肅蘭州 730030)

桅桿吊裝技術(shù)在大噸位預(yù)制箱梁施工中的應(yīng)用

程千紅

(蘭州市政建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司,甘肅蘭州 730030)

在城市橋梁建設(shè)中,由于受周?chē)h(huán)境、交通組織、施工場(chǎng)地及其它基礎(chǔ)設(shè)施的限制,大跨度的箱梁無(wú)法用吊車(chē)及架橋機(jī)架設(shè)。桅桿吊裝具有結(jié)構(gòu)輕巧、安裝方便、操作簡(jiǎn)單、安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理等諸多優(yōu)點(diǎn),在大跨徑梁體吊裝中值得借鑒。結(jié)合工程實(shí)例,推廣應(yīng)用桅桿吊裝施工技術(shù),為同類(lèi)工程施工提供依據(jù)。

預(yù)制箱梁；桅桿吊裝；施工技術(shù)

0 引言

隨著城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)步伐的加快,橋梁工程發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。在橋梁建設(shè)中,預(yù)制箱梁吊裝方案的選擇,對(duì)于工程整體施工有著重要的影響。本文結(jié)合大砂溝橋梁工程預(yù)制箱梁桅桿吊裝工程實(shí)例,對(duì)桅桿吊裝技術(shù)進(jìn)行介紹。

1 工程概況

大砂溝橋梁工程是在拆除原有橋梁的基礎(chǔ)上加寬的新建工程。舊橋?yàn)樵?09國(guó)道跨越大砂溝處3×20 m的洪道橋；新建橋梁與大砂溝正交,全橋長(zhǎng)70 m,橋型結(jié)構(gòu)為2×35 m后張法預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁,共有22片梁體,梁高為1.8 m,邊梁寬為3.05 m,中梁寬為2.8 m,其中邊梁4片,安裝重量為130 t,中梁18片,安裝重量110 t。

2 吊裝方案的選擇

首先,應(yīng)結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況,如場(chǎng)地周?chē)ㄖ铩⑵渌A(chǔ)設(shè)施、橋梁跨徑、工期條件等具體情況進(jìn)行綜合考慮,以安全可靠、經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)單和加快施工進(jìn)度為原則,選擇合理的架設(shè)方案。大沙坪橋?yàn)樘m州市大沙坪高速公路進(jìn)出口的必經(jīng)之路,施工交通壓力大,橋體兩側(cè)建筑物密集,而且受拆遷影響,箱梁預(yù)制場(chǎng)地狹小,臨空有高壓線(xiàn)和各種通信線(xiàn)纜,單片梁體較重量大,吊車(chē)吊裝無(wú)法站位,有效作業(yè)半徑不足,無(wú)法作業(yè)；架橋機(jī)施工由于受到場(chǎng)地限制,施工成本高,架設(shè)速度慢。綜合施工的可行性與經(jīng)濟(jì)性,經(jīng)過(guò)反復(fù)論證和比較,最終確定箱梁的吊裝采用人字形雙桅桿法吊裝。桅桿吊裝具有設(shè)備簡(jiǎn)單、組裝方便、移動(dòng)靈活、易于運(yùn)輸、操作簡(jiǎn)便、保障安全、降低投入等特點(diǎn),受到業(yè)內(nèi)人士的高度關(guān)注,具有很高的實(shí)用價(jià)值。

3 吊裝原理及施工工藝

3.1 吊裝原理

使用安裝在墩臺(tái)上的兩付人字形桅桿,配合運(yùn)梁設(shè)備,以卷?yè)P(yáng)機(jī)相互牽吊,在梁下無(wú)支架、無(wú)導(dǎo)梁支托的情況下,把梁懸空吊過(guò)橋孔,再橫移、落梁、就位安裝。箱梁吊裝主要過(guò)程詳見(jiàn)表1。

3.2 吊裝施工工藝流程

吊裝施工工藝流程見(jiàn)圖1。

4 箱梁吊裝

4.1 桅桿構(gòu)造及輔助用具

(1)人字形桅桿采用角鋼加工而成的桁架結(jié)構(gòu)人字架。其中,主桿采用80×5角鋼焊接而成,平桿采用50×5角鋼；斜桿采用40×5角鋼。分為三節(jié)制作,節(jié)長(zhǎng)為6 m。桅桿豎立后底寬6 m,兩副能承受吊裝能力160 t,高度為18 m。

(2)桅桿總高度為18 m,每6 m一段,分三段,桅桿底節(jié)先用纜繩固定好,并用木楔墊平,采用吊車(chē)裝中節(jié)桅桿,螺栓連接好后再吊桅桿頂節(jié)。桅桿頂部交叉處用螺栓連結(jié),并用Φ20 mm鋼絲繩進(jìn)行捆綁,每層10圈,共設(shè)置4層。橋墩處桅桿纜風(fēng)繩可直接連接在橋臺(tái)混凝土預(yù)留孔處,橋臺(tái)處纜風(fēng)繩一側(cè)利用橋墩預(yù)留孔連接,另一側(cè)需要在路基上設(shè)置地錨連接。

(3)起重系統(tǒng)由滑輪組、導(dǎo)向滑輪、卷?yè)P(yáng)機(jī)組成。滑輪組采用16門(mén)滑輪(定、動(dòng)滑輪各8門(mén))、Φ20 mm鋼絲繩花穿法聯(lián)接,鋼絲繩跑頭通過(guò)導(dǎo)向滑輪連接卷?yè)P(yáng)機(jī)。卷?yè)P(yáng)機(jī)采用50 kN慢速卷?yè)P(yáng)機(jī),單頭牽引了50 kN,吊裝時(shí)最大牽引了為30 kN,對(duì)于卷?yè)P(yáng)機(jī)的地錨設(shè)置,一般可設(shè)于橋墩背墻的位置上,通過(guò)背墻的預(yù)留孔進(jìn)行固定。

表1 箱梁吊裝主要過(guò)程

圖1 吊裝施工工藝流程圖

(4)纜風(fēng)繩采用Φ20 mm鋼絲繩,每副人字桅桿安裝前后纜風(fēng)各2根,主拉背索纜風(fēng)2根,由滑輪穿繞。利用大橋橋墩背墻上的預(yù)留孔作為纜風(fēng)繩地錨,待第一孔吊裝后,利用已吊裝的預(yù)制箱梁作為人字桅桿架后纜風(fēng)地錨,如果現(xiàn)場(chǎng)情況或桅桿的位置不允許,可在橋的兩側(cè)選用合理的位置,澆注混凝土地錨進(jìn)行桅桿的纜風(fēng)繩固定,進(jìn)而滿(mǎn)足梁體的正常吊裝。在正常的吊裝中,纜風(fēng)繩的固定可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

(5)移動(dòng)龍門(mén)架：主要解決預(yù)制場(chǎng)的預(yù)制箱梁起吊,起吊原理主要依據(jù)定動(dòng)滑輪組,通過(guò)固定的卷?yè)P(yáng)機(jī)進(jìn)行拉引起吊,在移動(dòng)龍門(mén)架上安裝8門(mén)定動(dòng)滑輪一組,解決牽拉荷載的有效轉(zhuǎn)化,移動(dòng)龍門(mén)架的移動(dòng)靠?jī)蓚?cè)的手控電動(dòng)裝置解決前后移動(dòng)。所用的材質(zhì)為Φ150 mm的無(wú)縫鋼管與I28的工字鋼。起吊重量達(dá)到90 t,凈寬度為3.5 m,凈高4.5 m,滿(mǎn)足預(yù)制箱梁的基本尺寸要求。

(6)梁托及移梁滾筒：梁托用質(zhì)地堅(jiān)硬的方木(松木為宜)加工而成,橫向用絲桿連接在一起,前進(jìn)方向做成45°倒坡口,方便滾杠的喂進(jìn)。箱梁的移位依靠箱梁兩端的兩臺(tái)梁托來(lái)進(jìn)行移動(dòng),梁托要有足夠的強(qiáng)度與剛度,保證運(yùn)梁過(guò)程中不發(fā)生變形、扭動(dòng)及破損。當(dāng)預(yù)制箱梁運(yùn)至橋墩位置時(shí),可將前部的梁托撤出,梁托的尺寸一般根據(jù)預(yù)制箱梁底面尺寸進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整,主要保證箱梁充分與梁托進(jìn)行相接,以保證預(yù)制箱梁在移動(dòng)吊裝中不受損壞。移梁滾筒是解決預(yù)制箱梁下部的梁托向前移動(dòng)或轉(zhuǎn)向功能,滿(mǎn)足箱梁的移動(dòng)。移梁滾筒采用無(wú)縫加厚鋼管,規(guī)格為110 mm×10 mm,兩端用鋼板焊接封堵,每組10根,在箱梁兩端的梁托下進(jìn)行使用。

梁拖及滾杠示意圖詳見(jiàn)圖2。

圖2 梁拖及滾杠示意圖

(7)所需主要機(jī)具見(jiàn)表2。

表2 主要設(shè)備機(jī)具一覽表

4.2 梁體吊裝

(1)梁體運(yùn)輸

首先,將移動(dòng)龍門(mén)架通過(guò)電動(dòng)裝置移至需要起梁的梁端處,通過(guò)預(yù)制梁臺(tái)上的預(yù)留口,采用Φ40 mm的鋼絲繩將箱梁進(jìn)行綁扎,在鋼絲繩與箱梁接觸的部位采用柔性橡膠進(jìn)行墊護(hù),保護(hù)箱梁不被損壞。將預(yù)應(yīng)力箱梁從梁端緩慢提起,提升速度控制在0.3～0.5 m/min。提升時(shí),梁的兩端提升速度保持一致,使梁的頂面保持水平,以防止梁體發(fā)生側(cè)彎現(xiàn)象。梁體起吊至離開(kāi)底模20 cm后移至梁托上。梁托設(shè)置在箱梁梁端1.5 m范圍內(nèi),前后各一組,梁托底部用直徑100 mm的無(wú)縫鋼管支撐,10根為一組,上方用枕木墊襯和梁底接觸,梁體通過(guò)無(wú)縫鋼管做滾杠向前移動(dòng),梁體移動(dòng)時(shí)在硬化的水泥穩(wěn)定砂礫上鋪設(shè)5 cm厚木板做過(guò)渡層,保證梁體平穩(wěn)移動(dòng),通過(guò)改變無(wú)縫鋼管的方向可以改變梁體移動(dòng)方向。用卷?yè)P(yáng)機(jī)緩慢牽引,使箱梁通過(guò)梁托下部的無(wú)縫鋼管轉(zhuǎn)動(dòng)穩(wěn)定、緩慢向前移動(dòng)。移動(dòng)過(guò)程中,梁托下部的無(wú)縫鋼管須前后穿叉,人工安裝在梁托下部,箱梁到達(dá)桅桿下部時(shí),通過(guò)設(shè)置在桅桿上的定動(dòng)滑輪組裝置,將箱梁前部吊起,撤除箱梁下部的梁托,完成箱梁在預(yù)制場(chǎng)的起梁及移梁環(huán)節(jié)。

(2)首跨梁體吊裝

將預(yù)制箱梁移至桅桿下部時(shí),箱梁撤除梁托的一端利用桅桿的裝置進(jìn)行捆綁固定,通過(guò)定動(dòng)滑輪組將預(yù)制箱梁吊起,同時(shí)將安裝在橋墩位置的桅桿吊鉤與箱梁前端進(jìn)行連接,通過(guò)此桅桿對(duì)吊裝箱梁進(jìn)行懸空牽引和移動(dòng)。桅桿的起吊及牽引均是通過(guò)桅桿側(cè)面與卷?yè)P(yáng)機(jī)連接的鋼絲繩進(jìn)行作用。為有效改變卷?yè)P(yáng)機(jī)的作用方向,必須在距桅桿下部1.5～2.0 m位置設(shè)置導(dǎo)向滑輪裝置。使桅桿的側(cè)向作用力轉(zhuǎn)化為豎向作用力,防止桅桿產(chǎn)生傾斜現(xiàn)象。吊裝箱梁通過(guò)橋墩位置桅桿起吊,均勻地向前移動(dòng)時(shí),為防止箱梁后部的梁托木車(chē)作用失調(diào),要在吊裝箱梁的后部進(jìn)行牽拉,使箱梁能夠穩(wěn)定地向前移動(dòng)。在此過(guò)程中必須仔細(xì)檢查箱梁與桅桿的穩(wěn)定情況,移動(dòng)速度不能太快,一般以1.5 m/min的速度進(jìn)行操作。在吊裝箱梁向橋墩位置移動(dòng)過(guò)程中,吊梁端的桅桿要根據(jù)箱梁移動(dòng)速度松動(dòng)鋼絲繩,對(duì)于梁端作用桅桿同樣要根據(jù)箱梁移動(dòng)速度收緊鋼絲繩及滑輪裝置,箱梁在前進(jìn)過(guò)程中注意要使箱梁的前端稍低于后端,禁止“昂頭”前進(jìn)。因?yàn)椤鞍侯^”就會(huì)使各滑車(chē)組的牽引繩受力驟增數(shù)倍,因而極為危險(xiǎn)。當(dāng)移動(dòng)箱梁快到吊裝的橋墩位置時(shí),箱梁后端的控制繩作用力要及時(shí)進(jìn)行調(diào)整,一般通過(guò)對(duì)于梁前后兩段的控制繩平衡作用進(jìn)行控制,使移動(dòng)的箱梁能夠停止下來(lái)。當(dāng)預(yù)制箱梁移至橋墩位置時(shí),進(jìn)行落梁操作,但落梁前須將箱梁后端的牽引繩松開(kāi),并且收回牽引繩將其系到距箱梁后端約1.5 m位置,主要解決箱梁在準(zhǔn)確就位時(shí)箱梁位置適當(dāng)前后移動(dòng)。將梁后牽引繩調(diào)整好后,用箱梁兩端桅桿的牽引繩同時(shí)吊起箱梁的兩端,松動(dòng)梁后的牽引繩,同時(shí)松動(dòng)箱梁兩端桅桿上的牽引繩及梁后端的牽引繩,箱梁逐漸下移,使箱梁落于安裝的支座上,完成單片箱梁的吊裝。用同樣的方案吊裝完第一跨梁體。

第二跨梁體吊裝時(shí)主副桿位置互換,方法同第一跨梁體吊裝。圖3為桅桿安裝完成現(xiàn)場(chǎng)照片。

圖3 桅桿安裝完成現(xiàn)場(chǎng)

4.3 施工安全措施

(1)進(jìn)場(chǎng)設(shè)備如卷?yè)P(yáng)機(jī)等必須要有相關(guān)部門(mén)的鑒定證書(shū),保證設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn),施工前做好驗(yàn)算工作,包括鋼絲繩、吊具、滑輪組、卷?yè)P(yáng)機(jī)功率、地錨固定受力等。

(2)作業(yè)人員必須經(jīng)過(guò)安全培訓(xùn),持證上崗,聽(tīng)從指揮人員統(tǒng)一指揮,攬風(fēng)繩在梁體架設(shè)中必須有人觀(guān)察,如有異常情況及時(shí)反映給指揮人員,進(jìn)場(chǎng)人員佩戴安全帽,高空作業(yè)時(shí)必須系安全帶等防護(hù)用品。梁體吊裝過(guò)程中梁下禁止人員及機(jī)械停留。

(3)施工場(chǎng)地禁止非作業(yè)人員入內(nèi),作業(yè)時(shí)間應(yīng)為白天,禁止在雨雪及大風(fēng)等不良?xì)夂驐l件下作業(yè)。

5 施工注意事項(xiàng)

(1)雙桅桿頂部梁體自重荷載受力驗(yàn)算時(shí)參考下式計(jì)算：

P=K×預(yù)制梁重力的1/2+吊具重力+沖擊荷載,其中K為動(dòng)荷載系數(shù),電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)取1.1,手動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)取1.0。

(2)在梁下無(wú)支架、無(wú)導(dǎo)梁支托的情況下,把梁懸空吊過(guò)橋孔,再橫移、落梁,就位安裝,一般主桅桿高度不宜小于梁長(zhǎng)的1/2,其中有效高度不宜小于梁長(zhǎng)的30%。

(3)精確定位時(shí)前后方向由卷?yè)P(yáng)機(jī)帶動(dòng)鋼絲繩來(lái)調(diào)整,鋼絲繩盡量和梁體軸線(xiàn)重合,架橋全過(guò)程中,吊繩拉力與梁體軸線(xiàn)方向應(yīng)保持垂直,確保不會(huì)對(duì)梁體產(chǎn)生較大的軸力。

(4)梁體起吊及吊裝過(guò)程中,為防止鋼絲繩對(duì)梁體的損傷,可用鋼板加工和梁身相符的鋼托,內(nèi)墊橡膠等柔性材料來(lái)保護(hù)梁體。

(5)吊裝好的梁體在鉸縫及連接板沒(méi)有施工之前不要作為纜風(fēng)繩的地錨,因?yàn)榱后w落在固定及滑動(dòng)支座上容易移動(dòng),要及時(shí)保護(hù)成品。

U445

B

1009-7716(2015)09-0137-04

2015-04-22

程千紅(1977-),男,甘肅莊浪人,高級(jí)工程師,從事市政工程施工技術(shù)工作。