門式墩鋼蓋梁施工關鍵技術探究

劉亞麗

中鐵建大橋工程局集團第一工程有限公司，遼寧 大連 116033

1 引言

隨著鐵路交通的迅猛發展，新建鐵路跨越江河和既有公路、鐵路的工程越來越多。已往的跨河和跨公（鐵）路鐵路多采用較大跨度混凝土連續梁結構，采用下設防護棚+掛籃懸臂施工，或采用水平轉體法施工。但對于跨越交通繁忙的鐵路營業線，一方面受鐵路接觸網影響無法搭設防護棚，另一方面，長時間在營業線上方施工，對鐵路運營存在較大安全隱患。跨營業線也可設計為結構較輕的鋼結構，在天窗點利用大噸位履帶吊整孔吊裝，施工效率更高，對既有營業線影響也較小［1］。本文以新建贛深客專跨越既有京九鐵路線為例，介紹大型履帶吊整孔吊裝鋼梁的施工關鍵技術。

2 工程概況

2.1 工程簡介

新建贛深客專信豐特大橋位于江西省贛州市信豐縣境內，起訖里程DK39+840.32～DK49+911.705，全橋長9650.55m，為雙線橋，由簡支梁+連續梁組成。贛深客專與既有京九鐵路線斜交，交角為32.65°，為減少施工對京九鐵路營運的干擾，信豐特大橋

226#墩采用門式橋墩與既有京九鐵路以56.95°夾角上跨，采用鋼蓋梁結構，鋼蓋梁提前在工廠加工，鋼材采用Q345qD鋼，頂、底板厚度為36mm，腹板為28mm。鋼蓋梁尺寸為30.5m（長）×3.5m（寬）×2.8m（高），總重187t。鋼柱內填充C40無收縮混凝土，門式墩上部橋梁為2孔32.6m簡支箱梁，采用預制架設施工工藝。

2.2 工程特難點

鋼蓋梁為贛深客運專線信豐特大橋重難點工程，其工程難度主要包括：

（1）鋼蓋梁自重大，跨徑長，對吊機的各項性能指標及施工作業人員的技術水平要求很高。

（2）鋼蓋梁和墩身的連接采用焊接工藝，對吊裝就位的精度要求高，同時對標高的控制要求也很高。

（3）既有京九鐵路車流量密度大，施工過程中需要與鐵路車站、信號、電務、行車、機務、調度等多個鐵路設備管理單位間相互配合，施工協調難度大、任務量大。

（4）跨越既有線施工作業時“天窗點”可利用時間有限，致使鋼蓋梁有效施工時間短。

3 總體施工方案

信豐特大橋226#門式墩鋼蓋梁采用工廠加工制造，現場拼裝，后用650T履帶吊整體吊裝方案。

具體施工步驟為：

（1）首先，硬化、加固拼裝與吊裝場地；

（2）工廠加工鋼蓋梁，運輸至現場拼裝；

（3）進行試吊裝；

（4）試吊后，封閉鐵路正式吊裝鋼梁，先進行梁體的空中旋轉，采用纜風繩進行鋼蓋梁粗定位，再在兩側墩身平臺上采用手拉倒鏈對鋼蓋梁平面位置進行精調，精調至距離柱頂1cm后緩緩下落至柱頂設計位置；

（5）焊接固定鋼蓋梁。

4 施工關鍵技術

4.1 吊裝場地加固、硬化處理

為保證650t履帶吊架設作業安全性，吊裝場地進行專項設計并加固：履帶吊單側履帶下實鋪路基箱板12塊，每塊箱板長6m，寬2.5m。通過分析鋼梁架設施工工況，選取控制性工況所受荷載，經計算場地基礎承載力需大于96kPa。

場地施工采用挖掘機清除原場地內松散土層至強風化巖面，對地基承載力進行測試，滿足設計承載力后，回填AB組填料，分層填筑機械壓實。頂層采用C30砼面層，厚度20cm，在履帶吊站位16m×20m范圍內，采用厚1m的C30砼擴大基礎作抗地基不均勻沉降措施。

圖1 吊裝場地布置圖

4.2 鋼蓋梁加工、運輸與拼裝

4.2.1 鋼蓋梁加工與運輸

充分考慮制造場地、吊裝能力、道路運輸、施工場地布置等因素，鋼蓋梁委托大連鴻偉船舶工程有限公司在贛州鋼結構廠加工，通過船舶海運至xx港，再用車輛陸運至施工現場進行拼裝。

考慮鋼梁陸運便利，將鋼蓋梁橫向分成3段，分段長度為11m+10.5m+9m，重量為別為67.4t、64.4t、55.1t，進行下料、開坡口、組裝、焊接、拼焊剪力釘、涂裝、發運至現場。鋼蓋梁分段時，頂板、腹板、底板接口應相互錯開，頂板與腹板錯開200mm，腹板與底板錯開200mm。

鋼梁加工的關鍵是控制鋼蓋梁涂裝工藝，首先采用噴砂(丸)的方法對鋼梁的表面進行除銹處理，按照GB8923規定的Sa3級的標準，將鋼梁表面的油污、鐵銹等雜物清理干凈。然后按TBT1527-2011第七套涂裝體系進行涂裝。涂裝具體要求如表1。

表1 鋼蓋梁涂裝要求

4.2.2 鋼蓋梁拼裝

各節段鋼蓋梁在施工場地準備完畢后，開始進行焊接拼裝。節段焊接工藝流程：NDT檢梁段就位→錯邊調整→底板、邊腹板定位→腹板焊接→頂、底板焊接→NDT檢測→底板、腹板、加勁肋嵌補段焊接→NDT檢測→過焊孔封堵。

鋼梁拼裝質量主要由焊接工藝質量決定，為確保鋼蓋梁的焊接質量，對施工現場各節段焊接有如下要求：①梁段接口的對接焊縫要求熔透；②施工現場焊接環境周圍溫度易在+5℃以上，周圍相對濕度80%以下，雨天禁止露天施焊；③焊縫兩側經除銹后24h內，必須要進行焊接，目的是防止接頭再次生銹或污染。否則應當重新除銹，然后再施焊。④在鋼箱內采用CO2焊時，焊接作業人員要佩戴通氧氣的防護面罩，且配備相關通風設施。

4.3 鋼蓋梁吊裝作業

4.3.1 吊機選型

根據現場條件及鋼蓋梁跨度、重量、外形尺寸，選用XGC650型履帶吊在要點的情況下進行架設施工，設置4個吊點，并且鋼絲繩選用6×61-D1-1850MPa。考慮到設計的吊耳尺寸及鋼絲繩直徑，選擇美式螺栓插銷型號型85t卸扣。吊耳焊接在頂板上并設置在橫隔板位置上方，吊耳橫向間距25.12m，縱向間距1.8m，同時，組裝XGC650型履帶吊和輔助吊車采用1臺70t吊車配合。

結合施工場地布置，XGC650型履帶吊額定起吊能力為349t，主臂長度為60m、施工作業半徑為22m。吊裝安全系數=額定起吊重量/(鋼蓋梁總重+鋼索重量)=349/(187+15)=1.7，XGC650型履帶吊起吊能力滿足要求。

根據現場作業環境和工作狀態對驗算最不利狀態下吊裝抗傾穩定性、鋼絲繩受力、卸扣安全，均滿足規范和施工要求。同時，為防止鋼蓋梁吊裝時鋼蓋梁與大臂發生觸碰，按相似三角形原理進行相關驗算。在起吊高度為12m時，算得鋼蓋梁中心距大臂水平位移a=17.59m ＞30.5/2=15.25m，滿足吊裝要求。

4.3.2 鋼蓋梁試吊裝

為保證鋼蓋梁在吊裝過程中的絕對安全及各工序能正常運行。首先，在吊裝區起吊鋼蓋梁，大臂向遠離營業線側旋轉90°，再向相反方向旋轉90°落梁，模擬整個吊裝過程，通過試吊裝對吊裝作業的指揮系統、地基承載力、吊機性能、索具等進行測試，以指導正式吊裝施工。

表2 鋼蓋梁吊裝時間表

4.3.3 正式吊裝

XGC650履帶吊車進場后在信豐特大橋226#墩小里程左側就位，進行組裝和懸掛配重，履帶吊站位中心用全站儀放樣確定。鋼蓋梁吊裝共分兩步，步驟如下。

第一步：吊裝準備

XGC650履帶吊進場就位后進行組裝和懸掛配重，在線路封鎖命令下達前60min，吊車將架設鋼梁起吊離地面0.5m后，吊車空載行至吊裝位置，進行二次試吊確認。確認吊車、場地均無異常情況后，由指揮員下達起吊命令，起升速度控制在1.25m/min內，高度超過既有設備0.5m停止。試吊完畢后等待封鎖、停電命令，并再次對吊車各部位性能進行檢查、確保正常。

第二步：吊裝作業

待封鎖及停電命令下達后，立即組織對鋼蓋梁進行吊裝，吊車將鋼蓋梁緩慢提升，借助人工輔助拉纜風繩將鋼蓋梁順時針旋轉123°就位，直至設計標高落梁。連接固定后摘鉤離開，點外拆除超起配重。

4.4 連接固定

鋼蓋梁與墩柱之間連接包括臨時固結和最終焊接：在起吊前，預留孔采用螺栓擰緊，以起到臨時固結的作用；鋼蓋梁起吊后采用四根纜風繩控制鋼蓋梁水平位置，到達預定距離鋼立柱頂1cm時暫時吊放，用倒鏈鎖緊四角，測量班進行平面位置復測，偏差采用倒鏈進行調整，直至精度滿足要求后，將鋼蓋梁緩慢下放；鋼橫梁就位后，及時焊接鋼柱底與墩頂連接鋼板［2］。另外，為了防止高溫焊接導致鋼板過熱變形，采用斷續焊工藝對鋼蓋梁與墩身進行焊接。

4.5 摘鉤

鋼蓋梁與鋼墩柱連接穩固后，人員經墩身旁旋轉爬梯、墩身外側爬架至鋼蓋梁頂部準備摘鉤，架梁指揮員下達摘鉤命令后，吊車緩慢收繩、轉臂、離開營業區。

5 結束語

本文以贛州至深圳鐵路客運專線信豐特大橋226#門式墩鋼蓋梁施工為例，系統的介紹鋼蓋梁制造與吊裝施工中的關鍵技術。通過采用文中的施工技術和工藝，信豐特大橋226#門式墩鋼蓋梁制造與吊裝順利完成，且施工中鋼梁定位準確、施工效率高，工程質量和安全可靠，對其他大型鋼蓋梁制造與吊裝施工對類似工程具有一定的指導和借鑒意義。