鋼箱梁吊裝施工關鍵技術探討

摘 ?要：高速公路橋梁建設施工中，場地限制對于鋼箱梁的吊裝施工影響極大，施工進度常常不能保證，且存在一定安全隱患。鑒于此，文章以實際項目為例就鋼箱梁吊裝施工關鍵技術展開簡要探討，以供借鑒參考。

關鍵詞：鋼箱梁;吊裝;施工關鍵技術

中圖分類號：U445 ?文獻標識碼：A ? ?文章編號：2096-6903（2021）10-0000-00

1工程概況

1.1工程簡介

貴州省凱里環城高速公路北段PPP項目麻江互通匝A橋及匝B橋均為連續鋼箱梁。匝A橋為上跨既有滬昆高速的匝道A上的橋，孔跨布置為22m×40m×22m連續鋼箱梁，鋼結構部分重約600噸，匝A橋吊裝施工A、G節段。匝B橋為上跨麻江互通匝道D、既有滬昆高速、麻江互通匝道A的B匝道上的橋，孔跨布置為3×46m連續鋼箱梁，橋梁全長為142.1m，鋼結構部分重約952噸。匝B橋吊裝施工A、B、J、K節段。兩座橋主墩徑向布置，鋼梁采用單箱三室的截面形式，箱梁構造中心線位于設計道路線外側，主梁的頂板寬度為13.0m，底板寬度為8.1m，橫斷面最大橫坡為6%，鋼箱梁底板為平坡，頂板橫坡與橋面橫坡相同，腹板與底板垂直，鋼箱梁兩側挑臂根部高0.7m，端部高0.3m，最低側梁高均為2.0m，懸臂挑梁長2.45m。

1.2鋼箱梁節段劃分

根據設計圖紙規定，因現場施工條件受限，鋼箱梁應分段施做，接縫離跨中應控制在5m以內;各焊接板接縫應相互錯開300mm以上;縱肋接縫位于距隔板600mm處。匝A橋吊裝施工A、G節段，匝B橋吊裝施工A、B、J、K節段。

2鋼箱梁吊裝施工關鍵技術

2.1鋼箱梁測量要求

測量工作在鋼箱梁施工中至關重要，它貫穿整個鋼箱梁施工過程，從箱梁進場到箱梁就位，每道工序都需測出精確的數據，利用精確數據指導鋼箱梁施工。

2.1.1建立測量控制網點

（1）控制網設計準備工作：①測量人員應熟悉設計圖紙及有關資料;②控制網設計工作進行之前，務必先了解尺寸、熟悉工程結構特征及施工要工藝要求;③熟悉現場施工環境以及與相鄰構建物之間的相互關系;④收集整理施工及測量坐標的系統換算數據。

（2）軸線基準點位組建：①點位移交：在測量主軸線點之前，由總包單位書面移交一份正式測量原始控制點位，然后由我方測量人員進行復核檢驗，在確認無誤后，方可進行對新站主軸線網進行布設。②主控制點應設置在安全、易保護位置。相鄰點間通視良好，并采用防護欄加以防護，同時安排專人進行定期檢查。放線時，應在放好的控制點上架設好全站儀，后視相應的控制點，才能依次投出全部的主控軸線。

2.1.2橋段測量施工

（1）橋段標高控制：根據設計豎曲線值，正確的控制標高至關重要。

（2）下撓變形觀測：通過對橋段脫離胎架前后若干節段標高變化的觀測，測定橋梁變形撓度的情況。

2.1.3鋼箱梁安裝測量

（1）安裝節段軸線測量：安裝節段前，測量工應放兩條縱軸線，在縱軸控制線上做出橫向軸線點，一條縱軸放于橋梁上，另一條縱軸線放在胎架底部，作為鋼橋安裝中檢測的控制點。拼裝前把支架底部控制點用線墜引到支架上，過程中定期安排專人復測控制點，防止支架變形誤導施工。

（2）安裝節段標高測量：安裝節段前把標高點側放于相對穩定的橋墩上，用水準儀在橋墩或臨時支架上，采用各個軸線交點控制標高。

（3）支架測量監控：利用支架平面布置圖，放出支架控制軸線，采用預拱度來確定標高。

2.2鋼箱梁拼裝吊裝施工

2.2.1吊裝設備

（1）吊機選型：根據本工程鋼箱梁吊裝現場環境、支墩布置和梁段定位要求，因汽車吊機動性強，故選用汽車吊來對本工程鋼箱梁進行頂推前的拼裝施工。汽車吊型號的選擇需要綜合考慮起重量Q、工作回轉半徑、起重高度等因素。本工程鋼箱梁節段的最大吊裝重量為34T左右，吊車作業半徑12m;為確保吊裝安全，吊車選型時以最重節段數據進行計算：①本工程采用單機作業，起重量Q≥Q1+Q2（Q1為節段重量，Q2為索具等輔助設施重量），Q1=34T，考慮索具等其他重量Q2=1.0T，Q≥35T。②起重回轉半徑的確定：根據現場平面布置，結合汽車吊的站位情況和吊裝順序，我們確定出本次汽車吊吊裝H匝道節段時其回轉半徑為12m。③起重臂長度計算：根據通用起重高度計算公式H≥H1+H2+H3+H4，其中H1表示拼裝支架高度;H2表示吊裝時構件底面到拼裝支架頂面安全距離;H3表示構件高度;H4表示索具高度（鋼絲繩、平衡梁、卸扣等高度）[1]。取H1=1.5m，H2=0.5m，H3=2.1m，H4=10m，故選用起重機的起重高度H≥H1+H2+H3+H4=14.1m。臂長L2≥H2+R2，最終得出L≥18.5m。綜合考慮①、②、③參照施工手冊，選用220t汽車吊，型號QAY220。工作幅度12m，臂桿長度為36m時的有效起重量為47t，47×0.8=37.6>34.6，能夠滿足吊裝要求。綜上所述，選用220t吊車符合要求。

（2）抗傾覆驗算：為保障汽車吊在吊裝過程中的穩定、安全，需對起重吊車進行抗傾覆驗算，以14m梁為驗算對象，查《起重機設計規范》可知：KGMG+KQMQ+KWMW≥0，其中G：汽車吊自重（含配重），取175t;Q：起升物重量，取34.6t;R：汽車吊工作半徑，最大取16m。

（3）地基承載力驗算：220噸汽車吊在支腿前，挖出比支腿墊塊大的基坑3m×3m×0.5m，填筑毛石，逐層夯實，再撒布一層碎石夯實。

2.2.2吊裝鋼繩選擇

根據本工程每段鋼箱梁的重量分析，按最大起重量來選擇鋼繩，鋼箱梁最大重量按37.6t計算，鋼箱梁最大寬度為3m，長度為16m，每根鋼箱梁布置4個吊耳，吊裝時鋼繩應保證與構件的角度為45°。

吊裝鋼絲繩受力分析計算：

（1）吊裝鋼絲繩總計算載荷P計計算：P計=（G+g’）×K1×K2。

式中：G選擇最大起重構件重量34.6噸;g’—計算吊裝鋼絲繩以下索吊具重量，（含吊車吊鉤、動滑輪、跑繩及其它索吊具重量），無具體數據時，一般取g’=2.5%—5%被吊物重量，本次計算g’取3噸;K1—動載系數，取K1=1.1;K2—不均衡系數，雙吊點取K2=1.1—1.2。結構復雜不對稱重心確定困難時、重要場所及中大型吊裝取K2=1.2，結構對稱容易確定重心時、一般場合及小型吊裝取K2=1.1。本次計算取K2=1.2。故：P計=（G+g’）×K1×K2=（36.4+3）t×1.1×1.2=52t。

（2）吊裝起重量計算：Fy總=P計×g=52×9.85=512.2kN。

（3）雙吊點以上，每個分支單股鋼絲繩所需拉力P’計計算：P’計=P計/（n×sinα）=52t/（4×sin60°）=15.01t。

綜合分析，使用5根吊索時，吊索與吊物在不同水平夾角、不同載荷條件下，吊索選擇6×37型直徑d=36.5mm鋼絲繩抗拉強度不小于887.2KN的鋼絲繩作為吊裝大型箱型梁段的吊裝鋼絲繩。

2.2.3吊耳選擇驗算

（1）吊耳布置：鋼箱梁按照最重梁段，重荷載30t，計算時按最重的梁段計算。吊耳采用單室四個吊耳對稱布置于箱梁頂板上。

（2）卸扣計算：由吊耳計算得出與之配用的卸扣直徑，根據規范《一般起重機用鍛造卸扣D型卸扣和弓型卸扣》JB8112-99查得，當選用S（6）級直徑45mm卸扣時，由上表可知其單個額定起重量為16t，可以滿足起重要求。

（3）吊車及大型平板車通道路線要求：匝道施工時要求提供寬度不低于10m的預算通道，且坡度≤10°，并在附近各開設能停放不少于三輛大型平板車的停車場地。硬化路面要求能承載不少于40噸載重汽車和150T吊車的能力。

2.2.4鋼箱梁拼裝吊裝

（1）鋼箱梁拼裝吊裝：①吊裝施工方案的制定。鋼箱梁主要的安裝難點是跨高速及跨正在通車的道路，為最大限度的減少對下方道路交通的影響，同時結合經濟性、安全性、操作簡單等考量，擬采用220T汽車吊吊裝施工工法來完成邊跨鋼箱梁的安裝施工。先在地面拼裝場地把箱體按臨時橋墩間的距離拼裝完成后，再吊裝至永久橋墩及臨時橋墩上，待兩個箱體完全安裝至支座上調整定位后，再逐段拼裝鋼梁中間連接構件及兩邊懸挑構件。②鋼箱梁拼裝定位措施。鋼梁拼裝過程中，項目測量人員應根據現場測量控制定位點與每段鋼箱梁上布設固定的測量控制點的坐標進行相互測量，通過兩者復核，來實現對鋼箱梁拼裝定位全過程的檢測。

（2）鋼箱梁拼裝定位：①在吊裝鋼箱梁上胎膜前，測量工應在承重支架頂部放出鋼箱梁邊線和中心線，以利于鋼箱梁吊裝定位;此外，還要復核承重支架頂部高程是否準確，如誤差超過測量規范要求時，必須進行調整。②鋼箱梁每段拼裝完成后，測量工應對安裝完成后的鋼箱梁頂板做一次十字測量放線，如誤差超過規范要求，及時進行調整。[2]

（3）鋼箱梁橋面位置橫向固定：每片單元板在混凝土拼裝胎架設置固定措施，用小鋼板焊接固定在蓋梁上鋼箱梁安裝焊接完成后，切割支墩，梁落至永久支座。

（4）鋼箱梁段起吊初定位：四個吊點與分段吊鉤與鋼梁頂板掛好后，安全員應進行吊鉤、吊點安全檢查，確保安全后，通知吊裝指揮員指揮吊車司機分段緩慢起吊提升。當達到起升高度時，吊裝指揮人員指揮吊車緩慢轉動吊臂安裝位置上方，緩慢落鉤，在分段承重支架頂面15cm左右停下就位。

（5）現場定位調整：吊運鋼箱梁至指定安裝位置后，若實際位置與設計位置存在偏差，應對鋼箱梁的吊裝位置予以調整，具體方法如下[3]：①平面位置調整方法：一是，在安裝完成的鋼梁及待進行調整位置的鋼梁的箱室內兩側腹板上各焊接兩個受力點，然后在兩個受力點間安裝20t的螺旋千斤頂頂壓調試，應用千斤頂的頂升過程調節鋼箱梁后點位置。二是，左右位置的調整：在H型鋼上焊接一個千斤頂，同時安裝30t千斤頂，應用千斤頂的頂推力完成鋼梁左右位置的調整。三是，水平調整力驗算分析如下：鋼箱梁底板與H型鋼相互接觸，通過查證材料間的摩擦系數可知：鋼板間摩擦系數的取值為0.15～0.3，考慮影響施工的不確定因素，摩擦系數取值為0.3。該項目鋼梁吊裝的最大分段重量為37.6T，故最大起動摩擦力為6.04T，則用2個20T的千斤頂能夠滿足要求。②垂直方向的精確調整方法：在鋼梁分段經過水平方向上的調整以后，采用4臺20t千斤頂來調節垂直方向，千斤頂要應放在臨時支架、步履頂推體系上方，千斤頂不能直接接觸梁板，要在液壓桿上放置1塊200×200×20mm鋼板塊。

3鋼箱梁吊裝施工安全管理

鑒于本工程的施工特點，施工安全管理重點主要包括：預防高空墜落、物體打擊事故;預防起重吊裝傷害事故;預防觸電、電擊事故;預防機械設備傷害事故;預防行車交通事故。具體安全管控措施如下：（1）鋼梁起吊前，須按要求對司機開展安全技術培訓和技術交底，起吊過程中，應認真謹慎操作，精力集中。（2）指揮起重機械的指揮人員，指揮信號應做到準確，起重作業人員須嚴格聽從指揮，嚴禁蠻干作業。（3）起重作業時，須嚴格依照機械使用及作業人員等安全技術規程中的相關要求進行操作。（4）對于施工現場的臨時用電，須嚴格按照臨時用電安全技術規范的要求，其中，現場臨時用電線路的安裝、巡檢、維修以及拆除等工作，必須由取得特殊工種上崗證的專職電工進行操作。現場用電線路應按要求采用“三相五線制”，機電設備必須按“一機一閘一漏電保護”設置安全防護裝置。（5）對進入現場的所有參建人員應開展安全培訓教育，并對施工作業人員進行安全技術交底。（6）建立健全全員安全生產責任制，與各崗位人員層層簽訂安全生產責任書，責任落實到位。（7）認真落實班前會制度，各班組長組織員工每日召開班前會并做好記錄。（8）配置專職安全員，每天堅持日常安全巡查，并制止各類違章違規行為。（9）涂裝作業人員佩戴好防護口罩，臨邊做好設置安全防護欄桿并設施踢腳擋板及安全網防護。（10）乙炔氧氣分開放置，配置消防器材，動火作業前嚴格實施審批手續。

4鋼箱梁吊裝質量控制要點

4.1原材料及成品進場

（1）原材料成品質量控制：本工程進場的原材料主要是鋼箱梁，頂推設備等，進場前，廠家應提供材質量合格證明文件及檢驗報告，不合格的產品嚴禁進場使用，質量部應對隊伍進場的原材料進行監督。

（2）焊接材料質量控制：本項目使用的焊接材料主要是焊條、銅焊絲、乙炔、氧氣等。焊條選擇425焊條，廠家提供材質證明。乙炔、氧氣使用正規廠家供給的合格產品。

（3）涂裝材料質量控制：涂裝材料要滿足設計要求，具備防毒、防腐蝕的安全性能，進場的涂裝材料應經過有資質的檢測機構檢測合格。

4.2鋼結構焊接

（1）電焊工持證上崗作業。（2）自檢人員必須取得相應的資格證書。（3）主板之間的焊縫應平整，無夾渣、氣泡，焊接完成后經過探傷試驗檢測，檢測合格后方可進行下一道工藝施工。

5總結

本文在鋼箱梁節段吊裝基礎上，通過對吊裝施工受力計算研究，對鋼箱梁吊裝設備選型及現場施工布置進行了分析，提出根據不同地形場地鋼箱梁吊裝設備的選型配置，為鋼箱梁吊裝施工起到一定指導作用。

參考文獻

[1]文德安，孫鵬，周樹民，等.港珠澳大橋青州航道橋鋼箱梁安裝施工技術[J].公路交通科技（應用技術版），2018，14（2）：196-200.

[2]王遠威，董軍，顧忠興.大塊件橋梁鋼箱梁免吊裝快速施工技術[J].施工技術，2014，43（23）：84-86.

[3]歐陽瑰琳，李華彬，吳健，等.紅島航道橋鋼箱梁安裝支架設計及施工要點[J].中外公路，2013，33（2）：117-121.

收稿日期：2021-08-22

作者簡介：劉文平（1980—），男，云南楚雄人，本科，工程師，研究方向：工程施工技術與管理。

Abstract： In the construction of expressway bridge， the site restriction has a great impact on the hoisting construction of steel box girder， the construction progress is often not guaranteed， and there are certain potential safety hazards. In view of this， taking the actual project as an example， this paper briefly discusses the key technology of steel box girder hoisting construction for reference.

Key words： steel box girder; Hoisting; Key construction technology