城市繁華地段鋼結構天橋空間桁架高空吊裝工程技術

劉家哲, 徐 蕓, 徐 蔭, 柴培華, 鄭澤龍

(1. 九江學院建筑工程與規劃學院，江西九江 332005；2. 中交一公局集團有限公司, 北京 100024)

1 工程概況與吊裝工程特點

工程位于某市中學校門西側，與既有道路正交，連接中學和市圖書館，是某市商業與校區一條重要的城市干道，車流密集。沿線兩側都是住宅區或商業區，道路交通車輛較多，天橋鋼結構施工采用封閉整條道路進行施工(圖1)。

天橋全長36 m，橋面總寬6 m，墩頂平臺左右兩側分別設置接地人行梯道4個，梯道寬3.5 m；九江一中側每端梯道總長19.3 m，共長38.6 m；九江市圖書館側西側梯道長26.7 m，東側梯道長19.3 m，共長46 m。主橋總長29.0 m，計算跨徑28.0 m，矢高5 m，矢跨比1/5.6。主桁橫向間距5.7 m，上、下弦分別位于半徑為21.56 m和600 m的圓曲線上。

圖1 人行天橋工程效果圖

上弦即拱肋之間設置共4道橫撐，下弦桿之間設置正交異性橋面板天橋兩端各設置2個人行梯道，坡度均為1∶2，共2個梯段。鋼橋墩主橋橋墩墩身直徑φ1.25 m，壁厚28 mm，內灌微膨脹混凝土；墩頂與鋼平臺直接焊接；墩底設置2.5 m×5.2 m×1.8 m承臺，承臺下設2根φ1.2 m樁基。梯道橋墩墩身直徑φ0.6 m，壁厚24 mm，內灌微膨脹混凝土；墩頂設蓋梁，其上設支座墊石。本天橋吊裝工程包括鋼主梁現場的整體吊裝、橫撐和橋面系的安裝、鋼橋墩的安裝等等，其鋼桁拱0.3 m×5.45 m×29 m、21.27 t、2片。

(1)鋼桁拱各桿件間的連接采用了焊接，桁架精度要求高，拼裝難度大。

(2)天橋鋼桁拱采用臥式運輸至現場，重量達21.27 t，長達28.9 m，臥放梁寬5.45 m，為超長超寬構件運輸，且在市內道路上運輸，運輸難度大。

(3)單片鋼桁拱整體運輸至現場需要翻身后，再進行吊裝，整片鋼桁拱起重噸位大，且構件尺寸大，翻身吊裝的施工難度大，且單片鋼桁拱的結構斷面的寬度為0.3 m，高達5.45 m，其單片安裝后的側向穩定性差，吊裝施工難度大。

(4)現場焊接節點多，焊接工程量大、高空作業施工難度大。吊裝現場工種多樣、工序繁多。

(5)封閉交通，對交通影響大，且需保證一中開學前完工，施工工期緊張，施工現場條件較差。

2 吊裝現場總體平面布置、總體要求

施工場區嚴格按核定范圍封閉，作好安全防護以確保行人及車輛安全暢通。施工準備階段應完成復核測量控制點坐標、高程，接引施工測量控制樁，進行定位放線、公共設施防護、材料采購檢驗以及臨時設施的布置等等措施工作。考慮到工期緊、交通流量大等特點，為降低現場的焊接工作量，縮短現場工期和減少交通的影響，采用工廠進行鋼墩柱分節段制造和鋼桁拱整片制造，鋼桁拱臥放運輸至現場，采用1臺130 t的汽車起重機進行安裝主橋鋼桁拱片和鋼墩柱節段2，其余構件采用25 t汽車吊進說行安裝。總體施工順序為工廠加工制造鋼桁拱片，鋼墩柱節段，橫撐，橋面板，梯道等，運輸至現場，然后在橋位處進行安裝焊接工作。總體安裝順序為先安裝主橋和梯道鋼橋墩，然后再安裝主橋單片鋼桁拱，再安裝橋面系和拱肋之間的橫撐，最后安裝梯道和附屬結構。

3 人行天橋上部結構的吊裝

人行天橋上部結構采用鋼桁拱整片吊裝，其安裝總體順序為先安裝一側鋼桁拱片，并采用固定支架進行定位固定，再安裝另一側鋼桁拱片并固定，然后再安裝2個拱肋之間的4根橫撐，最后進行橋面系的安裝。

3.1 鋼桁拱片整體吊裝

對于單片鋼桁拱重21.27 t，采用1臺130 t的汽車吊吊裝。鋼桁拱上焊接2個吊耳，吊耳焊接在拱肋節點處，且在鋼桁拱中間位置設置2 t的捯鏈葫蘆，以確保鋼桁拱的翻身和起吊過程中的穩定。其汽車起重機站位布置見圖2～圖5。

圖2 天橋第1片鋼桁拱吊裝汽車起重機站位縱橫斷面(單位：mm)

圖3 天橋第1片鋼桁拱吊裝汽車起重機站位平面(單位：m)

圖4 天橋第2片鋼桁拱吊裝汽車起重機站位縱橫斷面(單位：mm)

圖5 天橋第2片鋼桁拱吊裝汽車起重機站位平面(單位：m)

3.2 鋼桁拱側向穩定支架

為了確保鋼桁拱安裝過程中的穩定，全橋共設置2個固定定位支架，支架采用φ325 mm×6 mm的鋼管支架組成，支架之間連接系采用[20槽鋼，在上弦桿下放采用雙拼[20槽鋼與鋼管立柱焊接，在雙槽[20鋼管上焊接限位固定牛腿，牛腿固定上弦桿，避免整片鋼桁拱偏位。支架各結構之間連接采用焊接，每根立柱與地面采用4根膨脹螺栓錨固。固定定位支架在單片鋼桁拱安裝就位后，即采用固定位支架固定，待橫撐和部分橋面系施工完成后方可拆除。其支架布置見圖6。

圖6 鋼桁拱側向穩定支架(單位：m)

3.3 鋼桁拱拱肋橫撐及橋面系安裝

主桁上弦拱肋之間共設4道橫撐，橫撐采用φ219×10 mm無縫鋼管。單根橫撐重0.28 t。橫撐采用1臺25 t的汽車吊進行吊裝，其吊機站位布置見圖7。施工中橫撐安裝完成至少3根后，方可拆除固定定位支架，再進行橋面系施工。

圖7 中鋼橫撐汽車吊站位平面布置(單位：m)

3.4 鋼結構現場安裝的測量

全面復核人行天橋下部結構的測量控制網、細部軸線、標高，根據總包提供的控制點及主軸線點，在建筑外圍地面布置水平面高程、軸線控制點，高程點、軸線二點合一。監控點布置見圖8。根據現場標高基準控制線,進行校核，誤差在±3 mm之內，然后根據復核結果設立鋼結構安裝高程控制點。鋼桁拱下弦桿中心線在水平面上投影為2條直線，故直線度的控制從下弦入手。

3.5 鋼桁拱臨時固定定位支架變形監測

鋼桁拱臨時固定定位支架應力比較小，但不意味不進行變形監測。鋼桁拱臨時固定定位支架是本工程關系工程全局的重要措施，支架制作質量、加固的可靠度，除了在各工序中嚴把質量關外，很難找出節點強度薄弱點。對于支撐柱來說，這些強度薄弱或加固不可靠的問題都會隨著支撐架緩慢加載而反映在支撐架變形上。因此支架變形監測是保證支架安全最有效的措施。

圖8 桁架直線度測量示意

4 結束語

(1)雙機抬吊、空間桁架分片、橋墩分塊的吊裝方案可大大節約運輸成本，減少運輸裝卸中的變形和損壞，并能有效地節約工期。根據城市坐標，在現場做好測量控制點并保護，全面細微地全過程監控鋼桁拱的焊接線型，才能確保工程施工的進度。

(2)大型機械的布置和工程測量控制以及交通導行是人行天橋吊裝的重中之重。通過對汽車起重機站位進行分析，根據結構的平面布置，鋼桁拱的位置分布情況，鋼桁拱的起重重量，確定起重機的平面位置，選定汽車起重機，才能保證汽車起重機的布置能夠滿足現場施工。

(3)通過設置固定定位支架對已安裝好的單片鋼桁拱進行固定，且待2個拱片之間的橫撐安裝完成后再拆除固定支架，才能確保整個鋼桁拱片在安裝過程中的穩定。

(4)鋼桁拱超長超寬構件的運輸；鋼墩柱、鋼桁拱的安裝位置精度控制和側向穩定性控制；鋼桁拱與橫撐、橋面系等構件之間的焊縫質量控制；搭設活動爬梯的安全控制等等。

(5)鋼桁拱的側向穩定性控制、鋼桁拱的起重吊裝安全、鋼墩柱的起重吊裝安全、人行天橋施工作業對周邊交通的影響控制是分析選擇本鋼結構天橋吊裝方式主要依據。