杭甬復線高速公路互通匝道橋梁小曲線小半徑大縱坡鋼混疊合梁架設施工安全管理研究

王博、孫巖

（浙江杭甬復線寧波一期高速公路有限公司，浙江寧波 315100）

1 工程概況

杭甬復線高速公路澥浦互通位于杭州灣南岸沿海地帶鎮海泥螺山圍墾區，地貌類型為灘涂地貌，局部已圍墾填陸。互通區地勢平緩，地面標高-1.5～4.0m，相對高差約5.5m，地形起伏較小，橋梁匝道位于淺海灘涂地區，鋼混疊合梁架設要依靠已搭設的海上棧橋（沿匝道投影面外側1m 通長已搭設鋼棧橋）進行吊裝施工，鋼棧橋寬度為8m 和9m，吊裝設備選型主要考慮鋼棧橋承載能力及通行寬度。A 匝道橋均為開口鋼混組合梁，結構形式有兩箱室、四箱室。鋼混組合梁結構形式分為連續鋼混組合梁形式和單跨簡支鋼混組合梁結構形式，跨徑有30m、30.14m、31m等多種，梁寬2.5m，梁高1.4m，單根梁重量分別為37t、40t 和49t。標準橫斷面寬度為10m，除第一聯為簡支梁外，其余為連續梁，鋼梁材料選用Q355D 和Q235B。

2 小曲線小半徑鋼梁架設施工安全管理

2.1 總體施工方案

A0～A2 跨為31m 簡支梁結構，其余跨段均為連續梁結構形式。吊裝時，運梁車直接到構件指定安裝位置，然后用吊機把構件抬吊至柱墩頂位置，調整完后進行構件分段處的焊接作業。對于連續梁部分需要通過落梁工藝來實現簡支結構轉連續梁結構。結合設計院文件，連續鋼混組合梁在柱墩上設置臨時施工措施，接縫位置在柱墩頂中心線向外偏移500mm處，完成簡支結構變連續結構（焊接）后，撤除臨時施工措施。鋼梁吊裝后，先橫向進行橫梁連接，完成一聯鋼梁的安裝，然后進行拼接完成簡支結構變為連續梁結構。每個匝道橋在吊裝第一片梁時，受小曲線小半徑的影響可能發生傾覆落梁，需要采用相應的安全措施。

2.2 鋼箱梁施工步驟

連續梁施工時按照以下步驟進行[1]：

第一，鋼梁在工廠完成整孔加工，將整孔鋼梁運至現場，采用2 臺履帶起重機抬吊。

第二，梁段吊裝完成后，調整梁段標高，完成梁段之間連接。

第三，填充墩頂及橫梁位置混凝土，綁扎橋面板鋼筋。

第四，遇到連續梁三連跨（四連跨）情況，先澆筑墩頂橋面板跨中混凝土，后澆筑墩頂支點混凝土。

第五，由于大部分鋼梁結構為連續梁，考慮運輸及現場安裝情況，加工時對構件進行合理分段。

2.3 A 匝道橋棧橋面施工

A 匝道橋棧橋面施工用2 臺100t 履帶吊雙機抬吊作業，本文主要分析第六聯A15～A18，其余類同鋼梁聯段A18～A21，A21～A24，A24～A27 不作分析[2]。

第1 步：2 臺履帶吊站位于A15～A16 吊裝橋位，運梁車構件1 到達指定位置，吊裝區域兩側設立安全警戒線，配備相關安全指揮人員，如圖1 所示。

圖1 2 臺履帶吊站位及構件1 位置

第2 步：構件1 起吊回轉調整，如圖2 所示。

圖2 構件1 起吊回轉調整

第3 步：構件1 水平調整到吊裝區域，如圖3 所示。

圖3 構件1 水平調整到吊裝區域

第4 步：構件1 吊裝到橋位，如圖4 所示。

圖4 構件1 吊裝到橋位

第5 步：構件2 吊裝，類同構件1 步驟方式進行，如圖5 所示。

圖5 構件2 吊裝到位

第6 步：2 臺履帶吊站位調整到A16～A17 跨橋位，完成構件3 吊裝，如圖6 所示。

圖6 2 臺履帶吊站位調整到A16～A17 跨

第7 步：構件4 吊 裝，如 圖7 所示。

圖7 構件4 吊裝

第8 步：2 臺履帶吊站位調整到A17～A18 跨橋位，構件5 吊裝，如圖8 所示。

圖8 2 臺履帶吊站位調整到A17～A18 跨

第9 步：構件6 吊 裝，如 圖9 所示。

圖9 構件6 吊裝

構件吊裝立面布置，如圖10 所示。

圖10 構件吊裝立面布置圖（單位：mm）

2.4 雙機吊裝用鋼絲繩

構件抬吊時，構件重量按49t 計算，吊裝時選用四根2m 的鋼絲繩，兩端吊點各設置在有橫向肋板的梁端頭約1m 處，則每根鋼絲繩承載力S=49×10/[4×cos（600/2）]=112kN，鋼絲繩安全拉力[S]=K×S=6×112=672kN（6 為鋼絲繩的安全系數）。

依據國家標準《鋼絲繩通用技術條件》（GB ∕T 20118—2017）選用6×61WS-FC 鋼絲繩，鋼絲繩公稱抗拉強度為1960MPa，直徑為φ44mm，其最小破斷拉力為P1=1070kN，鋼絲繩吊裝時拉力P2=[S]×1.2=672×1.2=806kN（其中1.2 為吊裝時的不均衡系數），P1＞P2，滿足吊裝要求。

2.5 吊裝卡環卸扣選擇

根據鋼絲繩計算，A 匝道橋單根構件最重約為49t，計算按最大49t 考慮可知，每根鋼絲繩承載力S=112kN，吊裝時考慮1.2 的不均衡系數，則S1=S×1.2=112×1.2=134kN=13.4t，為此，所選用的卸扣額定荷載大于13.4t 級。

綜上所述，依據國家規范《一般起重用D 形和弓形鍛造卸扣》（GB/T 25854—2010）選用極限工作載荷6 級工況25t 級，滿足吊裝要求。

銷軸直徑D=71mm＜吊耳孔徑D1=80mm；卸扣內寬W=71mm＞鋼絲繩外徑φ44mm；

L1=卸扣內長=S+D/2=160+71/2=195.5mm；L2=吊耳R+鋼絲繩外徑=125+44=169mm；綜上所述可知L1＞L2，該卸扣適用。

2.6 100t 履帶吊吊裝站位地基承載力計算

鋼箱梁運輸及架設依靠海上臨時鋼棧橋作為施工便道，吊裝施工和吊裝機械均在鋼棧橋上進行作業。澥浦互通A 匝道橋2 臺100t 履帶吊站位于棧橋橋面上，為確保履帶吊行走時的安全，履帶吊的行走路線下方要求地基承載能力滿足履帶吊行走要求，具體計算如下[3]：

棧橋面承載力計算：

履帶吊重量：F=100t（自重+配重）+2t（吊具）=102t。

吊裝重量：G=41t/2=20.5t。

單側履帶作用長度取L=6.3m，寬度取B=0.85m。

單側履帶承載面積：S=L×B=6.3×0.85=5.36m2。

單側地基承載力：（吊車重量+吊裝重量）/2/S×1.5

=(102+20.5)/2/5.36×1.5

=17.1t/m2=171kPa。

綜合上述計算可知，棧橋面履帶吊吊裝要求滿足承載能力≥171kPa。

2.7 鋼混組合梁施工安全重點及控制方法

2.7.1 吊裝過程中防止梁體扭轉變形措施

鋼梁運到預定的吊裝位置時，起重工開始拴繩扣，吊車吊點根據設計院圖紙和計算要求設置在中間橫隔處，并臨時加上橫撐，防止吊裝過程中鋼箱梁變形，并保持勻速上升，鋼梁兩端要掛上幌繩，由地面人員拉住，以避免吊裝中鋼箱梁發生扭轉、翹曲和側傾。

2.7.2 鋼梁安裝過程中支點精確定位措施

橋墩施工完成后，復核墩頂和墊石高程，并清理墩頂面雜物；鋼梁安裝前，先采用全站儀在墩頂上方進行測量放樣，確定鋼梁梁端和鋼梁中心線。放線時，注意計算鋼梁中心線和線路中線的差值及梁端線、拼接處的夾角。在吊裝就位時，配合測量工作，輕吊輕放，支墊平穩，正確就位。按設計院圖紙的鋼箱梁線形和廠內預拼形態進行線形調整，調整時以工字鋼梁腹板為基準線進行x、y、z 軸3 個方向調整，線形調整滿足設計院圖紙及預拼裝要求后，鋼梁落下支穩，才可完全摘鉤。

2.7.3 落梁過程中防止鋼梁變形措施

砂箱位置定在箱梁底支頂中心線處，砂箱布置時，砂箱中心點需與鋼梁下方起支頂加固點縱向、橫向中心點相互重合，砂箱豎向垂直、千斤頂上平面橫向水平。確保鋼梁底能夠承受反力，落梁時穩定、可靠。同時，增大砂箱頂面與鋼梁底板接觸面的鋼板受力面積，減少受力引起的變形。

2.7.4 超大、超重構件的吊裝作業安全管理

（1）設備、工具

根據施工方案和構件吊裝計算書，選擇設備證件齊全，出廠年數短且機況較好的設備，鋼絲繩、吊環、吊具使用前，做好外觀質量和焊縫、焊點的檢查工作，鋼絲繩的選用必須滿足規范和構件計算書中的要求，確保安全系數符合要求。

（2）吊裝作業

吊裝作業的起重指揮人員、起重操作司機分別持Q1、Q2 上崗證，根據方案和受力計算要求使用吊具和吊索，在吊裝作業區應拉設警戒線，所有與施工無關的人員禁止進入施工現場，在作業區實施吊裝過程中，應安排監護人員隨時對作業區四周進行巡查，防止警戒線脫落等原因引起安全事故。

2.7.5 吊裝前的安全防護管理

構件吊裝前應做好檢查防護工作，吊裝前在吊裝區域拉設警戒線，并有專人負責，負責人員要穿戴醒目的標識。吊裝前還應該對吊索具進行檢查，保證構件的安全吊裝。

正式吊裝之前，為保證吊裝過程的安全性，應進行試吊。在試吊之前，應完成以下工作：

一是所有結構的底部與胎架連接處無焊接部位，已完全和胎架脫離。

二是臨時吊耳已按施工方案要求正確安裝，且焊接質量可靠。

三是吊裝鋼絲繩及卡環符合吊裝要求。

四是捆綁鋼絲繩滿足捆綁要求。

五是吊車站位處地基滿足吊裝要求。

六是吊點是否為垂直行進。

七是構件垂直吊裝路線無障礙物。

八是協助吊裝人員是否就位。

九是提升過程中是否設置監控點，監控人員是否就位。

十是吊裝區域是否拉設警戒線，是否安排安全監護人員。

十一是參與提升人員所用對講機是否正常。

十二是待構件脫離運輸車輛（胎架）后靜置10min，在靜置期間，對于結構的變形及吊車支腿處地基進行觀測、吊裝鋼絲繩及卡環進行檢查。在試吊過程中，如果一切情況正常，即可開始正式的吊裝。

2.7.6 高空作業平臺、掛籃的安全措施

由于現場中橫梁與兩根主梁之間通過焊接連接，中橫梁高度約2m，為方便施工人員操作，在調整及焊接時，需在連接位置掛設施工操作平臺，施工平臺為可移動式平臺，平臺用角鋼焊接而成。平臺上部彎鉤，掛設在主梁頂部栓釘上，掛設之前，應把栓釘一周圍焊，使焊肉加大，保證受力時的安全。在操作平臺掛設完畢后，用鐵絲把栓釘和平臺掛鉤綁扎在一起，防止由于晃動使平臺掛鉤處出現栓釘滑落。

為保證在施工中操作工人的安全，操作平臺三個面應進行安全維護，內部操作面應設置踢腳板，底部用木模板或者鋼絲網鋪設，工人在操作平臺中施工時，還應佩戴安全帶，且安全帶不能掛設在操作平臺上，應掛設在主梁頂部的栓釘上，在掛設之前應加大栓釘焊肉，在滿足安全的情況下，再把安全帶的掛鉤掛設在栓釘上。結合現場情況，平臺尺寸為：下部施工平臺長800mm，寬度600mm，高度700mm，掛鉤至平臺底部約2000mm，平臺主材料采用角鋼∠30×30×4。由于平臺前面需要在外部操作，為保證施工安全，在底部側面安裝踢腳板，踢腳板高度不小于200mm。為保證平臺自身安全可靠，角鋼采用焊接，焊接采用對接焊縫或者角焊縫焊接，焊接處保證焊縫焊接質量。為防止在施工過程中平臺晃動，在平臺正前面立桿掛架上焊接防晃動支架，支架和主梁不焊接，支架端部用橡膠墊保護，避免傷害主梁鋼板外表面。

3 結語

互通匝道小曲線小半徑鋼混疊合梁架設施工存在環境復雜、施工場地限制且安全控制要求高等難題，本文從架設方案選擇、吊裝設備選擇、吊裝鋼絲繩選擇、吊裝卡環卸扣選擇、安全吊裝拼接技術方案、鋼混組合梁施工安全重點及控制方法等方面進行了論述，為今后類似環境鋼箱梁吊裝施工提供參考。