預制墩柱蓋梁在復雜交通條件下施工技術研究

劉剛LIU Gang

（中鐵二十五局集團有限公司中原區域指揮部，濟南 250000）

0 引言

隨著我國經濟和社會的飛速發展，城市人口越來越多，城市規模也在不斷擴大，原有的城市交通設施已不能滿足人民群眾的需求，因此很多城市陸續在城市交通設施方面進行改擴建。由于市區交通較為繁忙，很多道路改擴建需要占路施工，為降低對市區道路通行的影響，設計單位和施工單位采取多方措施來解決這一難題。在濟寧市內環高架及連接線項目—任城大道（西外環至寧安大道段）項目中，為減少對施工區域交通通行的影響縮短施工周期，將新建橋梁墩柱蓋梁設計為預制蓋梁。但由于預制蓋梁屬于較為新型的施工技術，對蓋梁的拼裝精度提出了很高的要求，同時由于蓋梁自重較大，在吊裝過程中存在很高的安全風險。為確保預制蓋梁能夠安全順利的吊裝施工，同時滿足相關質量要求，項目部對蓋梁吊裝過程中的各項工序進行嚴格把控。通過一系列措施，不但有效縮短了蓋梁施工工期，大大降低了對周邊交通線路的影響，保證了周邊交通的安全運行，而且施工完成的蓋梁質量也滿足要求。通過現場實際應用，該預制墩柱蓋梁在復雜交通條件的施工工藝及相關技術在施工中取得很好的效果。

1 工程概況

濟寧市內環高架及連接線項目—任城大道（西外環至寧安大道段）全長11.8km，主線高架橋西起任城大道/新華路（RK22+721），東至任城大道/建設路（RK26+140），長約3.42km，橋面面積約9.673 萬平方米，標準橋寬25.6m，平行匝道標準橋寬8.75m。主線高架橋經南張街道楊甄莊、李營街道白王莊、黎寨村，東至任城大道建設路（RK26+140），長度約3.4km，主路高架在任城大道上采用整幅式高架布置于老路中央分隔帶。主線高架分別與濟安橋路、心酒路、環城西路、古槐路、岱莊路、共青團路、建設北路交叉。主線高架橋及匝道上部結構采用預制預應力混凝土小箱梁，吊裝施工。下部結構中蓋梁采用大挑臂預應力混凝土倒T 形截面形式，本標段橋梁蓋梁包括：標準蓋梁及異形蓋梁；標準蓋梁為A 型、AT 型、B 型、C 型、D 型與N 型，異形蓋梁包括：E 型、F1 型、F2 型、MD1 型、MD2 型。A 型蓋梁共73 榀，采用預制拼裝施工，N 型蓋梁共28 榀采用預制拼裝施工，其它蓋梁共38 榀均采用現澆方式進行施工。

2 周邊交通環境狀況及應對措施

本工程施工區域位于濟寧市任城大道新華路至建設路，既有道路原設計寬度為58m（5m 非機動車道+4m 機非分隔帶+16m 機動車道+8m 中央分隔帶+16m 機動車道+4m 機非分隔帶+5m 非機動車道）。吊裝作業過程中，履帶吊占位在既有道路上，對既有道路進行分段實行全幅封閉，由于該道路屬于城市主干道，車輛通行量大，交通環境復雜，在施工過程中對周邊通行車輛造成較大影響和安全隱患。在蓋梁施工過程中，由于需要對道路進行限時分段封閉會影響周邊交通通行，尤其在交叉路口區段位置影響范圍進一步擴大，因此必須要對施工機械進行合理布置，各項施工工序周期進行認真籌劃，尤其是吊車起吊安全性能驗算要滿足有關規定，防止在吊裝過程中產生吊車傾覆，鋼絲繩斷裂等事故的發生。同時在蓋梁吊裝過程中為確保蓋梁擺放位置穩定防止產生傾覆，對臨時支墩的安裝要求必須進行嚴格控制。蓋梁的后澆帶施工質量更是直接影響后續蓋梁整體穩定性，除了采取必要措施對施工質量進行把控外，還需要嚴格控制施工時間，防止在施工過程中對周邊交通產生影響。

3 預制蓋梁總體吊裝方案

A 型蓋梁總尺寸為25.3m×3.1m×3.5m，分兩節進行預制拼裝，單節預制長度為11.65m，重量為186.1t，中間2m為后澆段。A 型蓋梁立柱高度介于7.0m～9.6m，N 型蓋梁總尺寸為8.45m×3.1m×3.5m，整體預制吊裝，單榀蓋梁重量為104t。N 型蓋梁立柱高度介于1.4～7.4m。

蓋梁吊裝作業時蓋梁外側搭設臨時支墩，采用1 臺260t 履帶吊和1 臺300t 履帶吊共同架設，為保證作業空間，對既有道路臨時全幅封閉。架設作業時兩履帶吊占位在既有道路側與既有道路垂直，260t 履帶吊占位既有路面上，吊裝蓋梁端部側；300t 履帶吊占位在道路內側，行駛在既有路面與既有中分帶上，履帶吊起吊蓋梁中心側。（圖1）

圖1 蓋梁吊裝吊車占位圖

4 蓋梁吊裝關鍵施工技術

4.1 總體施工工藝流程

施工準備→蓋梁運輸→蓋梁試吊→蓋梁試吊拼裝調整→拌漿、立柱頂面坐漿→安放抱箍→架梁蓋梁正式拼裝及調整→蓋梁柱頂套筒壓漿→后澆帶底膜安裝→波紋管連接與穿束→后澆帶鋼筋綁扎→后澆帶側模安裝→后澆帶混凝土澆筑→混凝土養護→預應力張拉及壓漿。

4.2 墩身立柱預埋鋼筋校核、吊點切割

在蓋梁吊裝前應對預埋鋼筋進行調直，同時對預埋鋼筋間距和位置進行測量復核。復核定位架采用與立柱、蓋梁預制定位同圖紙加工制作，定位架的空洞直徑與蓋梁預埋套筒直徑偏差控制在2mm 以內。將定位架水平套入調整后的立柱鋼筋上檢查預埋鋼筋的垂直度和間距。割除立柱頂端吊點，用鋼絲刷對預埋鋼筋進行除銹處理，并將雜物清理干凈。

4.3 調節鋼板安放

A 型蓋梁立柱頂安放2 個調節鋼板，N 型蓋梁立柱頂安放4 個調節鋼板，鋼板基準厚度為2cm，平面尺寸20cm×20cm，通過調節鋼板的厚度確保所有墊塊鋼板在同一水平面上。調節鋼板安放到位后用水準儀測量墊片頂面高程，根據高程數據大小進行不同厚度的鋼板安放，然后再測量鋼板高程，與設計高程的偏差控制在±5mm 以內；最后用水平儀對鋼板頂面進行找平，要求同一墩頂的鋼板頂在同一平面內。

4.4 臨時支墩搭設

A 型蓋梁吊裝臨時支墩采用格構式臨時支墩，支墩體系高度在5.5～8.0m 之間，支墩由6 根壁厚為4.5mm的DN125 焊接鋼管組成，鋼管之間采用[10 槽鋼進行焊接聯系。為便于支墩拆裝標高調整，支墩采取分節制作，標準節高度為2.0m，調整節高度分0.1m、0.2m、0.5m 和1.0m 四種，每節支墩之間通過矩形法蘭連接，0.1m以下高度調節通過砂筒進行。支墩頂部設置雙拼I36a 橫分配梁，設置三拼I36a 主梁，工字鋼頂部與蓋梁之間對稱設置兩個調節砂筒，砂筒距中1.0m。為保證砂筒與蓋梁底部接觸嚴密且不損害蓋梁底部砼表面，砂筒與蓋梁之間設置楔形鋼板及1cm 厚木模板。（圖2）

圖2 臨時支墩結構示意圖

4.5 蓋梁吊裝

蓋梁吊裝時采用兩臺履帶吊共同抬吊，一條履帶吊在立柱左側，另一臺履帶吊在立柱右側進行吊裝。吊裝時為保證其安全性，采用專用吊具配合吊裝，吊具上端設置2個吊孔，下面設置多個吊孔，吊裝時根據吊點間距，調整吊孔位置。首先將蓋梁運輸車停靠在立柱側面既有道路上，兩臺履帶吊分別采用吊具鋼絲繩垂直扣住蓋梁兩端的兩個吊點，將蓋梁同步慢慢起吊，然后撤走運輸車，然后300t履帶吊起吊后一邊后退，一邊旋轉，260t 履帶吊配合旋轉，慢慢將蓋梁吊起超過立柱頂部預留鋼筋的高度。待整個蓋梁旋轉90°后，對準立柱緩慢開始下放，下方過程中由專人觀察蓋梁底部是否接觸鋼筋、鋼筋是否進入到套筒內，發現立柱鋼筋未進入套筒、觸碰蓋梁底立柱停止下落。當立柱預埋鋼筋全部插入蓋梁套筒內時，分級卸力。當蓋梁下放到位后，每臺履帶吊預留200kN 吊力，然后進行蓋梁坐標位置調整[1]。（圖3）

圖3 雙機起吊蓋梁吊裝示意圖

4.6 蓋梁后澆帶施工

蓋梁后澆帶采用吊模系統進行施工，吊模模板及懸吊系統由模板廠家加工生產，首先將懸吊系統的上半部分對稱擺放后澆段兩側的背墻上，調節好兩側可調底托使橫梁水平且背墻頂面接觸。然后采用25t 汽車吊吊住底模系統底部主梁四個角，平行將底模部分吊至已架設蓋梁底下20cm 處，將四個φ25 的精軋螺紋穿過上橫梁吊孔并臨時擰緊螺帽固定。最后同時拉起4 個手拉葫蘆，使底模與蓋梁底接觸緊密，擰緊上部精軋螺帽，底模懸吊系統安裝完成。待后澆帶鋼筋、模板及預應力管道安裝完畢驗收合格后方可澆筑混凝土，混凝土初凝后對混凝土進行覆蓋灑水養生，保證混凝土表面經常處于濕潤狀態，蓋梁混凝土養護時間不少于7 天。

5 蓋梁吊裝受力計算

5.1 起重機選擇計算

本項目半榀A 型蓋梁重量為186.1t，單套吊具重量約3t。吊裝相對高度為11m。A 型蓋梁吊裝時選擇1 臺XGC300-Ⅰ履帶起重機及1 臺QUY260 履帶起重機，雙機抬吊卸車、裝車。XGC300-Ⅰ履帶式起重機臂長選定為31m，最大作業半徑為10m，其額定起重量為162.6t。通過查詢相關資料[2]，QUY260 履帶起重機起重臂長30m，最大作業半徑為10m，其額定起重量為125.4t。

A 型蓋梁吊點設置在墊石位置，如圖4 所示。

圖4 蓋梁吊點設置位置圖

以吊點1 為支點進行力矩平行分析：

即：

吊點2 的拉力F2=776.3kN

吊點1 的拉力F1=186.1×10-776.3=1084.7kN

按履帶式起重機帶載行走時蓋梁最大重量來驗算。

XGC300-Ⅰ履帶式起重機吊鉤負載計算公式如下：

Q1=（F1+q）/K1=1592.4kN＜1626kN 符合現場吊裝要求。

式中

F1—起吊端的分配重量；F1=1084.7kN；q—吊具重量，q=30kN；K1—帶載行走時不均衡系數，K1=0.7。QUY260 履帶起重機吊鉤負載計算公式如下：Q2=（F2+q）/K1=1151.8kN＜1254kN 符合現場吊裝要求。

5.2 起重鋼絲繩受力計算

本工程蓋梁吊裝鋼絲繩選擇6×36、直徑為72 碳纖維芯鋼絲繩，蓋梁靠中心端承受力最大，由2 根鋼絲繩承擔，每根鋼絲繩受力為F1/2=542.4kN。根據《簡明施工計算手冊》P803 頁，鋼絲繩的容許拉力為：

式中：

S—鋼絲繩的容許拉力（kN）；α—考慮鋼絲繩之間的不均勻系數，對6×36 鋼絲繩取0.82；Pg—鋼絲繩的破斷拉力總和，根據《粗直徑鋼絲繩》GB/T20067-2017 附錄A，Pg=3030×1.212=3260.3kN；K1—鋼絲繩使用安全系數，吊索鋼絲繩安全系數為5。

6 安全質量保障措施

①進入施工現場的特種設備需持有國家相應制造許可證的生產單位制造并符合安全技術規范，設備安全技術檔案齊全完好。報驗合格后，項目部安全部在機械設備明顯位置粘貼驗收合格標識牌，投入使用，并建立特種設備臺帳。②支撐體系投入使用前，應由項目部組織驗收，檢查現場實際搭設與方案的符合性，支撐體系基礎應平整、堅實，經試驗檢測滿足承載力要求[3]。③吊裝作業前必須進行技術交底，全體作業人員必須熟知吊裝方案、指揮信號、安全技術要求及起重機械的操作方法。

7 結束語

通過對蓋梁吊裝過程中的各項工序進行嚴格把控，不但有效縮短了蓋梁施工工期，大大降低了對周邊交通線路的影響，保證了周邊交通的安全運行，而且施工完成的蓋梁質量也滿足要求。通過現場實際應用，該預制墩柱蓋梁在復雜交通條件下施工所涉及的相關技術在施工中取得很好的效果，也為后續類似施工提供了借鑒和參考。