大跨度跨渠桥双层梁吊装技术——以南水北调中线穿黄一期工程石化路桥梁为例

刘本江

中国水利水电第十一工程局有限公司 河南 郑州 450000

1 概述

石化路跨渠桥桥型布置为20m+6×30m+20m，桥全长227.15m，位于输水渠道约桩号3+190.0 0处，与明渠斜交45°角。上部采用装配式后张法预应力混凝土Ⅰ形梁，下部结构为桩柱式墩台，桥墩采用φ1.8 m双柱式墩柱，基础采用φ2.0 m钻孔灌注桩。两侧桥台均采用2根φ1.5 m钻孔灌注桩基础。在主桥墩柱间设置管道桥层，管道桥宽4.4 5m，管桥上敷设两条输水管线，管道桥单跨采用3块预制先张法预应力混凝土空心板梁组成，管道桥共6跨，全长180m。

该桥结构特点为上下双层结构，上层每跨为5片Ⅰ形梁，下层为3片先张法预应力混凝土空心板梁。预制梁分为三种，一种为30m长Ⅰ形梁，梁高1.8 米，单片重量49吨，数量30片；第二种为20m长Ⅰ形梁，梁高1.2 米，单片重量22吨，数量10片；第三种为30m长混凝土空心板梁，梁高1.3 米，单片重量53吨，数量18片，全桥共58片预制梁。吊装高度，即地面距桥墩盖梁最大高度约20米。现石化路跨渠桥下部结构将于3月底完成，上部结构桥梁体预制、预应力张拉已施工完成，施工道路平整压实完毕，具备装配施工条件。

桥梁吊装将采用运梁车运至现场，汽车式起重机吊装。因现场为黄土地质比较松软且地下水位高，承载力难以保证自重较大的大吨位汽车吊运行。为确保施工安全稳妥，我们经现场实地勘察，结合先期在该标段河沟北桥，以及其他工程同类型桥梁的实践经验，采用2台100吨(备用汽车吊为130吨)吊车抬吊的方案进行吊装，安全系数较大，实践也证明较为可行、可靠。故拟采用两台QY100K汽车吊抬吊安装。

2 编制依据

⑴ 南水北调一期穿黄工程Ⅰ标南岸工程土建及设备安装合同文件（合同编号：ZXJ/SG/CH-003）；⑵ 黄河勘测规划设计有限公司：石化路跨渠桥施工图（图号：CH-I-SHL-00～86）；⑶《公路工程技术标准》（JIG B01-2003）；⑷《公路桥涵施工技术规范》（JIJ041-2000）；⑸建筑机械使用安全技术规程（JGJ33－2001）；⑹设计交底及其他相关规范、规程、评定标准；⑺现场实际情况。

3 施工布置

Ⅰ型梁在河沟北预制厂和石化路预制厂预制、储存。桥梁在河沟北预制厂垂直运输采用现有两台龙门吊；在石化路预制厂用两台QY100K（100t）汽车吊配合装车，采用斯太尔重型牵引车挂炮车运梁至现场。

先张法空心板梁在距现场30公里的先张梁场进行预制并运输。

现场吊装采用两台QY100K（100t）汽车吊。基于此，已对施工道路及场地等进行修整，并将根据需要随时使用现场机械进行配合场地道路的修整。

3.1 施工道路

施工道路主要利用场内2、5号公路、现有下渠路及马道、南岸进场公路。

⑴ 场内2号公路。新建道路，沿渠道左岸全长及进口建筑物边坡顶部布置，路面为泥结碎石。⑵ 场内5号公路。与进场公路相接，为原石化路部分路段（包括石化路跨连接明渠临时改线段），路面为沥青混凝土（施工区内为泥结碎石）。⑶ 下渠道路。利用石化路跨渠桥部位开挖及浇筑期间预留的下渠道路，路宽7.5 m，坡度不大于10%。路面采用原土压实，经长时间重车碾压，部分路段采用石碴及灰土加固稳定。本次运梁需对道路出入口部位进行顺直处理，保证运梁所需转弯半径。⑷南岸进场公路。南岸进场公路主要用于空心板梁的运输，路面为沥青混凝土，进场后再通过下渠道路运输至安装现场。

3.2 吊装场地

⑴ 对于0-①、①-②、⑥-⑦、⑦-⑧跨桥梁，吊车位于高程130平台进行吊装；⑵ 对于②-③、③-④、④-⑤、⑤-⑥跨桥梁，吊车位于高程120m平台进行吊装；

因3、4、5#桩基及墩柱施工需要，我部对此部位进行了开挖，开挖底高程为103m，在墩柱高程上升至120m以上后，重新进行了该部位的回填。另外，在吊装前10天将对场地进行再次平整、压实，局部松软地方换填灰土，以满足大梁吊装需要。

4 吊装准备

⑴ 凡参加施工的人员都需熟悉图纸，了解“I”梁及空心板结构尺寸、重量，并明确其吊装位置和顺序，根据实际情况，准备好施工工具及材料。⑵ 根据图纸要求，对桥墩上需放置桥梁板的垫块及支座进行验收。验收时须检查其标高、尺寸及位置与设计标高、尺寸及位置是否相符，验收后进行放线。⑶ 桥梁安装前，清除物件上的污垢、泥土等杂物，并对物件的编号、吊装点、安装尺寸进行认真的检查。检查符合要求后，再在梁体两端及盖梁垫块上放出支座纵、横中心线及定位控制点，以便下一步找平、找正。⑷ 认真勘察现场，对影响吊装和运输的各种障碍物清除干净，对于凹凸不平的路面予以平整。⑸ 召开施工前工作会议，及时了解工作要领，对预制梁在运输吊装过程容易出现的问题加以重点防护，在高空作业中，施工人员要注意人身安全，防止坠落、挤伤等恶性事故的发生。

5 桥梁运输

预制梁采用斯太尔重型牵引车挂炮车运输。

梁场内采用两台龙门吊或汽车吊起吊，挂好钢绳扣后，两台吊车均匀受力提升，拆除梁体存放时的临时支撑。钢丝绳与梁底棱角接触处，采用必要的保护措施，防止钢丝绳被割伤。

将预制梁吊离地面约20-30cm，静置一段时间后，确定吊车、钢丝绳扣、卡环等各种受力起重索具安全可靠后，方可正式起吊。

空心板梁运输时，梁体两侧应焊制挡板，填充木料等物使梁体固定牢靠，防止运输时产生滑移。“I”梁运输时，制作专用工具，焊接槽，加以固定。

运梁车在道路上匀速行走，行驶速度不大于15Km/h，运输过程中由指挥车引导，对道路进行封闭。

6 桥梁吊装

6.1 吊装设备

⑴ 起重量空心板梁与30m“I”梁重量一样均为50t左右，且起吊高度较“I”梁低，故仅做30m“I”梁起重计算。

30m“I”梁经计算重量约为48.8 T，加索重，重量约为50t，单个吊车起重量应大于25t，考虑两台吊车抬吊起重降低系数0.8 ，则单台吊车起重量按31.2 5t。当采取一定的有效技术措施（如按起重机实际超载试验数据、增加配重、改善现场施工条件等），吊车起重量可提高10%左右，即单台吊车起能力应大于28.4 t。

⑵ 起重高度

轴线③-⑤吊装高度最大，按该轴线考虑：

H≥h1＋h2＋h3＋h4＋h5

式中

h1——安装支座表面高度，按挡块上表面，为16.8 8m；

h2——安装间隙，取0.2 5m；

h3——梁体高度，1.8 m；

h4——吊索高度，吊索和梁体顶面夹角按75°考虑，为0.2 5×tg75°＝0.9 m；

h5——吊钩至臂杆中心安全高度，取2.0 m。

则H≥21.9 m。

⑶ 臂杆长度

其中hb为起重臂底铰至停机面高度，1.5 m；

α为起重机仰角，一般为70°～77°，按仰角70°计算，则L应大于21.7 m，同时臂杆应满足与盖梁之间水平安全距离要求，因吊索距梁段1m左右，已在盖梁以外，吊车侧向（稍偏向跨中方向）站立，盖梁不会对起重臂产生干扰。

⑷ 吊车型号

采用两台全新QY100K汽车起重机吊装，吊车最大起重量100t，整机全长：15.2 3米，整机全宽：3米，整机全高：3.8 6米；支腿距离：纵向：7.5 6m，横向：7.6 m。根据吊车特性表，吊车臂长26m，幅度为9m时，起重量为30.8 t，吊车臂长30.4 m，幅度为8m时，起重量为31.1 t可满足吊装要求。

⑸ 吊装用钢丝绳扣的选择

单根钢丝绳受力S=Q/n÷sinα

式中：Q—桥梁重量50吨

n—钢丝绳扣根数，4根；

α为钢丝绳与梁顶面夹角，取90°。

代入公式：S=50/4÷sin90°=12.5 吨

选用两根直径52mm，6×37钢丝绳作为吊装绳扣，其破断拉力为140.5 t（查表计算得），使用安全系数K=140.5 ÷12.9 =10.9 ，满足安全系数要求。

6.2 吊装施工程序

石化路跨渠桥拟计划从左岸向右岸依次吊装，考虑道路问题，将①-②跨做最后吊装，吊一孔移一孔，最后封顶，也可在吊装过程中可根据现场实际情况做合适的调整。每跨吊装顺序根据吊车站位自远向近吊装（自上游向下游或自下游向上游）。双层梁先装上层2片后，再装下层2片，交叉进行。

6.3 吊装施工

6.3 .1 支座安装

吊装梁体前对槽台（槽墩）及支座垫石和橡胶支座标高进行复核，确认无误后放出支座中心线及每块梁体边线、端线，同时在临时支座上标注好中心线，以保证支座及梁体位置正确。

6.3 .2 吊车就位

吊车位置由专业起重工根据现场情况指定，场地应平坦结实，并与坡顶保持安全距离。作业前，应全部伸出支腿，并在支腿下垫钢板，支腿定位销必须插上。调整支腿必须在无荷载时进行，并将起重臂转至正前或正后方可再行调整，作业中严禁扳动支腿操作阀。

6.3 .3 荷载试吊

应就吊车停放位置进行荷载试吊，也可根据吊车性能及与吊点位置关系判定吊车停放位置是否满足吊装要求，如不满足应适当调整。

6.3 .4 桥梁吊装

⑴ 吊装方法

由于现场场地狭窄，存在高差，吊装难度较大。经比较拟采用以下方法：

方法一：运梁车运梁至现场，使炮车头尾尽可能靠近排架，如难以回转，则尽可能使车头停放到位，而车尾由吊车吊起向墩柱靠近，该过程可多次重复，直至停放至的理想位置。之后吊车支立到位，两车同时起吊，运梁车退出，两吊车同时抬吊至安装位置。

方法二：梁体运至现场，调方向，使炮车靠近墩柱。吊车1（靠近⑧桥台）吊起梁尾，向跨中方向转臂，同时梁车配合后倒，直至梁尾转至吊车2（靠近墩柱⑦）幅度范围，吊车2挂吊索，吊车1摘钩，吊车2向墩柱⑦方向转臂，同时梁车配合后倒，直至梁头倒至吊车1幅度范围，吊车1挂吊索，两吊车同时运行，把梁吊至安装位置。

方法三：梁体运至现场，调方向，使炮车靠近排架。两车同时起吊，如吊车难以一次将梁体停放到位，可在梁体起吊后，将梁体一端临时停放到排架或坡顶临时支座上，另一端保持起吊。将停放端摘钩，吊车挪位至理想位置，然后再次起吊停放，该过程可多次重复，直至梁体停放至的理想位置。

吊装可根据部位、地形等条件使用上述三种方法，也可混合使用。

⑵ 梁体起吊

梁体起吊吊点距梁头1m以内，“I”梁采用兜底吊，空心板梁采用吊环。主索采用52mm6×37钢丝绳，钢丝绳与梁体接触部位增设钢板、方木等防止钢丝绳对梁体损伤。考虑到防止“I”梁吊装出现钢丝绳横向滑移的现象，采取措施如下图所示。使用直径32mm钢丝绳，用卡环和梁头连接起来，防止吊装绳向内滑移。

梁体吊装要求指挥统一明确，以使两台吊车协调一致，吊装平稳缓慢，避免较大晃动。将预制梁吊离运梁车约20-30cm，时间后，确定吊车、钢丝绳扣、卡环等各种受力起重索具安全可靠后，方可正式起吊。

⑶ 梁体就位

吊钩转至吊装位置后，静置一段时间稳定后，缓慢下落。梁体下落时注意保护边角不受磕碰损伤，必要时先用橡胶块垫塞，待梁体稳定、梁体标记和支座标记对齐后再抽出垫块，落梁到支座上。

⑷ 梁体临时固定措施

空心板梁无需固定，“I”梁每跨第一片梁采用两端对称临时固定梁体，第二片架设之后，将第一、二片梁梁端部位的横肋板钢筋焊接连接，上部穿50mm钢管与梁体钢筋焊接。第三片梁临时固定措施同第二片梁。

7 资源配置

7.1 人员配置

技术员2人，起重工4人，挂钩工8人，司机8人，专职安全员2人，普工 10人。

7.2 设备配置

主要设备配置：装载机、推土机、汽车吊、炮车、龙门吊、千斤顶、发电机、全站仪、水准仪等。

8 质量保证措施

⑴ 大梁运输应采取可靠加固措施，防止大梁倾覆；运输车辆行驶平稳，防止大梁剧烈位移发生折、扭断；转弯时应缓慢，防止车辆倾倒损坏大梁；

⑵ 安装前检查支承结构的尺寸、标高、平面位置和承载能力应符合设计要求；

⑶ 构件固定后方可摘去吊钩；

⑷ 安装就位后应采取构件稳定措施，平面位置、高程、垂直度经检查校正符合设计要求后方和焊接和浇筑接头混凝土；

⑸ 安装允许偏差：梁支座中心允许偏差5mm，垂直度允许偏差1.2 %。

9 安全保证措施

9.1 安全技术措施

⑴ 交通安全

① 运梁前对道路进行修整、取直处理；② 桥梁运输过程中，前面指挥车引导，并对道路进行封闭；③ 桥梁运输应慢速行驶，车速不超过15Km/h；④ 应对车辆刹车系统进行检查，确保下坡时车辆可控性，必要时推土机辅助牵引；⑤ 加强对司机的安全教育，严禁疲劳驾驶，不开病车，行驶过程中注意力集中。

⑵ 吊装作业

① 做好吊装有关的安全技术交底，施工人员必须做至四个明确，工作任务明确、施工方法明确、吊装物体的重量明确、安全注意事项明确。② 严禁在吊装物下方或在受力的钢丝绳等起重索具旁站立、通行或逗留。③ 在吊装区域设立警戒区，严禁无关人员进入。④ 对使用的各种起重吊车及器具（钢丝绳扣、卡环等）经常检查。尤其是梁体的吊装量大、时间长，更要注意起重器具是否磨损或损坏，发现不合格的起重索具立即更换。⑤ 各种构件放置稳妥，不得倾斜和晃动。⑥ 遇六级以上大风、大雾、大雨等恶劣天气，禁止吊装作业。⑦ 吊车司机持证上岗，服从现场管理人员的正确指挥，熟知各种信号，严格执行“十不吊”作业制度。吊装前检查吊车各部件，严防溜滑、倾斜、脱钩等事故发生。车辆使用前进行检查，使用过程中发现故障及时排除，严禁车辆带病作业，严禁司机酒后驾车。⑧ 起吊时，由专职起重工施工现场全权指挥，高空就位时，在起重物上捆绑防溜绳，起重工必须持证上岗，正确使用手势、哨音和旗语。⑨ 汽车吊作业时，对地面进行必要的压实，吊车支腿下必须按要求加垫木或钢板。⑩ 吊车作业严格遵守吊车操作规程。