大跨度门式起重机布置及安装关键技术*

陈 思，赵 吉

(中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，浙江 杭州 311122)

0 引言

门式起重机已广泛应用于桥梁施工中，是加快工程施工进度的关键。目前，国内已有许多学者对门式起重机布置、安装和拆卸技术等进行分析研究，在一定程度上促进了门式起重机布置和安装技术的发展。例如，商大勇[1]通过建立三维有限元模型，探讨了起吊物与边跨的距离对基坑变形的影响；张文韬等[2]采用ABAQUS有限元分析软件对某高速工程施工中使用24m跨度高低腿门式起重机进行结构分析，确保了门式起重机使用的安全性；杨晓华[3]基于现场监测手段，对建筑基坑在门式起重机作业期间进行了力学分析；高雄等[4]对厦漳跨海大桥南汊主桥组合梁构件起吊的高低腿门式起重机设计进行了研究；施有志等[5]以厦门市轨道交通3号线某区间隧道竖井工程为研究背景，采用PLAXIS 3D岩土有限元数值分析软件，计算分析了门式起重机荷载不同作用位置及偏压作用工况。还有一些学者从技术要点[6]、路径优化[7-8]及拼装工艺[9]等方面对门式起重机施工作业进行探究。

本文以北支江过江通道桥梁工程为背景，对施工过程中涉及的门式起重机布置、安装及应用进行了详细介绍，总结出一套高效可行的门式起重机施工方案。

1 工程概况

北支江过江通道桥梁跨越北支江，主桥采用(35+95+95+35)m四跨下承式钢拱梁组合桥，北侧引桥采用2×25m连续钢箱梁，南侧引桥采用(30+28+32)m连续钢箱梁，下部采用柱式墩、桥台采用U台，基础采用钻孔灌注桩。上部结构采用钢拱-梁组合体系，主拱肋设计跨径90m、矢高23.5m，矢跨比约1/4，拱圈外斜角15°；副拱肋设计跨径90m、矢高28.125m，矢跨比约1/3.2，拱圈外斜角15°。主桥桥面宽44～50.4m，引桥桥面标准宽43m。北支江过江通道桥梁效果如图1所示，主桥、引桥立面布置如图2所示。主桥、引桥及拱肋钢结构均采用Q355D型钢材，钢箱梁总用钢量11 900t。

图1 北支江过江通道桥梁效果

图2 主桥、引桥立面布置(单位：cm)

主桥总长度260m，为箱形梁及T形板和桥面板的组合梁体。纵梁为等高度单箱三室截面，梁高2.4m，顶板宽5.767m，底板宽5.44m；顶板厚24～36mm，底板厚24～36mm，腹板厚24～36mm，横隔板厚16，24mm，加劲板厚10～20mm。

北侧引桥总长度50m，为变截面钢箱梁，箱梁高1.7～2.4m，宽48～43m；南侧引桥总长度90m，为变截面钢箱梁，箱梁高1.7～2.4m、宽43～48m，其中，顶板厚16mm，底板厚16，20mm，腹板厚16mm，隔板厚14～24mm，加劲板厚8～22mm。

钢结构桥梁段跨度最大95m，超过《危险性较大的分部分项工程安全管理规定》(建质办2018-31号)所规定的钢结构安装工程跨度要求，吊装构件质量超过所规定的起重量。由于本工程构件吊装主要采用门式起重机、履带式起重机等机械，门式起重机轨道及下部栈桥的安全性是项目实施过程中需关注的重点之一。因此，对施工过程中涉及的门式起重机布置、安装及应用进行详细介绍。

2 门式起重机布置及安装

桥体结构现场采用2台额定吊重80t的门式起重机进行吊装，在主桥两侧布置2条钢栈桥，北支江江面上方门式起重机轨道设置于钢栈桥上，岸边门式起重机轨道设置于地梁上。2台门式起重机型号相同，跨度65m，支腿跨度10.5m、高度20m，最大起重量80t，满足主桥构件安装需要。门式起重机轨道平面布置如图3所示。

图3 门式起重机轨道平面布置

门式起重机各部件运输至现场后，采用汽车式起重机组装。门式起重机主要包含刚性支腿、柔性支腿和大梁。安装步骤如下。

1)门式起重机构件进场，进行刚性支腿、柔性支腿和大梁地面组拼作业。

2)吊装支腿用缆绳固定，大梁分为左、右2片桁架，通过分配横梁连接成整体。

3)间断松开支腿间缆绳，并通过牵引不断移动支腿，待支腿与大梁基本对位后，再重新将缆绳绷紧，并利用手拉葫芦进行垂直调整。

4)大梁落座前，须人工高空配合起重机作业；高空作业时，作业人员必须系好安全带，挂点牢靠，保证高挂低用。

5)将大梁缓慢放下，同时对吊杆不断进行前后、左右的适量调整，待座板对正后，再将定位钎打入螺栓孔，并利用高强螺栓将上、下法兰座板连接。

6)安装拴挂主梁的钢丝绳，并吊装马鞍，然后连接主梁与支腿之间的座板连接板。

7)吊装小车、焊机梯子等设备。

8)铺设电缆，并将电气箱柜固定，然后安装电气。待整个门式起重机安装完毕后，需电气工程师及机械工程师对门式起重机进行全面检查，确保相关条件达到设备运行标准，调试完毕后，提交使用单位及相关部门验收。

2.1 轨道安装

1)放线 首先根据门式起重机轨距，在轨道梁上进行放线，并弹出轨道中心线，然后再按轨道底部宽度，弹出轨道底边线位置。最后，采用相同方法弹出另一侧轨道中心线。

2)标高调整 根据所测量标高，如有需要，可添加垫板。

3)轨道上位 利用手拉葫芦等将调直的轨道吊装至轨道梁上，并将轨道吊放至所需位置。

4)轨道找正、定位、紧固 首先将钢垫和防震垫板垫好，然后用鱼尾板将轨道连成一体，并将轨道进行初步固定后找正，直至符合要求后将轨道完全紧固。

2.2 缆风绳设置

1)每个支腿设2根缆风绳，钢丝绳设在顶部。

2)缆风绳必须至少用2个卡子单独固定在各自地锚上，两者之间利用花篮螺栓连接。

3)缆风绳与地面之间的夹角需满足45°～60°。

4)缆风绳需至少用3个卡子与大梁轨轴固定。

2.3 地锚

1)采用在地面临时支撑混凝土基础上的预埋钢板焊接进行固定。

2)地锚采用钢板材质。

3)沿受力方向将地锚进行平面布置，钢丝绳方向与地锚受力方向保持一致。

2.4 门式起重机安装质量标准

1)轨道安装要求 轨道在跨度方向的极限偏差值ΔS应符合：跨度S≤10m时，ΔS=±3mm；跨度S>10m时，ΔS=[3+0.25(S-10)]mm，且最大不允许超过±15mm。在轨道总长度内，侧向极限偏差值为±10mm，轨道顶面相对于轨道理论高度的极限偏差值为±10mm，2根轨道高度相差最大≤10mm，轨道中心与承轨梁中心之间的偏差值最大不得超过承轨梁腹板厚度的一半。

2)当门式起重机主梁施工完成后，应着重检查：①主梁上拱度Δf=(0.9～1.4)S/1 000mm，上拱度最大值是否在跨中范围；②主梁旁弯f≤S1/2 000mm；③桥架对角线之差≤5mm；④跨度偏差为±5mm。

3)空载试验 进行空载试验时，应检查操纵方向与运行方向是否保持一致，大、小车是否卡轨，起升或下降限位是否有效工作，大运、小运限位开关工作是否可靠等。

4)静负荷试验 进行静负荷试验时，应起吊1.25倍额定负荷，并保持悬空离地10cm左右，经过10min后卸载，然后再反复3次，检查起重机钢结构部分是否存在塑性变形。

5)动负荷试验 需起升1.1倍额定荷载进行动负荷试验。当起升1.1倍额定荷载离地后需同时起动运行和起升机构，并反复运行30min，检查起重机动作是否灵敏和可靠。

3 门式起重机维护及检验措施

3.1 机械设备维护和检验

1)应经常对制动轮进行检查和调整，并始终使制动器间隙保持0.5～1.0mm。

2)应经常利用润滑油对减速箱、变速箱和齿轮等各部分进行润滑保养。

3)应时常关注钢丝绳是否出现松股现象。

4)要求开式齿轮在传动时必须使用防护罩进行保护，并时常注意砂粒、泥土等不要进入齿轮，以免对齿轮造成不必要的损伤。

5)检查各部分的连接是否出现松动等情况，并时常检查机身连接螺栓的松紧度情况。

6)检查各部分的运转是否正常，并及时排除故障情况。

3.2 金属结构维护与保养

1)在运输过程中，对金属结构做好保护，以防出现构件变形和损坏。

2)在日常使用期间，需定期进行检修和保养。

3)经常对结构连接螺栓进行检查，看焊缝、构件等是否出现变形和损坏等。

3.3 门式起重机行走过程中的稳定措施

1)门式起重机在轨道上行走需较长的电缆，电缆应卷在卷筒内，防止电缆受损。

2)门式起重机轨道应保持平直，鱼尾板连接螺栓应牢固。在轨道和起重机运行范围内，不应存在障碍物，门式起重机应松开夹轨器。

3)可通过在操作室内垫木板或绝缘板的方式进行绝缘，只有在无漏电时方可上机。

4)首先应进行空载试运转，只有当各机构运转正常且各限位开关灵敏可靠后，才可开工作业。

5)开始作业前，应提前发出信号进行示意，重物的提升和下降均应平稳匀速，慢速提升大件并通过拴拉绳防止来回摆动。

6)严禁将重物的吊运路线设置在人员上方，也不能从设备上方通过。空车行走时，吊钩应至少距离地面2m以上。

7)当2台门式起重机同时作业时，应至少保持4～6m距离。严禁使用1台门式起重机去顶推另一台门式起重机。

8)当操作人员进入桥架或进行维修保养时，应保证自动断电联锁装置正常工作或事先将电源切断。

9)作业后，用夹轨器锁紧，并将吊钩升至上部位置，吊钩上不得悬挂重物。切断电源，关闭并锁好操纵室门窗。

10)对门式起重机的电器线路、机械设备、起吊所用的钢丝绳、吊钩、卡环、装配龙门连接部位进行必要的检查，及时排除事故隐患。

4 结语

以北支江过江通道桥梁工程为依托，从门式起重机布置、安装工艺、维护及检验等方面对施工中的关键技术进行详细介绍，总结出一套高效可行的门式起重机施工方案，保证了门式起重机布置和安装施工过程中的安全。