杭甬复线高速公路互通匝道桥梁小曲线小半径大纵坡钢混叠合梁架设施工安全管理研究

王博、孙岩

（浙江杭甬复线宁波一期高速公路有限公司，浙江宁波 315100）

1 工程概况

杭甬复线高速公路澥浦互通位于杭州湾南岸沿海地带镇海泥螺山围垦区，地貌类型为滩涂地貌，局部已围垦填陆。互通区地势平缓，地面标高-1.5～4.0m，相对高差约5.5m，地形起伏较小，桥梁匝道位于浅海滩涂地区，钢混叠合梁架设要依靠已搭设的海上栈桥（沿匝道投影面外侧1m 通长已搭设钢栈桥）进行吊装施工，钢栈桥宽度为8m 和9m，吊装设备选型主要考虑钢栈桥承载能力及通行宽度。A 匝道桥均为开口钢混组合梁，结构形式有两箱室、四箱室。钢混组合梁结构形式分为连续钢混组合梁形式和单跨简支钢混组合梁结构形式，跨径有30m、30.14m、31m等多种，梁宽2.5m，梁高1.4m，单根梁重量分别为37t、40t 和49t。标准横断面宽度为10m，除第一联为简支梁外，其余为连续梁，钢梁材料选用Q355D 和Q235B。

2 小曲线小半径钢梁架设施工安全管理

2.1 总体施工方案

A0～A2 跨为31m 简支梁结构，其余跨段均为连续梁结构形式。吊装时，运梁车直接到构件指定安装位置，然后用吊机把构件抬吊至柱墩顶位置，调整完后进行构件分段处的焊接作业。对于连续梁部分需要通过落梁工艺来实现简支结构转连续梁结构。结合设计院文件，连续钢混组合梁在柱墩上设置临时施工措施，接缝位置在柱墩顶中心线向外偏移500mm处，完成简支结构变连续结构（焊接）后，撤除临时施工措施。钢梁吊装后，先横向进行横梁连接，完成一联钢梁的安装，然后进行拼接完成简支结构变为连续梁结构。每个匝道桥在吊装第一片梁时，受小曲线小半径的影响可能发生倾覆落梁，需要采用相应的安全措施。

2.2 钢箱梁施工步骤

连续梁施工时按照以下步骤进行[1]：

第一，钢梁在工厂完成整孔加工，将整孔钢梁运至现场，采用2 台履带起重机抬吊。

第二，梁段吊装完成后，调整梁段标高，完成梁段之间连接。

第三，填充墩顶及横梁位置混凝土，绑扎桥面板钢筋。

第四，遇到连续梁三连跨（四连跨）情况，先浇筑墩顶桥面板跨中混凝土，后浇筑墩顶支点混凝土。

第五，由于大部分钢梁结构为连续梁，考虑运输及现场安装情况，加工时对构件进行合理分段。

2.3 A 匝道桥栈桥面施工

A 匝道桥栈桥面施工用2 台100t 履带吊双机抬吊作业，本文主要分析第六联A15～A18，其余类同钢梁联段A18～A21，A21～A24，A24～A27 不作分析[2]。

第1 步：2 台履带吊站位于A15～A16 吊装桥位，运梁车构件1 到达指定位置，吊装区域两侧设立安全警戒线，配备相关安全指挥人员，如图1 所示。

图1 2 台履带吊站位及构件1 位置

第2 步：构件1 起吊回转调整，如图2 所示。

图2 构件1 起吊回转调整

第3 步：构件1 水平调整到吊装区域，如图3 所示。

图3 构件1 水平调整到吊装区域

第4 步：构件1 吊装到桥位，如图4 所示。

图4 构件1 吊装到桥位

第5 步：构件2 吊装，类同构件1 步骤方式进行，如图5 所示。

图5 构件2 吊装到位

第6 步：2 台履带吊站位调整到A16～A17 跨桥位，完成构件3 吊装，如图6 所示。

图6 2 台履带吊站位调整到A16～A17 跨

第7 步：构件4 吊 装，如 图7 所示。

图7 构件4 吊装

第8 步：2 台履带吊站位调整到A17～A18 跨桥位，构件5 吊装，如图8 所示。

图8 2 台履带吊站位调整到A17～A18 跨

第9 步：构件6 吊 装，如 图9 所示。

图9 构件6 吊装

构件吊装立面布置，如图10 所示。

图10 构件吊装立面布置图（单位：mm）

2.4 双机吊装用钢丝绳

构件抬吊时，构件重量按49t 计算，吊装时选用四根2m 的钢丝绳，两端吊点各设置在有横向肋板的梁端头约1m 处，则每根钢丝绳承载力S=49×10/[4×cos（600/2）]=112kN，钢丝绳安全拉力[S]=K×S=6×112=672kN（6 为钢丝绳的安全系数）。

依据国家标准《钢丝绳通用技术条件》（GB ∕T 20118—2017）选用6×61WS-FC 钢丝绳，钢丝绳公称抗拉强度为1960MPa，直径为φ44mm，其最小破断拉力为P1=1070kN，钢丝绳吊装时拉力P2=[S]×1.2=672×1.2=806kN（其中1.2 为吊装时的不均衡系数），P1＞P2，满足吊装要求。

2.5 吊装卡环卸扣选择

根据钢丝绳计算，A 匝道桥单根构件最重约为49t，计算按最大49t 考虑可知，每根钢丝绳承载力S=112kN，吊装时考虑1.2 的不均衡系数，则S1=S×1.2=112×1.2=134kN=13.4t，为此，所选用的卸扣额定荷载大于13.4t 级。

综上所述，依据国家规范《一般起重用D 形和弓形锻造卸扣》（GB/T 25854—2010）选用极限工作载荷6 级工况25t 级，满足吊装要求。

销轴直径D=71mm＜吊耳孔径D1=80mm；卸扣内宽W=71mm＞钢丝绳外径φ44mm；

L1=卸扣内长=S+D/2=160+71/2=195.5mm；L2=吊耳R+钢丝绳外径=125+44=169mm；综上所述可知L1＞L2，该卸扣适用。

2.6 100t 履带吊吊装站位地基承载力计算

钢箱梁运输及架设依靠海上临时钢栈桥作为施工便道，吊装施工和吊装机械均在钢栈桥上进行作业。澥浦互通A 匝道桥2 台100t 履带吊站位于栈桥桥面上，为确保履带吊行走时的安全，履带吊的行走路线下方要求地基承载能力满足履带吊行走要求，具体计算如下[3]：

栈桥面承载力计算：

履带吊重量：F=100t（自重+配重）+2t（吊具）=102t。

吊装重量：G=41t/2=20.5t。

单侧履带作用长度取L=6.3m，宽度取B=0.85m。

单侧履带承载面积：S=L×B=6.3×0.85=5.36m2。

单侧地基承载力：（吊车重量+吊装重量）/2/S×1.5

=(102+20.5)/2/5.36×1.5

=17.1t/m2=171kPa。

综合上述计算可知，栈桥面履带吊吊装要求满足承载能力≥171kPa。

2.7 钢混组合梁施工安全重点及控制方法

2.7.1 吊装过程中防止梁体扭转变形措施

钢梁运到预定的吊装位置时，起重工开始拴绳扣，吊车吊点根据设计院图纸和计算要求设置在中间横隔处，并临时加上横撑，防止吊装过程中钢箱梁变形，并保持匀速上升，钢梁两端要挂上幌绳，由地面人员拉住，以避免吊装中钢箱梁发生扭转、翘曲和侧倾。

2.7.2 钢梁安装过程中支点精确定位措施

桥墩施工完成后，复核墩顶和垫石高程，并清理墩顶面杂物；钢梁安装前，先采用全站仪在墩顶上方进行测量放样，确定钢梁梁端和钢梁中心线。放线时，注意计算钢梁中心线和线路中线的差值及梁端线、拼接处的夹角。在吊装就位时，配合测量工作，轻吊轻放，支垫平稳，正确就位。按设计院图纸的钢箱梁线形和厂内预拼形态进行线形调整，调整时以工字钢梁腹板为基准线进行x、y、z 轴3 个方向调整，线形调整满足设计院图纸及预拼装要求后，钢梁落下支稳，才可完全摘钩。

2.7.3 落梁过程中防止钢梁变形措施

砂箱位置定在箱梁底支顶中心线处，砂箱布置时，砂箱中心点需与钢梁下方起支顶加固点纵向、横向中心点相互重合，砂箱竖向垂直、千斤顶上平面横向水平。确保钢梁底能够承受反力，落梁时稳定、可靠。同时，增大砂箱顶面与钢梁底板接触面的钢板受力面积，减少受力引起的变形。

2.7.4 超大、超重构件的吊装作业安全管理

（1）设备、工具

根据施工方案和构件吊装计算书，选择设备证件齐全，出厂年数短且机况较好的设备，钢丝绳、吊环、吊具使用前，做好外观质量和焊缝、焊点的检查工作，钢丝绳的选用必须满足规范和构件计算书中的要求，确保安全系数符合要求。

（2）吊装作业

吊装作业的起重指挥人员、起重操作司机分别持Q1、Q2 上岗证，根据方案和受力计算要求使用吊具和吊索，在吊装作业区应拉设警戒线，所有与施工无关的人员禁止进入施工现场，在作业区实施吊装过程中，应安排监护人员随时对作业区四周进行巡查，防止警戒线脱落等原因引起安全事故。

2.7.5 吊装前的安全防护管理

构件吊装前应做好检查防护工作，吊装前在吊装区域拉设警戒线，并有专人负责，负责人员要穿戴醒目的标识。吊装前还应该对吊索具进行检查，保证构件的安全吊装。

正式吊装之前，为保证吊装过程的安全性，应进行试吊。在试吊之前，应完成以下工作：

一是所有结构的底部与胎架连接处无焊接部位，已完全和胎架脱离。

二是临时吊耳已按施工方案要求正确安装，且焊接质量可靠。

三是吊装钢丝绳及卡环符合吊装要求。

四是捆绑钢丝绳满足捆绑要求。

五是吊车站位处地基满足吊装要求。

六是吊点是否为垂直行进。

七是构件垂直吊装路线无障碍物。

八是协助吊装人员是否就位。

九是提升过程中是否设置监控点，监控人员是否就位。

十是吊装区域是否拉设警戒线，是否安排安全监护人员。

十一是参与提升人员所用对讲机是否正常。

十二是待构件脱离运输车辆（胎架）后静置10min，在静置期间，对于结构的变形及吊车支腿处地基进行观测、吊装钢丝绳及卡环进行检查。在试吊过程中，如果一切情况正常，即可开始正式的吊装。

2.7.6 高空作业平台、挂篮的安全措施

由于现场中横梁与两根主梁之间通过焊接连接，中横梁高度约2m，为方便施工人员操作，在调整及焊接时，需在连接位置挂设施工操作平台，施工平台为可移动式平台，平台用角钢焊接而成。平台上部弯钩，挂设在主梁顶部栓钉上，挂设之前，应把栓钉一周围焊，使焊肉加大，保证受力时的安全。在操作平台挂设完毕后，用铁丝把栓钉和平台挂钩绑扎在一起，防止由于晃动使平台挂钩处出现栓钉滑落。

为保证在施工中操作工人的安全，操作平台三个面应进行安全维护，内部操作面应设置踢脚板，底部用木模板或者钢丝网铺设，工人在操作平台中施工时，还应佩戴安全带，且安全带不能挂设在操作平台上，应挂设在主梁顶部的栓钉上，在挂设之前应加大栓钉焊肉，在满足安全的情况下，再把安全带的挂钩挂设在栓钉上。结合现场情况，平台尺寸为：下部施工平台长800mm，宽度600mm，高度700mm，挂钩至平台底部约2000mm，平台主材料采用角钢∠30×30×4。由于平台前面需要在外部操作，为保证施工安全，在底部侧面安装踢脚板，踢脚板高度不小于200mm。为保证平台自身安全可靠，角钢采用焊接，焊接采用对接焊缝或者角焊缝焊接，焊接处保证焊缝焊接质量。为防止在施工过程中平台晃动，在平台正前面立杆挂架上焊接防晃动支架，支架和主梁不焊接，支架端部用橡胶垫保护，避免伤害主梁钢板外表面。

3 结语

互通匝道小曲线小半径钢混叠合梁架设施工存在环境复杂、施工场地限制且安全控制要求高等难题，本文从架设方案选择、吊装设备选择、吊装钢丝绳选择、吊装卡环卸扣选择、安全吊装拼接技术方案、钢混组合梁施工安全重点及控制方法等方面进行了论述，为今后类似环境钢箱梁吊装施工提供参考。