上海公路橋梁（集團(tuán)）有限公司 上海 200433

1 工程概況

1.1 預(yù)制混凝土U形梁

上海軌道交通8號線南延伸段中的敞開段—江月路站區(qū)段采用2根預(yù)制單線預(yù)應(yīng)力混凝土U形梁作為高架區(qū)間的上部結(jié)構(gòu)。

該U形梁由法國賽思達(dá)公司與上海城建設(shè)計(jì)研究總院聯(lián)合設(shè)計(jì)，是一種薄壁槽型預(yù)制混凝土梁結(jié)構(gòu)[1,2]。該結(jié)構(gòu)的跨中斷面處底板厚度僅為230 mm，腹板厚度最薄處為240 mm，單榀30 m跨的預(yù)制U形梁質(zhì)量約為150 t，其標(biāo)準(zhǔn)布置斷面及尺寸如圖1所示。

圖1 預(yù)制U形梁斷面尺寸示意

1.2 跨越周浦塘229-K8孔

本工程5標(biāo)的229區(qū)間7#～8#墩（即229-K8孔）跨越河道周浦塘。橋位所處的河段為7級通航河道，河寬28 m。橋軸線法線與河水流向夾角為19.23°。河道近岸處水深為0.45 m，航道水深約為1.5 m。緊鄰橋位5.5 m為浦星公路，其墩位如圖2所示。

圖2 橋位跨越周浦塘示意

2 總體方案比選

根據(jù)上述場地條件及工程需求，為了跨河架設(shè)蓋梁上的單跨2榀預(yù)制U形梁，初步考慮以下3種方案供比選：支架頂推法、單機(jī)一次吊裝就位法、吊機(jī)配合駁船浮運(yùn)架設(shè)法。

2.1 支架頂推法

需要在2個(gè)承臺間用貝雷片搭設(shè)滿足通航凈高要求的桁架。根據(jù)計(jì)算，用做承載的主縱梁應(yīng)采用雙排加強(qiáng)型貝雷桁架。為了保證通航凈空要求，貝雷片桁架應(yīng)支撐在搭設(shè)于承臺之上的鋼管支墩上。支架的搭設(shè)還需延伸到緊鄰河岸的相鄰跨內(nèi)，才能將預(yù)制梁用千斤頂沿水平方向頂推至橋位。在完成預(yù)制梁頂推并落架到位后，需要拆除梁底的支架系統(tǒng)[3-5]。

2.2 單機(jī)一次吊裝就位法

根據(jù)對現(xiàn)場條件的計(jì)算及分析，如采用單臺履帶式吊機(jī)一次性將單榀預(yù)制梁安裝就位，則起重半徑達(dá)到了25 m。依據(jù)吊重及起重參數(shù)的計(jì)算，需要采用4 000 kN履帶式吊車并配合超起配重工況或單臺7 000 kN履帶吊普通工況，才能完成吊裝。

2.3 多臺吊機(jī)配合駁船浮運(yùn)架設(shè)

利用1艘300 t駁船，配合兩岸的吊車進(jìn)行浮運(yùn)架設(shè)。將預(yù)制梁的一端吊放到駁船上，駁船與另一端的吊機(jī)同步行進(jìn)。當(dāng)駁船到河岸另一側(cè)時(shí)，由停在河兩岸的 2臺1 500 kN履帶吊共同抬吊作業(yè)，將預(yù)制梁架設(shè)到蓋梁上。

2.4 方案的比較分析

上述3個(gè)比選方案在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)上各有優(yōu)劣，因此對3個(gè)方案進(jìn)行細(xì)化分析后，形成的比選分析見表1。

表1 比選分析

結(jié)合現(xiàn)場條件，通過對上述方案的比較分析，可以得出以下比較結(jié)論：

1）采用支架頂推施工需要耗費(fèi)大量的時(shí)間進(jìn)行支架的搭設(shè)及拆除。為了滿足頂推的水平反力要求，岸上的支架需要有較大的水平剛度。在梁體頂推就位后，梁下支架的拆除需要占用數(shù)天的航道。

2）采用單機(jī)吊梁的方法施工可以完成U形梁架設(shè)，且對航道影響較小。但大噸位吊機(jī)的使用費(fèi)用較高，且需要進(jìn)行大量的地基加固方能滿足其作業(yè)要求。

3）采用駁運(yùn)架設(shè)法施工的封航時(shí)間與單機(jī)吊梁基本相同，但能充分利用資源較為充裕的1 500 kN級別現(xiàn)有吊裝設(shè)備?？偟氖┕べM(fèi)用更加經(jīng)濟(jì)。因此，綜合技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)、對環(huán)境的影響以及經(jīng)濟(jì)性的考慮，選擇采用吊機(jī)配合駁船浮運(yùn)的方法架設(shè)跨河的2榀預(yù)制U形梁。離現(xiàn)場。此時(shí)，梁的北端支承于駁船上，南端由吊機(jī)吊起（圖4）。

圖3 梁北端“上船”工況示意

圖4 梁南端抬起工況示意

3）工況三：梁“過河”。由北岸卷揚(yáng)機(jī)牽引的駁船馱運(yùn)預(yù)制梁浮運(yùn)至北岸，與此同時(shí)，吊運(yùn)著梁南端的南岸1 500 kN履帶吊同步向河岸行走（圖5）。

圖5 梁“過河”工況示意

3 總體施工方案

預(yù)制U形梁由平板拖車運(yùn)輸至周浦塘南岸，倒車靠近河岸。北岸僅1臺1 500 kN履帶吊及2臺卷揚(yáng)機(jī)用于作業(yè)，南岸有1臺1 500 kN汽車吊與1臺1 500 kN履帶吊停于岸邊。用于浮運(yùn)的3 200 kN駁船帶著托梁支架靠舷于南岸等待作業(yè)。

1）工況一：梁北端“上船”。南岸的1 500 kN汽車吊與1 500 kN履帶吊共同作業(yè)，將梁的北端從平板車上吊運(yùn)到駁船上的托梁平臺上。與此同時(shí)，承托著梁南端的平板車同步倒車（圖3）。

2）工況二：梁南端抬起。1 500 kN履帶吊從岸邊退回到梁的南端頭，并將梁的南端從運(yùn)輸車上吊起。運(yùn)輸車駛

4）工況四：雙機(jī)架梁。當(dāng)駁船到達(dá)北岸后，停在北岸岸邊的1 500 kN履帶吊與南岸的1 500 kN履帶吊共同作業(yè)，將預(yù)制梁架設(shè)到蓋梁上，并安裝支座，從而完成一榀跨河梁的架設(shè)（圖6）。

依照同樣的工序，完成另一榀U形梁的架設(shè)施工。

4 施工關(guān)鍵技術(shù)

4.1 場地條件建立

4.1.1 地基處理

圖6 雙機(jī)架梁工況示意

在架設(shè)施工期間，北岸的1 500 kN履帶吊停放在固定地點(diǎn)僅承擔(dān)“接梁”的任務(wù)。而南岸的岸邊需要停放1臺1 500 kN汽車吊將梁端轉(zhuǎn)運(yùn)上船，且駁船浮運(yùn)時(shí)，梁尾的履帶吊要跟隨行走，因此南北岸的地基處理方式略有差異。

南、北兩岸都應(yīng)對耕植土地基進(jìn)行20 cm清表處理。整平后用120 kN以上壓路機(jī)壓至無明顯輪跡。周浦塘南岸在此基礎(chǔ)上鋪設(shè)厚50 cm的建筑舊料，分2層碾壓成形，頂面高程與施工便道一致。并在靠近岸邊的1 500 kN汽車吊停放位置處，再澆筑長5 m、寬10 m、厚度為20 cm的鋼筋混凝土道面。吊機(jī)作業(yè)時(shí)，還應(yīng)在其撐腳位置放置路基箱板。而周浦塘北岸在土基處理時(shí)將便道抬高80 cm，再在抬高的便道上鋪設(shè)厚50 cm的建筑舊料，分2層碾壓成形。

4.1.2 河道清淤

考慮到駁船需要在施工時(shí)盡量靠近岸邊，以減小岸上起重機(jī)的起吊作業(yè)半徑。根據(jù)測量，施工橋位處的河道斷面水深最淺處為0.45 m、最深處為1.50 m。根據(jù)駁船在承載時(shí)的吃水深度要求，近岸側(cè)采用長臂挖機(jī)進(jìn)行河道清淤，使水深不小于1.2 m。但同時(shí)應(yīng)注意不能過度開挖，以防對駁岸安全造成不利影響。

4.2 駁船及支架設(shè)置

4.2.1 駁船的選擇

浮運(yùn)期間，置于船上的梁端標(biāo)高應(yīng)與履帶式吊機(jī)行走吊運(yùn)的梁端保持平齊。因此，選用了3 200 kN的貨運(yùn)駁船。該船長度為32 m、高度為2.6 m、寬度為6.47 m，其中用于承載的中艙長度為16.7m?？沾旭偟某运疃葹?.4 m，U形梁放置在船上后，船的吃水深度為0.8 m。

4.2.2 船上擱梁支架的設(shè)置

本次施工充分利用了現(xiàn)有裝備，采用了閑置的某架橋機(jī)的2根橫聯(lián)桁架作為擱梁支架。該支架放置在艙底厚30 cm的黃砂上，頂部與底部用28a#H型鋼加固。支架頂部順船向鋪設(shè)4根32a#熱軋工字鋼，并鋪設(shè)2塊2 500 mm×1 500 mm×200 mm的路基箱板，作為預(yù)制梁的承載平臺。

4.3 駁船牽引系統(tǒng)

為了保證駁船從周浦塘南岸移動(dòng)到北岸的線路方向可控，在周浦塘北岸設(shè)置2臺卷揚(yáng)機(jī)牽拉駁船。采用JJM-5型卷揚(yáng)機(jī)，并配合牽引的滑輪組“走四”，從而使每個(gè)卷揚(yáng)機(jī)的牽引力達(dá)到200 kN。

4.4 起重施工

4.4.1 起重設(shè)備

選用2臺日立KH850-3型履帶吊作為主架設(shè)設(shè)備。所選用的工作臂長為24.38 m，工作半徑8 m。在此工況下，其最小額定起重質(zhì)量為99 t。此外，另選用1臺GROVE TM1500型汽車吊，用于在南岸將梁的一端轉(zhuǎn)運(yùn)上駁船。所選用的工作主臂長為21.3 m，工作半徑為7～10 m。在此工況下，該汽車吊的最小額定起重質(zhì)量為41.9 t。

4.4.2 同步作業(yè)

采用本施工方法作業(yè)時(shí)，需要多次進(jìn)行多設(shè)備的同步作業(yè)。首先，在預(yù)制梁北端“上船”時(shí)， 1 500 kN汽車吊和履帶吊同時(shí)抬起梁的北端。再向駁船轉(zhuǎn)運(yùn)的過程中，支撐梁體另一端的運(yùn)輸平板車也需要同步倒車。其次，當(dāng)浮運(yùn)開始時(shí)，由2臺卷揚(yáng)機(jī)牽引的駁船，需要與吊運(yùn)著預(yù)制梁的南岸履帶吊同步移動(dòng)。最后，南北兩岸的2臺履帶吊需要同步架設(shè)預(yù)制梁到蓋梁上。因此，現(xiàn)場設(shè)置了觀察、量測、指揮多組人員協(xié)調(diào)這些同步作業(yè)，并應(yīng)建立良好的溝通渠道與管理機(jī)制，保證這些同步作業(yè)能夠順利開展。

5 結(jié)語

本工程施工實(shí)施期間，2榀預(yù)制U形梁分別在連續(xù)2 d的8：00～12：00的封航時(shí)間段內(nèi)完成了架設(shè)施工，且整個(gè)施工過程安全可靠。順利完成架設(shè)作業(yè)一方面依賴于事前對吊機(jī)站位、臂桿動(dòng)作的精確模擬與策劃，另一方面也歸功于現(xiàn)場多點(diǎn)施工時(shí)的高效指揮與管理。該架設(shè)方法的策劃與實(shí)施依托于合理利用施工方現(xiàn)有的設(shè)備，從而大大降低了施工造價(jià)。

目前有越來越多的城市快速路橋梁或軌道交通橋梁采用了預(yù)制梁的上部結(jié)構(gòu)。希望通過本工程的成功實(shí)踐，可以為這些橋梁在跨越城市水系的施工策劃提供一個(gè)新的解決思路與方向。