孫曉邁

(中鐵十四局集團(tuán)第一工程發(fā)展有限公司，山東 日照 276800)

隨著國內(nèi)高鐵及地方鐵路的發(fā)展，跨越鐵路的公路、鐵路、市政橋梁越來越多，為降低橋梁工程施工對鐵路運營線安全風(fēng)險，跨鐵橋梁的結(jié)構(gòu)形式基本設(shè)計為平面轉(zhuǎn)體。青島新機(jī)場連接線涉鐵工程轉(zhuǎn)體橋為2×120 m T構(gòu)鋼箱梁，分為左右兩幅錯位布置，雙幅同時轉(zhuǎn)體。通過在技術(shù)、安全、工期方面對鋼箱梁吊裝設(shè)備進(jìn)行比選，最終確定采用4臺MQ120 t/16 t-28 m-30.5 m三角桁架雙梁龍門吊(以下簡稱起重機(jī))作為鋼箱梁吊裝設(shè)備。兩鐵路線間，尤其緊鄰高速鐵路和航空限高區(qū)內(nèi)高度達(dá)33 m的特大龍門吊安拆是本項目的工作難點。

1 工程概況

新機(jī)場高速連接線西接女姑口大橋，東至青銀高速，自雙埠收費站西側(cè)，以高架形式接拓寬的女姑口大橋，向東地面穿越雙埠立交后，繼續(xù)向東跨越既有鐵路線及沿線道路后接入青銀高速。其中上跨青榮城際等既有鐵路節(jié)點采用跨徑120 m+120 m變截面鋼箱梁T構(gòu)橋，同時跨越膠濟(jì)貨線、膠濟(jì)客專雙線、青榮城際雙線、機(jī)場專用六條既有鐵路線。鋼箱梁轉(zhuǎn)體前主要是在平行鐵路方向臨時支架上吊裝焊接施工，鋼箱梁左幅支架位于青榮城際、機(jī)場專用線間230 m范圍，支架上方的鋼箱梁投影西側(cè)邊緣距青榮城際鐵路柵欄6 m，投影東側(cè)位于機(jī)場專用線路基坡腳上，鋼箱梁頂板距地面高度為21～27 m。右幅支架位于平行膠濟(jì)線的安順路上230 m范圍，支架上方的鋼箱梁投影東側(cè)膠濟(jì)線坡腳柵欄為12 m，鋼箱梁頂板距地面高度為23.5～28.3 m，施工環(huán)境較復(fù)雜。為確保鋼箱梁吊裝焊接及鐵路營業(yè)線的安全，吊裝方案經(jīng)多次比選，最終采用4臺120 t龍門吊方案分別在左右幅支架上進(jìn)行鋼箱梁單元件吊裝拼裝焊接[1]。以鐵路間左幅龍門吊為例，根據(jù)拼裝支架上的鋼箱梁斷面尺寸及鐵路間的作業(yè)空間，龍門吊兩軌間距定為28 m，吊裝凈空高度為3.5 m，設(shè)計的龍門吊外形邊緣距青榮城際接觸網(wǎng)回流線僅為13.1 m，橫梁高岀接觸網(wǎng)為20.6 m。左右幅龍門吊與鐵路位置關(guān)系如圖1所示。

圖1 龍門吊與鐵路位置關(guān)系(單位：m)

2 龍門吊結(jié)構(gòu)參數(shù)

龍門吊額定吊重120 t，設(shè)計跨度28 m，起重高度為30.5 m，設(shè)備安裝總高度33.5 m。門式起重機(jī)主梁采用三角桁架焊接結(jié)構(gòu)形式，共兩列，其間距2.6 m，每列分3段制造，段間采用銷軸連接，總長度30 m。主梁與支腿采用高強(qiáng)螺栓連接，主梁設(shè)天車導(dǎo)電架和走臺。支腿采用一剛一柔結(jié)構(gòu)，高度30.5 m。龍門吊結(jié)構(gòu)如圖2所示，主要部件如表1所示，另包括1臺16 t小車機(jī)構(gòu)、1個4 t鋼腿托架、1個2 t柔腿托架、1個9 t梯子平臺和1臺5 t電器房。

3 龍門吊拼裝方案比選

由于龍門吊處在鐵路營業(yè)線狹小的空間，環(huán)境特殊復(fù)雜，傳統(tǒng)的先支腿拉線后吊裝主梁的安裝無法操作，經(jīng)反復(fù)比選，只能采用支腿的剛性支撐法或臥拼法安裝龍門吊。

圖2 龍門吊結(jié)構(gòu)(單位：mm)

表1 龍門吊材料表

3.1 剛性支撐法

剛性支撐法主要采用4根剛度較大的型鋼對龍門吊兩側(cè)支腿吊耳與地錨連接加固，然后再用吊車吊裝主梁橫梁與支腿連接。拼裝主要步驟：施工準(zhǔn)備→拼裝場地布置→軌道檢測、地錨的布置檢查→剛性(柔性)支腿拼裝→剛性(柔性)支腿剛性支撐拼裝連接并調(diào)整→主梁吊裝并栓結(jié)→起重小車吊裝→附件安裝→電氣設(shè)備安裝→調(diào)試、試運轉(zhuǎn)[2]。龍門吊剛性支撐法拼裝過程見圖3。

3.2 臥拼法

拼裝主要步驟：施工準(zhǔn)備→拼裝場地布置→軌道檢測→走行大車固定→主梁拼裝→主梁與支腿連接→兩臺汽車吊整體起吊→支腿與走行大車栓結(jié)→支腿與主梁栓結(jié)→起重小車吊裝→附件安裝→電氣設(shè)備安裝→調(diào)試、試運轉(zhuǎn)。龍門吊臥拼法拼裝過程見圖4。

3.3 拼裝方案確定

青榮城際間的鐵路天窗點時間最多只有240 min，采用剛性支撐法安裝時間無法保證且安全風(fēng)險性極高，而利用鐵路天窗點采用2臺汽車吊進(jìn)行臥拼抬吊方式安裝龍門吊最多只需200 min，因此本工程龍門吊安裝方式選用臥拼方式。

圖3 剛性支撐拼裝(單位：mm)

4 龍門吊臥拼施工技術(shù)

臥拼法施工工藝：施工準(zhǔn)備→軌道、托梁的安裝布置→主梁部件組裝→支腿組裝→大車行走構(gòu)件定位→主梁及支腿組合→主梁、支腿件小車抬裝→平臺操作室配電柜等附件→電氣安裝調(diào)試→試吊、檢測驗收→正式交付使用。

圖4 龍門吊臥拼(單位：m)

4.1 大車走行機(jī)構(gòu)的定位

(1)大車走行機(jī)構(gòu)的定位需事先在大車軌道上準(zhǔn)確標(biāo)示中心點，按照位置要求分別將4組臺車定位(見圖5)，其中有兩組的位置為最終定位，用12.6#槽鋼支撐牢固支撐在挑出去的12.6#槽鋼對扣的支撐上。

圖5 大車走行拼裝(單位：m)

(2)根據(jù)內(nèi)側(cè)地錨位置及單側(cè)大車行走機(jī)構(gòu)前后輪組距離，在軌道邊做好行走機(jī)構(gòu)車輪組定位標(biāo)記，放置大車行走梁于軌道上，使車輪組放置于標(biāo)記處，兩根行走梁的車輪全部靠向軌道橫向的同一側(cè)，鎖緊手動防風(fēng)鐵楔；每個行走機(jī)構(gòu)用12.6#槽鋼牢固支撐，保證其頂面的水平度。

4.2 主梁、支腿構(gòu)件拼裝

用70 t汽車吊，在地面依序完成大車行走梁(含大車行走機(jī)構(gòu))、剛性門腿(分兩根)、柔性門腿(分兩根)、2根主梁及各附屬結(jié)構(gòu)(走臺、爬梯等、電纜滑車架等)的組裝。在主梁組拼好的基礎(chǔ)上，把剛性支腿和柔性支腿用銷軸與托梁連接，支腿的下端采用滾軸的方式放在反扣在地面的作為滑行軌道的16#槽鋼上(見圖6)。

圖6 龍門吊臥拼布置(單位：m)

4.3 龍門吊整體抬吊

利用兩臺500 t汽車吊共同起吊主梁(見圖7)。2臺500 t的吊車進(jìn)入場地，并排立在主梁一側(cè)，車身長度方向順著軌道方向擺放。兩臺500 t吊車首先按預(yù)吊高度豎起大臂，放下吊鉤至主梁吊點位置。

選好主梁吊點，將組裝好的主梁吊起試鉤，同時檢查吊具和吊車支腿等，起吊的同時測量人員在一旁對地面沉降進(jìn)行檢測及時預(yù)警。起吊時兩臺吊車旋轉(zhuǎn)半徑內(nèi)及其中間區(qū)域為作業(yè)區(qū)域，禁止人員入內(nèi)，并用警戒帶隔離危險區(qū)域。等試吊無誤后將主梁慢慢吊起，對所有使用的機(jī)具布置、連接、捆扎等

圖7 龍門吊整體抬吊(單位：m)

進(jìn)行全面檢查，確認(rèn)無誤后方能進(jìn)行主梁吊裝。主梁提升200 mm靜懸空中10 min，查看所有機(jī)具確認(rèn)安全可靠后，方能慢速將主梁提升，當(dāng)主梁離開地面一定高度后，現(xiàn)場安裝人員隨時測量支腿下方的間距，當(dāng)支腿間距等于設(shè)計值時迅速把支腿下橫梁吊至支腿安裝位置，立即組織人員進(jìn)行安裝，安裝完成立即組織人員通過支腿爬梯進(jìn)行拖梁與支腿的法蘭連接，連接完成后人員迅速撤離。

兩臺汽車吊必須由一人統(tǒng)一指揮，吊車司機(jī)和指揮人員配備無線對講機(jī)，確保兩臺吊車起吊的同步性和協(xié)調(diào)性。在起吊后在任何起吊高度，主梁都必須處于兩端平衡。連接螺栓時，操作人員站在臨時焊接的平臺上進(jìn)行作業(yè)，法蘭螺栓緊固采用對角緊固，焊接必須牢固，并佩戴安全帶進(jìn)行作業(yè)。龍門吊吊裝工序時間控制：①步驟一，吊車就位準(zhǔn)備配重等，0 min；②步驟二，起吊大臂，掛鉤，20 min；③步驟三，龍門吊起升到位，安橫聯(lián)，60 min；④步驟四，龍門吊與大車橫聯(lián)栓結(jié)，30 min；⑤步驟五，安裝拖梁與支腿法蘭，繼續(xù)安裝支腿橫聯(lián)、剪刀撐，拉攬風(fēng)繩加固，吊車收大臂,90 min。共計200 min。

4.4 吊車、基礎(chǔ)、鋼絲繩結(jié)構(gòu)計算

4.4.1 吊車選型及能力計算

(2)吊裝主梁支腿組件吊機(jī)能力驗算：已知主梁支腿組件地面組裝后總重100 t，采用2臺500 t汽車吊為主吊裝設(shè)備，主臂L=47.3 m，作業(yè)幅度詳見主梁、支腿組合件吊裝工況(見表2)。

表2 安裝工況

根據(jù)《建筑施工起重吊裝安全技術(shù)規(guī)范》(JGJ276-2012)第3.0.17條規(guī)定，采用雙機(jī)抬吊時，單機(jī)載荷不得超過額度起重量的80%，吊重不得超過兩臺吊機(jī)起吊能力的75%；剛性支腿側(cè)吊機(jī)受力55 t，需要吊機(jī)滿足負(fù)荷至少為55 t/80%=68.75 t；柔性支腿側(cè)吊機(jī)受力45 t，需要吊機(jī)滿足負(fù)荷至少為45 t/80%=56.25 t。

根據(jù)主梁、支腿組合件吊裝工況表，查500 t汽車吊起重性能表，吊機(jī)主臂L=47.3 m，滿足吊裝要求。所以，選用兩臺500 t汽車吊。

4.4.2 地基承載力計算

主梁、支腿組件按件重100 t，由2部500 t汽車吊進(jìn)行抬吊，受力最大500 t汽車吊自重96 t，配重135 t，吊車支腿下方分別鋪設(shè)在長2.0 m、寬2.0 m的路基箱上，使吊車支腿受力通過鋼板和路基箱均勻擴(kuò)散至地基。

500 t汽車吊支腿全伸長度為9.6 m，在側(cè)面吊重時(作業(yè)半徑為13.8 m)處于不利工況，此時的地基承受力為汽車吊本身自重平均在4個路基箱的受力值，與吊重、汽車吊自重以非吊重側(cè)支腿為支點產(chǎn)生力矩在吊重側(cè)支腿處。

吊裝過程中計算硬化路面的承載力，只要大于410 kPa即可滿足要求。

4.4.3 吊車用鋼絲繩計算

吊裝重量P=G總×KA×KB。式中：G總是吊裝總質(zhì)量，KA是動載系數(shù)，KB是不平衡系數(shù)。

主梁、支腿組件重量100 t(主梁采用2臺汽車吊，每臺車兩個吊點，每個吊點2股鋼絲繩，因而鋼絲繩計算以主梁抬吊計)，單個吊具0.5 t。

主梁采用兩臺500 t汽車吊抬吊，剛腿側(cè)單臺受力，動載系數(shù)取1.1，不平衡系數(shù)取1.2，即：P=(55+0.5)t×1.1×1.2=66.66 t。

P取最重設(shè)備來計算荷載，根據(jù)吊裝過程計算角度取8.5°，按2點各吊裝2股鋼絲繩考慮。

采用吊鉤，鋼絲繩選用安全系數(shù)k=6，破斷力為：Pp=Pmax×k=16.85 t×6=101.1 t。查表得：鋼絲繩?42-6×37 +IWR，抗拉強(qiáng)度為1 770 MPa，破斷力為112 t>Pp=101.1 t。鋼絲繩選用?42-6×37+IWR-1770型號可滿足吊裝要求。

5 結(jié)束語

青島新機(jī)場連接線涉鐵工程的龍門吊成功拼裝應(yīng)用較好的解決因涉鐵特殊復(fù)雜環(huán)境原因不能在天窗點之外時間利用汽車吊或履帶吊吊裝鋼箱梁的困難，不僅大大提高了工程進(jìn)度，還節(jié)約了直接和間接資金共計數(shù)百萬元，產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)效益。同時，本項目的龍門吊臥拼技術(shù)方案為今后類似涉鐵橋梁施工提供了技術(shù)儲備和借鑒。