謝平
(中交二航局第四工程有限公司,江蘇 泰州 241000)
TPJ170S 型架橋機(jī)各結(jié)構(gòu)部件及主要尺寸如圖1 所示。架橋機(jī)由主框架、支承結(jié)構(gòu)、起重天車、其它附屬機(jī)構(gòu)以及吊掛系統(tǒng)等五大部分組成。主框架分為主箱梁、前后導(dǎo)梁組成。主箱梁采用鋼箱梁結(jié)構(gòu)形式,由上、下兩層組成,總長(zhǎng)54m,分為4 節(jié),每節(jié)13.5m,單節(jié)最重約40t。前后導(dǎo)梁為矩形桁架結(jié)構(gòu),分為上下兩層,每層高2.5m,前導(dǎo)梁總長(zhǎng)60.2m,分為4 節(jié),單節(jié)最重20.3t。后導(dǎo)梁1 節(jié),長(zhǎng)14m,重20.9t。
圖1 TPJ170S 型節(jié)架橋機(jī)總圖
架橋機(jī)由前、后輔助支腿及兩個(gè)中支腿作為支撐,中支腿安裝于立柱或墩頂塊上,前、后支腿分別安裝于主桁的兩端部,前支腿重20t、后支腿重25t、中支腿重40t。
起重天車是架橋機(jī)的主要工作單元,安裝于主框架的上部,天車高度11.5m,總重量70t。其它附屬機(jī)構(gòu)、吊掛系統(tǒng)單件最重均不大于20t。
根據(jù)橋機(jī)各部件的重量、拼裝時(shí)就位的高度,N8-N9#墩周圍地質(zhì)情況,從拼裝施工的安全性及經(jīng)濟(jì)性系統(tǒng)分析各極限工況下的起重設(shè)備選型。
架橋機(jī)安裝過(guò)程中最重部件為整體吊裝前導(dǎo)梁90t(導(dǎo)梁85t+吊索具5t),安裝前導(dǎo)梁時(shí)最遠(yuǎn)起吊半徑28m,履帶吊采用超起變幅副臂工況吊裝,該工況下額定起重量160t,滿足起重能力要求。500t 履帶吊起重超起工況參數(shù)如(圖2):起重高度 H≥h0+h1+h2=13.2+4.9+0.5+58.6=76.2m。其中:h0-鋼絲繩垂直高度,取13.2m;h1-構(gòu)件計(jì)算高度,取4.9m;h2-中支腿臺(tái)車已安裝高度,取58.6m。
圖2 ZCC5000 履帶起重機(jī)超起變幅副臂起重特性曲線及起重性能表
架橋機(jī)最高部件吊裝為天車卷?yè)P(yáng)機(jī),重約35t,最高起吊高度80m,該工況采用標(biāo)準(zhǔn)副臂工況,500t 額定起重能力75t,滿足起重能力要求。500t 標(biāo)準(zhǔn)副臂工況見(jiàn)圖3。
圖3 ZCC5000 履帶起重機(jī)標(biāo)準(zhǔn)變幅副臂起重特性曲線及起重性能表
起重高度H≥h0+h1+h2=6.8+1.1+72.1=80m。其中:h0-鋼絲繩垂直高度,取6.8m;h1-構(gòu)件計(jì)算高度,取1.1m;h2-構(gòu)件距地面高度,取72.1m。
其余架橋機(jī)構(gòu)件主要為主梁節(jié)段、后導(dǎo)梁節(jié)段、主梁連系梁、中支腿、立柱等。起升高度均小于吊裝卷?yè)P(yáng)機(jī)高度,吊裝幅度最大32m,上述構(gòu)件吊裝最重為中支腿40t。根據(jù)500t 履帶吊標(biāo)準(zhǔn)副臂工況32m 幅度,額定吊裝重量61.5t,大于所有吊裝構(gòu)件重量。此處不再重復(fù)復(fù)核。
考慮主梁構(gòu)件倒運(yùn)及組裝,按最不利吊裝工況來(lái)進(jìn)行設(shè)備選型。主梁構(gòu)件長(zhǎng)13.5m,滿足吊裝一節(jié)段主梁可旋轉(zhuǎn)180°作業(yè)。一節(jié)主梁重40t,吊裝幅度10m,選用一臺(tái)135t 履帶吊,主臂長(zhǎng)32m,幅度10m 時(shí),額定起重量61.7t。滿足地面最重部件組裝及轉(zhuǎn)場(chǎng)作業(yè)要求。
500t 履帶吊單側(cè)履帶接地長(zhǎng)度為9.82m,履帶寬度為1.35m,兩履帶中心距離為8m,吊機(jī)自重約為512t(主機(jī)80t、履帶70t、后配重140t、車身壓重42t、超起配重100t、吊臂及散件80t),最大吊重90t,履帶路基板采用滿鋪形式,路基板單側(cè)有效作用區(qū)寬度5m,單側(cè)作用荷載按照70%整機(jī)荷載考慮,即偏載系數(shù)1.4?,F(xiàn)場(chǎng)履帶下方基礎(chǔ)處理結(jié)構(gòu)層自上而下分別為5×2.0×0.26m 路基板、0.25m厚C30 現(xiàn)澆混凝土、素填土壓實(shí)。
按《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》(JGJ79-2012),墊層的厚度z 應(yīng)符合下式要求:
其中:
Pz為墊層底面處土的附加壓力值(kpa);
Pcz為墊層底面處土的自重壓力值(kpa);
faz為墊層底面經(jīng)深度修正后的地基承載力特征值(kpa);
pk為相應(yīng)于作用的標(biāo)準(zhǔn)組合時(shí),基礎(chǔ)底面處的平均壓力值(kpa),此處為履帶吊路基板底面處壓力;
pc為基礎(chǔ)底面處土的自重壓力值(kpa);
b 為基礎(chǔ)底面寬度,考慮路基板作用,b 取值為5.0m;
l 為基礎(chǔ)底面長(zhǎng)度,考慮路基板作用,l 取值為9.82m。
Fk置于鋼板、路基板等支墊物之上構(gòu)件的重量(kN);
Gk起重機(jī)械支墊物重量(kN),單塊路基板重70KN;
A 起重機(jī)械支墊物底面面積(m2);
K 偏載和動(dòng)載綜合系數(shù),取值為l.l ~ l.6;受起重機(jī)械重心的影響,履帶或支腿下的支墊物會(huì)出現(xiàn)受壓不均衡的現(xiàn)象;起重機(jī)械在吊裝或行走時(shí),還會(huì)產(chǎn)生動(dòng)載。在吊裝地基的驗(yàn)算中,以偏載和動(dòng)載綜合系數(shù)K 加以考慮,取值原則為:①起重機(jī)械固定位置作業(yè),且偏載較小時(shí),宜取較低值;偏載較大時(shí)宜取較高值。在吊裝方案設(shè)計(jì)時(shí),可通過(guò)調(diào)整超起配重量來(lái)降低偏載情況。②起重機(jī)械在行走時(shí),動(dòng)載較大,偏載和動(dòng)載綜合系數(shù)宜取較高值。
吊裝區(qū)域場(chǎng)地在下部結(jié)構(gòu)施工階段均進(jìn)行了素土填筑及壓實(shí),采用輕型動(dòng)力觸探儀實(shí)測(cè)地基承載力不小于100kPa,在澆筑25cm 厚C30 混凝土墊層并加鋪路基板分擔(dān)履帶吊荷載后,滿足吊裝要求。
根據(jù)合建段空間布置形式及施工進(jìn)度,考慮場(chǎng)地布置及架橋機(jī)安裝高度,規(guī)劃范圍90m(長(zhǎng))×44m(寬)作為架橋機(jī)安裝場(chǎng)地,規(guī)劃場(chǎng)地內(nèi)需滿足135t 履帶吊吊裝走行。500t 履帶吊作業(yè)及行走區(qū)域需能達(dá)到履帶吊吊裝作業(yè)承載力要求。根據(jù)規(guī)劃場(chǎng)地不同區(qū)域的功能,履帶吊站位及行駛區(qū)域規(guī)劃于N8-N9 及N9#墩下層普通公路一側(cè)范圍內(nèi);規(guī)劃N9#-JN169#墩公路梁線路中心線下方空間作為主梁、導(dǎo)梁、中支腿部件擺放場(chǎng)地。其余起重天車、小行車、前后支腿等部件在構(gòu)件吊裝完成后由其它存放場(chǎng)地倒運(yùn)至安裝場(chǎng)地。作業(yè)區(qū)域應(yīng)進(jìn)行警戒圍護(hù),設(shè)置警告牌等措施。
為防止上層高速公路橋機(jī)與下層鐵路公路橋機(jī)發(fā)生交叉施工,結(jié)合墩身施工進(jìn)度。架橋機(jī)選擇在北引橋N9#-N8#墩完成拼裝施工。500t 履帶吊站位于N8#-N9#墩之間,先整體吊裝架橋機(jī)前導(dǎo)梁至N8#-N9#墩位的支腿上安裝,500t 履帶吊轉(zhuǎn)場(chǎng)至N9#墩端部再逐節(jié)吊裝主梁與前導(dǎo)梁完成對(duì)接,對(duì)接過(guò)程中縱移架橋機(jī)主框架以保證縱向穩(wěn)定性。該處地面至墩頂高度50m,增加了架橋機(jī)構(gòu)件的吊裝和對(duì)接難度,故除導(dǎo)梁吊裝外,無(wú)論是主梁還是天車吊裝,均采取分步吊裝,化整為零的方式拼裝思路進(jìn)行,減少單次起重量,降低吊裝風(fēng)險(xiǎn)。采用一臺(tái)135t 履帶吊完成地面架橋機(jī)部件組裝,構(gòu)件轉(zhuǎn)移等。
立柱整及中支腿在地面一臺(tái)135t 履帶吊進(jìn)行部件組裝,并移位至500t 履帶吊作業(yè)范圍內(nèi)。立柱單體吊裝最大吊重15t,中支腿重40t,500t 履帶吊(最大吊裝幅度32m)采用兩根鋼絲繩進(jìn)行吊裝,單根鋼絲繩長(zhǎng)度為12m,每根鋼絲繩一彎兩股,兩根鋼絲繩共四個(gè)吊點(diǎn),分別吊立柱上的四個(gè)吊耳。同理將N9#墩立柱安裝到位。
先用500t 履帶吊將前導(dǎo)梁右側(cè)節(jié)段整體起吊至N8#及N9#號(hào)墩上的中支腿臺(tái)車上,使導(dǎo)梁尾部距中支腿中心線約1.8m。然后整體起吊前導(dǎo)梁左側(cè)節(jié)段,前導(dǎo)梁左側(cè)節(jié)段尾部距離中支腿中心線的距離與前導(dǎo)梁右側(cè)節(jié)段梁相同。
主梁節(jié)段由左右兩側(cè)節(jié)段1、節(jié)段2、節(jié)段3、節(jié)段4組成,每節(jié)段由上下兩層對(duì)扣,高強(qiáng)螺栓連接。單節(jié)主梁最重為40t,主梁的地面組拼采用135t 履帶吊;,每個(gè)節(jié)段采用兩根鋼絲繩進(jìn)行吊裝,單根鋼絲繩長(zhǎng)度為12m,每根鋼絲繩一彎兩股,上端掛于履帶吊鉤上,下端分別與主梁腹板上的四個(gè)吊耳相連,共四個(gè)吊點(diǎn)。將后導(dǎo)梁內(nèi)側(cè)節(jié)段、外側(cè)節(jié)段在地面整體拼裝。整體起吊后導(dǎo)梁內(nèi)側(cè)節(jié)段,然后吊裝外側(cè)節(jié)段。
起重天車門架結(jié)構(gòu)在地面組裝成一個(gè)整體。門架結(jié)構(gòu)與起升卷?yè)P(yáng)系統(tǒng)分別吊裝以減少起重量,在架橋機(jī)主梁上完成組裝。起重天車吊裝于N9#墩中支腿主梁上方位置,調(diào)整就位后及時(shí)進(jìn)行錨固。附屬設(shè)施的安裝還包括,主梁、導(dǎo)梁、天車護(hù)欄的焊接和安裝;焊接前后支腿、中支腿、天車爬梯及其他防護(hù)設(shè)施。
通過(guò)對(duì)TPJ170S 型橋機(jī)在長(zhǎng)泰大橋公鐵合建段超高墩安裝技術(shù)的分析,有利于拼裝場(chǎng)地的規(guī)劃與地基處理施工、起重設(shè)備的選型。有效節(jié)省了人工、設(shè)備及物質(zhì)成本,推進(jìn)了公鐵合建段施工進(jìn)度,降低了起重設(shè)備盲目選型造成的風(fēng)險(xiǎn)與浪費(fèi)。為TPJ170S 型橋機(jī)專項(xiàng)施工方案的編制提供了重要思路,為起重吊裝作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化施工奠定了基礎(chǔ)。