李東牛

1 工程概況

十里鋪樞紐立交位于十里鋪西北，用于實(shí)現(xiàn)隴渭高速與隴漳高速項(xiàng)目連接、隴漳高速之間的交通快速轉(zhuǎn)換。

1.1 立交構(gòu)造

該立交匝的道設(shè)計(jì)速度確定為40 ～60 km/h，匝道平曲線最小半徑60 m，匝道最大縱坡3.9%，C 匝道在CK0+483.898 處上跨隴渭高速，于CK0+483.898 處設(shè)置了大橋，大橋上部結(jié)構(gòu)采用普通鋼筋混凝土連續(xù)箱梁、鋼箱梁；下部結(jié)構(gòu)采用肋板臺(tái)，橋墩采用柱式墩，配鉆孔摩擦樁基礎(chǔ)，標(biāo)準(zhǔn)寬度為10.5 m。本橋鋼箱梁分別位于緩和曲線（起始樁號(hào)：CK0+308.65，終 止 樁 號(hào)：CK0+445.059， 參 數(shù)A：95，左偏）和圓曲線（起始樁號(hào)：CK0+445.059， 終 止 樁 號(hào)：CK0+527.808，半徑60 m，左偏）上。

1.2 箱梁構(gòu)造

C 匝道鋼箱梁，在第8、9 孔位置跨越隴渭高速，橫斷面為左側(cè)翼緣（寬度2.0 m）+左側(cè)箱式（寬度2.5 m）+ 橫梁（寬度1.5 m）+ 右側(cè)箱式（寬度2.5 m）+右側(cè)翼緣（寬度2.0 m）的結(jié)構(gòu)。鋼箱梁材質(zhì)為Q345qD，箱梁頂板厚16 mm、底板厚16 mm、腹板厚16 mm、隔板厚14 mm、支座處隔板厚20 mm。圖1、圖2 分別從多個(gè)角度展示了十里鋪C 匝道鋼箱梁結(jié)構(gòu)。

圖1 十里鋪C 匝道鋼箱梁橫向分塊示意圖

圖2 十里鋪C 匝道鋼箱梁立面分段示意圖

2 總體部署

本項(xiàng)目主要吊裝施工難點(diǎn)是C 匝道第8、9 孔跨越隴渭高速節(jié)段施工。為了盡量減輕鋼箱梁架設(shè)施工對(duì)隴渭高速交通造成的影響，其中跨隴渭高速處采用長節(jié)段劃分、長距離運(yùn)輸方式[1]。計(jì)劃將鋼箱梁縱向分為6 個(gè)節(jié)段，每節(jié)段橫向分為5 個(gè)塊體，共計(jì)30 個(gè)塊體，單個(gè)梁塊最長17.3 m，最重28.1 t。首先利用50 t 汽車吊根據(jù)臨時(shí)支墩布置圖安裝臨時(shí)支墩，然后用1 臺(tái)260 t 汽車吊按照橫向架設(shè)順序，并遵循一側(cè)主箱定位后依次安裝的原則進(jìn)行架設(shè)；縱向架設(shè)順序?yàn)榇罄锍滔蛐±锍桃来渭茉O(shè)；跨越隴渭高速的階段需半幅封閉進(jìn)行施工。

3 吊裝施工

3.1 施工工藝流程

吊裝施工工藝流程如圖3 所示。

圖3 吊裝施工工藝流程圖

3.2 吊裝設(shè)備選型

3.2.1 起吊機(jī)械選擇及計(jì)算

根據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，所屬鋼箱梁吊裝單元最大重量約65.8 t，最大長度17.0 m，計(jì)劃選用1 臺(tái)260 t 汽車吊進(jìn)行吊裝。根據(jù)最不利工況，將起重機(jī)的選擇計(jì)算簡述如下。

（1）起吊物情況及安裝施工要求。吊裝重量為65.8 t，吊裝高度為12.0 m，長度為17.0 m，梁高3.0 m。

（2）汽車吊的主要性能參數(shù)計(jì)算。第一，汽車吊起重量Q=Q1+Q2=65.8 t（構(gòu)件重量）+5.0 t（吊鉤及索具重量）=70.8 t。第二，汽車吊起升高度為（相對(duì)于地面）H=H1+H2+H3+H4= 12.0 m（從停機(jī)面算起至安裝支座表面的高度）+0.5 m（安裝間隙）+3.0 m（鋼梁高度）+5.5 m（鋼絲繩長度，自綁扎點(diǎn)至吊鉤中心距離）+2.5 m（索具高度，自吊鉤中心至吊車吊臂距離）=23.5 m。

（3）起重臂與構(gòu)件關(guān)系。吊裝起吊半徑10 m，通過上述計(jì)算得起重仰角為64.9°，吊臂最小長度為25.9 m，根據(jù)260 t 汽車吊性能表，吊裝時(shí)吊臂長度為25.9 m，起吊回轉(zhuǎn)半徑10 m，額定起重量79.0 t ＞70.8 t，吊車負(fù)載率為90%，滿足吊裝要求。260 t 汽車吊性能如表1。

表1 260 t 汽車吊性能表(單位/t)

經(jīng)查詢，現(xiàn)場隴渭高速半幅寬度為10 m，選擇260 t 汽車吊滿足施工要求。

3.2.2 吊點(diǎn)的設(shè)計(jì)

（1）吊位點(diǎn)的確定。在鋼箱梁的吊裝過程中，選擇合適的吊位是一個(gè)尤為重要的環(huán)節(jié)，所選定的吊位點(diǎn)必須能夠確保箱梁在吊運(yùn)過程中保持平衡和穩(wěn)定，保證吊裝施工全過程的安全。本次吊裝，吊位點(diǎn)以鋼箱梁塊重心線為基準(zhǔn)對(duì)稱布置，盡量布置在腹板和隔板相交位置處。吊點(diǎn)布置在此位置，可以保證鋼箱梁在吊運(yùn)過程截面不變形，同時(shí)也能保證施工過程的安全性[2]。

針對(duì)本項(xiàng)目結(jié)構(gòu)形式特點(diǎn)，因鋼箱梁圓曲線半徑較小，同時(shí)立面線型為豎曲線，橫斷面為變橫坡，鋼箱梁吊裝塊體重心的精確求解尤為重要。尤其此結(jié)構(gòu)形式存在內(nèi)外弧，如果重心求解有誤，橋梁架設(shè)就位后易存在側(cè)翻隱患，通過采用CATIA 三維軟件精確求解重心，再通過二維軟件確定最終位置，進(jìn)而確定吊耳位置。

（2）吊耳的確定。吊耳是吊裝過程中整個(gè)構(gòu)件受力相對(duì)均衡的位置。吊耳的設(shè)計(jì)須經(jīng)過結(jié)構(gòu)力學(xué)分析和驗(yàn)證，確保吊裝過程中吊耳不被破壞，本項(xiàng)目吊件最大重量為65.8 t，設(shè)計(jì)4 個(gè)吊耳均勻受力，每個(gè)所受拉力為16.45 t。以鋼絲繩與水平面的夾角為60°計(jì)算，單個(gè)吊耳所受的斜向最大拉力F=P/sin60°=16.45 t/0.866=18.57 t，因此吊耳材質(zhì)選用Q235B。

3.3 臨時(shí)支架設(shè)計(jì)

3.3.1 臨時(shí)支架基礎(chǔ)

臨時(shí)支架布設(shè)在原有地面上設(shè)置擴(kuò)大基礎(chǔ)，擴(kuò)大條形基礎(chǔ)長度3 000 mm、寬度1 500 mm、高度為500 mm，混凝土基礎(chǔ)內(nèi)部設(shè)直徑為14 mm、間距為150 mm 的雙層雙向鋼筋網(wǎng)，混凝土保護(hù)層厚度70 mm，混凝土基礎(chǔ)頂部預(yù)埋500 mm×500 mm×16 mm 鋼板，預(yù)埋板上焊接8 根Φ16 預(yù)埋筋，預(yù)埋筋端部深入下層鋼筋網(wǎng)。每個(gè)條形基礎(chǔ)上共計(jì)2塊預(yù)埋鋼板。澆筑前將此處地面平整并夯實(shí)（地基承載力不低于0.70 MPa），高速公路路面區(qū)域鋪設(shè)10 mm 厚橡膠墊板。在混凝土基礎(chǔ)上進(jìn)行支架搭設(shè)，支撐基礎(chǔ)側(cè)設(shè)排水溝，防止雨水浸泡，造成基礎(chǔ)不均勻沉降。

高速公路隔離帶位置，拆除原高速隔離牌，采用素土將管溝夯壓填實(shí)，然后澆筑混凝土基礎(chǔ)。隔離帶位置臨時(shí)支架基礎(chǔ)沿隔離帶通長澆筑，長度20.0 m（根據(jù)箱梁寬度進(jìn)行調(diào)整），寬度2.2 m（應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況盡量加寬，確保鋼管立柱與混凝土邊距），高750 mm，混凝土基礎(chǔ)內(nèi)部設(shè)置直徑14 mm、間距為150 mm 的雙層雙向鋼筋網(wǎng)，混凝土保護(hù)層厚度70 mm，混凝土基礎(chǔ)頂部預(yù)埋500 mm×500 mm×16 mm 的鋼板，預(yù)埋板上焊接8 根直徑為Φ16 預(yù)埋筋，預(yù)埋筋端部深入下層鋼筋網(wǎng)。

3.3.2 臨時(shí)支架設(shè)計(jì)

箱梁吊裝支架采用鋼管柱支架形式，鋼管立柱采用Φ351×10 的鋼管，鋼管立柱與預(yù)埋鋼板焊接固定，立柱與預(yù)埋鋼板連接位置周圈布設(shè)4 個(gè)加勁板，加勁板規(guī)格為16 mm×100 mm×100 mm。普通支架鋼管立柱橫向間距與箱體腹板間距相對(duì)應(yīng)（其中文峰樞紐A4 匝道、A5 匝道和C1 匝道間距為3.45 m，黃家門A7 匝道和十里鋪樞紐匝道間的距離為2.45 m），縱向間距為2.0 m。高速公路隔離帶處，支架鋼立柱橫向間距根據(jù)腹板位置確定，縱向間距1.5 m，橫聯(lián)及斜撐采用18a 槽鋼，槽鋼與鋼管立柱通過拼接板進(jìn)行焊接，拼接板的規(guī)格尺寸選擇為16 mm×200 mm×400 mm。橫聯(lián)豎向的間距控制在3 m 以內(nèi)，立柱頂采用橫向分配梁（型號(hào)為HW 300×300）加強(qiáng)橫向貫通連接，分配梁頂部用短H型鋼立柱調(diào)平，材質(zhì)均為Q235B。橋位實(shí)際制作時(shí)，針對(duì)每個(gè)支架位置布線，根據(jù)實(shí)際測量高度制作支架[3]。

因A4 匝道臨時(shí)支架L2 支架分別支撐于橋面和地面，由于地面和混凝土橋面剛度不同，可能產(chǎn)生不均勻沉降，將L2 支架頂部橫梁設(shè)計(jì)為HW400×400×13/21，以增加基礎(chǔ)產(chǎn)生不均勻沉降時(shí)分配梁的抗剪性能。另外，為確保隔離帶位置臨時(shí)支架安全穩(wěn)定性，該位置臨時(shí)支架立柱設(shè)計(jì)為Φ500×10的鋼管，立柱頂分配橫梁設(shè)計(jì)為HW 502×470×20/25。

3.3.3 臨時(shí)支架布置

根據(jù)鋼箱梁制造節(jié)段劃分，結(jié)合場地實(shí)際情況合理規(guī)劃布置現(xiàn)場臨時(shí)支架。第一，本施工項(xiàng)目上跨隴渭高速，經(jīng)現(xiàn)場確認(rèn)，跨高速部分采用高速半幅封閉施工。第二，臨時(shí)支架除特殊說明外，其余均按照縱向接口布置，鋼管立柱位于腹板下方。第三，充分利用7#、8#和10#永久支墩進(jìn)行鋼梁架設(shè)，減少節(jié)段接口位置臨時(shí)支架。第四，為避開永久墩位置及高速公路護(hù)坡，臨時(shí)支架從節(jié)段接口位置向大里程適當(dāng)偏移[4]。

3.3.4 支架預(yù)壓

受到上部荷載時(shí)不同地基會(huì)產(chǎn)生不同的沉降量，為防止因不均勻沉降導(dǎo)致結(jié)構(gòu)被破壞，致使支架失穩(wěn)，現(xiàn)場將采用以鋼箱梁自重的預(yù)壓方式，預(yù)壓過程中定時(shí)觀測，確保沉降量符合規(guī)范要求后，再進(jìn)行鋼箱梁的精確定位安裝。

3.3.5 鋼梁吊裝

架設(shè)時(shí)采用臨時(shí)支架、分段、分塊吊裝架設(shè)方法。運(yùn)梁車行駛至吊裝吊車作業(yè)半徑范圍內(nèi)，鋼梁從運(yùn)梁車起吊后進(jìn)行吊裝[5]。

第一步，按照4#、5#、3#、2#、1#塊體的橫向順序，依次架設(shè)F 梁段和E梁段。第二步，封閉半幅隴渭高速，按照4#、5#、3#、2#、1#塊體的橫向順序，吊裝D 梁段。第三步，精調(diào)、主焊縫施焊、嵌補(bǔ)段拼焊、涂裝，高速恢復(fù)通車。第四步，封閉另半幅隴渭高速，依次吊裝C 梁段各塊體。第五步，精調(diào)、主焊縫施焊、嵌補(bǔ)段拼焊、涂裝，高速恢復(fù)通車。第六步，二拼架設(shè)AB 梁段。第七步，主焊縫施焊，嵌補(bǔ)段安裝焊接，鋼梁涂裝。第八步，臨時(shí)支架拆除。

4 線形控制

鋼梁安裝過程中，測量人員必須進(jìn)行全過程檢測。鋼梁吊裝前進(jìn)行高程測量，復(fù)核鋼梁平面位置和垂直方向是否安裝正確。

軸線的控制，主要利用全站儀控制鋼箱梁的軸線測量點(diǎn)（鋼箱梁卸胎架前，布置軸線控制點(diǎn)）。高程的控制，以支架立柱頂小支架立柱高程控制為準(zhǔn)。

5 結(jié)語

本工程上跨既有隴渭高速，由于鋼箱梁處于小曲線大縱坡上，且經(jīng)與地方交通部門協(xié)調(diào)，施工期間必須保證既有高速的通行條件，因此在半幅封閉既有高速，半幅通行狀態(tài)下，采用橋位臨時(shí)支架吊裝法施工，既保證了既有高速車輛通行條件，也保證在小曲線大縱坡條件下的施工安全及線形控制，同時(shí)縮短了工程建設(shè)周期。