跨京哈高速钢箱梁吊装施工技术

跨京哈高速钢箱梁吊装施工技术

苏雨张烨刘坤王丽敏李福华

中交一公局海威工程建设有限公司首环四分部北京市101100

摘要：随着国家基建行业迅猛发展，立体交叉工程越来越多，钢箱梁成为跨越既有道路、铁路等大型障碍物的设计首选。首都地区环线高速公路（通州-大兴段）是国家高速公路网项目，首环四分部项目承建的京哈互通立交跨越现有道路京哈高速，该道路交通流量极大。京哈互通主线桥及匝道桥均采用钢箱梁，其跨度大，吊装重量大，施工风险高。项目从梁段运输、地基处理、支架设计、吊车选型、二次拼装、吊装顺序、焊接平台设置等多方面进行论证和研究，最终保质保量完成吊装任务，为后期类似工程建设提供一定的参考。

关键词：跨京哈高速；钢箱梁；临时支架；吊装

1工程概况

1.1工程简介

首都地区环线高速公路（通州-大兴段）是国家高速公路网项目。西起大兴区采育镇，与首都地环线高速河北省廊坊市区段相接；东至通州区西集镇，与首都地区环线河北省香河区县段相接，全长38.2km。

京哈高速互通式立交主线桥钢箱梁，桥跨布置为42+49+35m，钢结构总重约2200吨，全桥分为左右两幅；匝道钢箱梁共计四联，分别为BD匝道桥，跨布置为35m+47m+35m，DN匝道桥，跨布置为35m+48m+35m，NX匝道桥跨布置35m+54m+35m，XB匝道桥跨布置为35m+54m+40m，钢结构总重约为2800吨。见图1.1-1现场布置图现场安装拟采用汽车吊安装，搭设钢管临时支架的总体方案。

1.2钢箱梁构造

主线钢箱梁横向分为三个箱室，单幅桥面宽度。

图1.1-1现场布置图

为16m，单个箱室底板宽度为2.9m；梁高2m等截面，半幅桥面全宽16m，采用Q345qD钢板，顶板厚分为18mm，底板板厚分为20mm，腹板厚14mm。

图1.2-2匝道钢箱梁三维示意图

1.3梁段划分

主线钢箱梁单幅箱梁横向分为5个吊装节段，纵向分为7个吊装节段，跨越高速部分为两个吊装节段，分别占用半幅京哈高速进行吊装，最大吊装节段长22m，最大吊装重量约58t。

图1.3-2主线桥吊装节段纵向划分

考虑匝道钢箱梁位于小曲线半径上，钢箱梁加工于天津，通过高速运至施工现场，运输条件受到限制。因此，单条匝道分为48个运输节段，最大运输长度为13.5m，最大运输宽度为3.6m，梁高2.2m。现场拼接为12个吊装节段，跨越高速部分跨越高速部分为两个吊装节段，分别占用半幅京哈高速进行吊装，最大吊装节段长26m，最大吊装重量约68t。

图1.3-3XB匝道纵向分段立面图

图1.3-5XB匝道横向吊装分段立面图

其余三条匝道运输、吊装分段形式类似，不再说明。

2钢箱梁吊装施工总体风险点

本工程高速中央分隔带设计上不存在永久墩，一次跨越京哈高速，本工程上跨京哈高速钢箱梁吊装工程施工难度、施工安全风险、施工工期均面临很大压力。具体体现在以下几个方面。

（1）京哈高速车流量大，且施工所在位置临近进京检查站，容易堵车，交通导改任务重；

（2）高速公路中央分隔带需要设置临时支撑，隔离带内存在军用光缆，施工风险高；高速边坡上设置临时支架，由于承台采用扩大型钢桩进行插打开挖回填的工艺，回填土密实度不容易保证，需要对该地基进行加固处理。

（3）主线钢箱梁隔板同箱室焊接作业存在掉落焊渣现象，根据交通导改方案，焊接阶段无导改高速正常开放，需要解决焊渣掉落的问题。

（4）由于交通导改批复时间有限，主线钢箱梁左右幅同时进行吊装、两条匝道钢箱梁同时吊装，组织协调难度加大。

3吊装设备及吊点设置

3.1吊装设备选型

吊装采用1台350型汽车吊+500型汽车吊进行施工作业。吊车参数如下：

3.2被吊部件吊点设置

主线钢箱梁吊装单元最大吊装重量为58t，钢箱梁在吊装过程中产生变形宜采用4个吊点进行吊装。每个吊点受力不超过15吨。工程采用的单吊耳允许荷载为20-30吨。吊耳布置在隔板处。吊耳与钢箱梁焊接采用双面坡口焊接，使用二氧化碳气体保护焊，焊接时按照熔透角焊缝要求，焊接完成后进行无损检测，检测时允许4mm未熔，吊耳结构形式及受力情况如下：

图3.1-2500t汽车吊参数性能

4临时支架设置

4.1临时支架基础

（1）高速中央分隔带支架基础

根据现场实际情况，中央分隔带宽度为2.7m，可利用宽度为2.0m，根据基础受力计算结果（0.86Mp）采用C25混凝土制作高0.5m、宽2m、长10.5m条形基础，中央隔离带中基础由于支架设置了牛腿可能产生水平剪切力故埋置钢筋网片。基础预埋钢板，与支架焊接,混凝土基础浇筑前通过铺设彩条布的方式与原地面隔离。

原中央分隔带为绿化区域，为保证基础可靠性避免出现沉降，采取清除原绿化土重新铺设基础的方式，该处位置存在管线，重新铺设基础时采用套管对管线进行保护，采用硬塑管道对管线进行包裹后铺设基础底层，具体操作方式如下图所示：

图4.1-2中央隔离带内管线保护

（2）高速边坡支架基础

基础位于边坡坡顶，提前对原地基进行注浆加固，完成后在台阶上浇筑混凝土基础，该处基础只承受垂直压力，故均采用素混：

图4.1-3高速边坡支架基础示意

（3）其他支架基础

采用常规扩大基础

4.2支架结构及布置

主线钢箱梁高速外采用宽度2.6m支架，支架立柱采用φ609×10mm钢管作为支撑，钢管间通过20a槽钢进行连接，钢管上放置双拼I40b工字钢分配梁，保证支架均匀受力，横梁上放置双拼槽钢用做调整梁底标高程。

图5-1钢箱梁吊装顺位图

5.1钢箱梁吊装

跨线吊装时需对京哈高速进行交通导改，主线钢箱梁左右两幅同时进行安装，以左右幅D梁段进行说明:左幅D梁段分为ZLD1-ZLD5即5个节段，右幅梁段分为ZRD1-ZRD5，即5个节段。

图5.1-2吊装工况一（ZL-D1最远梁段吊装）

（2）ZL-D3梁段吊装

本吊装节段重约47t，起钩回转半径22m，落钩回转半径12.8m，臂长L=28.3m，大臂高度约27.4m，梁段起吊高度约6.35m，查询350t汽车吊起重性能表，配重142吨，满足吊装施工要求。

图5.1-4吊装工况三（ZL-D5最近梁段吊装）

（4）钢箱梁起吊位置确定

工况说明：小桩号侧右幅钢箱梁起吊时地势较为狭隘，匝道永久支墩距离高速护栏水平距离约11.8m，钢箱梁ZR-D1、ZR-D5距离高速波形护栏水平距离最小为6m，ZR-D3距离高速水平距离约15.5m，ZR-D4距离高速水平距离约20.7m，ZR-D1、ZR-D5层叠摆放，钢箱梁地板设置枕木，层间设置垫块，钢箱梁摆放时重心位置位于匝道与主线右幅永久支墩之间，以便起吊时吊车大臂空间满足要求，其余梁段依次按照远离吊车方向摆放。

5.2主线钢箱梁焊接设置施工平台

为保证焊接、涂装施工作业时高速公路通行，钢箱梁跨越高速部分需搭建临时施工平台，箱间隔板间距为4m，横向为两箱体之间，每处均开设临时人孔一个、设置一组平台，共计36组，临时施工平台拟采用单根14a槽钢作为骨架，骨架长度1980mm，骨架间距为500mm，工作平台骨架搭设在钢箱梁底板超出腹板的边缘位置，骨架上采用4mm花纹钢板搭设临时施工平台，结构形式如下图所示：

6结论

首都环线高速公路中交一公局第四分部由海威公司承建，面对首环工程严峻的工期考验和高度的政治任务，项目采取技术调研、自主研发、工艺创新等方法对钢箱梁吊装施工进行研究，主要体现为：

图5.2-2工作平台布置范围

（1）通过钢箱梁节段划分，运输至施工现场后，进行梁段地面的二次拼装，再将拼装体整体吊装，减少了临时支架的搭设，节省施工成本，同时降低高处作业的风险，加快了施工进度；

（2）中央隔离带临时支架基础的设置起到保护管线的作用，高速边坡基础进行加固，保证了支架的地基稳定性；

（3）中央分隔带内临时支架采用加长纵梁的结构形式，简便易操作，起到良好的效果；

（4）主线钢箱梁两相邻箱室间设置操作平台用于隔板同箱室的焊接，防止焊接作业焊渣掉落入高速行车道内，减少封路施工时间。

参考文献

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[2]立交匝道桥钢箱梁安装方案探讨/阚文年//江西建材-交通工程，2016.1;交通工程.

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[4]小半径大横坡跨高速公路钢箱梁安装施工技术研究/李国梁//公路交通科技，2017.5.

[5]曲线钢箱梁现场安装的线型偏差分析及控制措施/张升茂//市政工程，2014.5.