桥梁工程梁板预制及超低空吊装施工技术的探讨

桥梁工程梁板预制及超低空吊装施工技术的探讨

王林

中国十七冶集团有限公司

摘要：预制箱梁在桥梁工程中应用广泛，预制施工和现场吊装是两个技术要点。为进一步提高施工效率和质量，文章以某李村河大桥为背景案例，介绍了8#墩至10#台预制箱梁的预制施工方法，包括钢筋绑扎、模板支设、混凝土浇筑和模板拆除；然后从吊装设备选用、吊装准备、支座安装、运梁就位、箱梁吊装5个环节，详细阐述了预制箱梁超低空吊装的施工技术要点。结果表明：预制箱梁吊装作业在规定工期内完成，实现了预期质量和安全目标，取得良好的施工效益，可在类似超低空吊装工程中推广。

关键词：桥梁工程；预制箱梁；模板施工；超低空吊装；技术要点

箱梁是桥梁工程中常见的结构形式，多用于跨度较大的桥梁上。其中，预制箱梁是在梁厂内对梁体进行加工生产，然后运输至现场吊装架设，和现浇工艺相比不仅工艺短、进度快，而且能节约人力物力，方便现场施工管理[1]。预制箱梁吊装施工时，如何选择吊装设备、如何控制吊装工艺，直接影响施工质量和安全，成为从业人员的关注要点。以下结合笔者实践，探讨了箱梁的预制方法及超低空吊装施工技术要点，供同业人员参考借鉴。

1．工程概况

唐河路-安顺路打通工程，现状路面高程为3.2 m。K2+750～K3+920段是李村河大桥与跨海大桥的交界处，8#墩至10#台采用12片预制小箱梁，见图1。其中，东幅8#墩处跨海大桥的桥梁底实测高程16.65 m，支座垫石最大高程8.739 m，盖梁顶高程9.792 m，梁体高度1.6 m，剩余最小净空5.258 m。西幅8#墩处跨海大桥的桥梁底实测高程17.13 m，支座垫石最大高程8.553 m，盖梁顶高程9.545 m，梁体高度1.6 m，剩余最小净空5.985 m。桥梁建成后，东幅、西幅路面高程分别是10.52 m、10.33 m。

图1  李村河大桥8#墩至10#台东幅纵断面图

2．预制箱梁的预制施工方法

本工程中，12片预制箱梁的宽度为4.275 m，高度为1.6 m，长度为24.810～27.037 m，梁体重量为136～149 t。箱梁预制生产在附近梁场完成，施工方法介绍如下。

2.1 钢筋绑扎

钢筋骨架在台座上绑扎成型，绑扎顺序是底板底层钢筋→腹板箍筋→安装底板波纹管和骨架吊环→底板顶层、顶板底层钢筋→安装顶板波纹管和骨架吊环→顶板顶层钢筋→横向预应力穿束。钢筋骨架成型后，按照表1要求检查验收，通过验收后使用龙门吊整体吊装入模。

表1  钢筋骨架允许偏差及检验方法

2.2 模板支设

结合模板支设要求，经方案比选最终选择钢模板，具有强度高、损耗小、成本适中、适宜大规模应用的优点[2]。按照设计图纸支设模板，施工顺序是底模安装→侧模安装→吊入钢筋骨架→内模安装。每次安装模板前，对平面位置、水平度、垂直度、预埋件和预留孔洞等进行测量校核，满足表2要求。

表2  模板安装允许偏差及检验方法

2.3 混凝土浇筑

箱梁使用C55混凝土，拌制时严格控制搅拌时间，每盘混凝土不少于2 min，确保拌和物均匀，没有离析、泌水现象。浇筑时按照先底板、再腹板、后顶板的顺序，振捣时注意避开钢筋、预埋件和波纹管，在混凝土终凝前对顶部进行收面，形成普通毛面。浇筑完成后安排专人覆盖洒水养护，养护时间不短于14天，防止出现结构裂缝[3]。

2.4 模板拆除

养护结束且混凝土的抗压强度达到2.5 MPa可拆模，加快钢模板的周转速度。拆模时注意保护混凝土成品，尤其棱角和表面防止损坏，检查外观是否平整密实，看表面有无裂纹形成，并测定全长、跨度、桥面宽度等指标，满足质量方可运输至现场吊装施工。

3．预制箱梁超低空吊装的施工技术要点

吊装区域场地平整，无高压线、无紧邻建筑物，地下无电力、燃气、热力、给水等重要管线，但现状跨海大桥连接线对8#墩至9#墩的预制梁架设有限高及限位要求，最小净空仅有6.13 m。为此，拟采用超低空吊装施工方案，工艺流程见图2。

图2  预制箱梁的现场吊装工艺流程

3.1 吊装设备选用

为满足吊装要求，本工程选用1台300 t履带吊（SH2420）、1台150 t折臂吊（SQZ7000）、2辆运梁车、1台运梁炮车，另外配置2个吊具、4根φ40 mm×5 m钢丝绳、1辆2 t叉车、若干枕木和钢板等。其中，300 t履带吊主臂最大仰角82°，最大提升高度80 m，最大工作半径38 m；150 t折臂吊最大仰角73°，最大提升重量146 t，最大工作半径20 m。

（1）钢丝绳和吊环验算。双机抬吊时最大重量为75.5 t，采用四点吊装法，钢丝绳载荷为216.95 kN。本次选用钢丝绳的最小破断拉力为1370 kN，安全系数为6倍直径，则单位极限载荷1370/6=228.3 kN。可见228.3 kN＞216.95 kN，满足设计要求。吊环采用预应力钢绞线，标准强度为1860 MPa，公称面积140 mm2，单根钢绞线承受的理论重量为19.9 t。每片箱梁设置4个吊环，每个吊环由2根钢绞线组成，箱梁重量取最大值149 t，按照最不利吊装考虑（吊环三点受力），单根钢绞线承受重量150/24=6.25 t。可见3.25t＜19.9 t，满足设计要求。

（2）地基承载力验算。300 t履带吊自重约80 t，配重150 t，荷载重量75.5 t，三者合计总重量305.5 t。单条履带下垫钢板面积为18 m2，按照最不利条件计算（单条履带受力），吊车对地压力为305.5/18=16.9 t/m2，地基承载力为200 kPa（20 t/m2）满足要求。150 t折臂吊自重约53 t，配重30 t，荷载重量75.5 t，三者合计总重量158.5 t。支腿下方垫板面积为3 m2，按照最不利条件计算（支腿三点受力），吊车对地压力为158.5/9=17.6 t/m2，地基承载力满足要求。

（3）吊车吊装安全系数验算。300 t履带吊最大作业半径选择14 m，支腿全伸，主臂伸出长度18 m，主臂与水平线夹角≥39°时，最大起吊重量为103 t，此时安全系数为103/75.5=1.36，满足要求。150 t折臂吊最大作业半径选择7 m，支腿全伸，起重臂水平旋转最大角度≤45°，最大起吊重量为95 t，此时安全系数为95/75.5=1.26，满足要求。

3.2 吊装准备

（1）检验评定吊装桥体的下部实体及梁板质量，符合质量要求并经监理工程师同意后方可进行吊装。技术人员认真检查墩、台支座垫石，要求砼表面平整清洁，支座中心十字线及梁端线清晰，以便与箱梁标注的支座中心线重合对位，保证各支座受力均匀[4]。

（2）提高架梁场地及通道的修筑质量，强度、平整度等要满足设计要求，防止运输过程中梁体发生倾覆。结合该工程实际情况，对通往桥下现有便道使用石渣进行换填，换填深度约1 m，换填后用重型设备碾压，保证场地压实平缓，地基承载力≥180 Kpa，保证梁板运输的安全性。

（3）所有机械设备进场组织验收，验收合格后方可使用。作业人员进场后组织安全教育和安全技术交底，特种作业人员持证上岗。

3.3 支座安装

支座采用GJZ600 mm×750 mm×150 mm板式橡胶支座，梁底预埋调平钢板尺寸为700 mm×950 mm，中心露出梁底20 mm。支座安装时，每块板梁的2个支座应同时受力，安装技术要点：

（1）清理垫石表面，高差超限处使用水泥砂浆找平。箱梁与支座接触的底平面保证水平，在支承垫石上标记位置中心线，在橡胶支座上也标记十字交叉中心线。架梁、落梁时，确保箱梁的纵轴线与支座中心纵向线相重合。

（2）合理选择支座安装时间，要求气温在5～20 ℃之间，减小温差带来的剪切变形。安装过程中，保证梁底预埋钢板与垫石顶面平行平整，与橡胶支座上、下面紧密贴合，不能出现脱空、偏压等情况。支座安装完成进行检查验收，满足表3要求。

表3  支座安装允许偏差及检验方法

3.4 运梁就位

箱梁预制场将箱梁运至施工现场的换装场地，使用300 t履带吊和150 t折臂吊，双机抬吊将预制箱梁吊至运梁炮车上，场内运输道路为原场区道路。梁体吊至运梁炮车上的固定托架，下方垫橡胶垫板，梁端与炮车固定托架捆绑牢固。运梁炮车按照预设的运输路线低速行驶，将预制箱梁送至起吊位置。

3.5 箱梁吊装

（1）双机抬吊时，两台吊车起吊速度保持一致，由专业的起重信号工负责指挥，保证同时、同速起吊，同时、同速落梁，防止梁体出现不平衡现象。吊装施工现场设置警戒线，无关人员禁止进入，安全及技术人员旁站。

（2）吊装前检查绑扎点是否牢固，起重作业人员应熟悉和执行相关规定。根据箱梁的重量、体积、安装标高、现场条件和进度要求，落实技术交底。被吊箱梁平稳就位后，及时拧紧地脚螺栓或临时固定，未经指挥人员许可不得摘钩[5]。

（3）吊装作业时，吊车、设备与周围设施的安全距离＞200 ㎜。经过计算，两台吊车均在预设的作业半径范围内，见表4。其中，西幅6片箱梁吊装时，运梁炮车从已架设的东幅箱梁下方通过，箱梁底至地面高度为3.9 m，炮车及箱梁高度为3 m，满足运输净空要求。

表4  吊车吊装箱梁的作业半径

本工程最终在规定时间内箱梁吊装完成，单位工程一次性验收合格率、分项工程合格率均为100%，现场施工期间未出现安全事故，积极争创安全标准化样本工地。

4．结语

综上所述，预制箱梁在桥梁工程中应用普遍，本次研究得出以下结论：（1）箱梁预制生产中，应对钢筋绑扎、模板支设、混凝土浇筑等工艺加强控制，以提高箱梁的预制质量。（2）现场吊装时，采用300 t履带吊和150 t折臂吊双机抬吊方案，能满足现场环境条件要求，具有较高的安全性，可在类似项目中推广应用。

参考文献：

[1] 黄胜明,陈海珊,关永强,等.城市跨线桥梁钢箱梁吊装关键技术研究[J].工程技术研究,2023,8(19):63-65.

[2] 刘四田,邵亚腾,王连红.新型预制装配式桥墩盖梁设计思路探讨[J].公路,2023,68(9):217-222.

[3] 贾磊.桥梁工程预制板梁吊装专项施工方案[J].散装水泥,2023(4):87-89,92.

[4] 陈章.新型预制装配式立柱脚手架的设计和工程应用效果[J].中国市政工程,2023(4):84-87,91.

[5] 江豪,熊经平.预应力T梁预制阶段裂缝产生的原因及补救措施[J].价值工程,2024,43(6):97-99.