株洲軌道科技城板梁吊裝安全的控制

賴東升

摘 要：文章以株洲軌道科技城板梁吊裝安全的控制為例，對橋梁工程中的預(yù)制板梁吊裝施工方案及安全控制進行了分析研究，探討了預(yù)制板梁在吊裝過程中的受力問題，并根據(jù)施工條件和經(jīng)濟性因素對吊車、鎖具以及預(yù)制梁的運輸進行了合理和選擇，得出板梁在吊裝過程中是安全的，詳細論述了板梁吊裝過程的施工流程，制定一系列突發(fā)緊急狀況時的安全措施，確保了施工過程中板梁和吊機的安全。

關(guān)鍵詞：板梁吊裝;安全控制;吊車

0 引言

現(xiàn)階段，橋梁吊裝設(shè)備所處的市場環(huán)境多元化，使得架梁設(shè)備的種類越來越多，這就給吊裝施工帶來了一定難度，同時主梁自重大，吊裝危險性高，為保證吊裝安全、產(chǎn)品質(zhì)量，必須對起重機、鎖具、卡環(huán)進行合理選擇。難度的增加導致橋梁工程施工建設(shè)人員的安全難以得到保障。針對這一問題，相關(guān)建設(shè)人員應(yīng)在明確橋梁吊裝施工關(guān)鍵技術(shù)及其質(zhì)量控制要點的前提下，找出與之對應(yīng)的質(zhì)量控制措施，優(yōu)化該技術(shù)的應(yīng)用，以確保吊裝施工滿足設(shè)計要求的安全性和穩(wěn)定性。本文結(jié)合實際工程，對預(yù)制板梁進行吊裝設(shè)計和吊具選用進行了受力分析，保證了吊裝專項施工方案的可行性，并且采取了一系列安全防范措施，確保人員及設(shè)備的安全。

1 項目概述

項目圍繞株洲軌道科技城板梁吊裝安全的控制展開，方案依據(jù)株洲市云龍示范區(qū)云霞大道（臥龍路-云龍大道）新建工程橋梁施工圖紙、技術(shù)規(guī)范、現(xiàn)場實際情況及我單位的類似工程施工經(jīng)驗等內(nèi)容編制。

云霞大道位于株洲云龍示范區(qū)，項目西起長龍路，東止云龍大道，道路全長2.12 km，規(guī)劃路幅寬度為40 m，工程占地166 595.21 m2（合約249.89畝）。建設(shè)內(nèi)容包括道路工程、給排水工程、照明工程、景觀工程、橋梁工程、地下通道工程及道路附屬工程等，本項目云霞大道分別在K1+035、K1+350、K1+985樁號處跨越規(guī)劃官典壩支流，在相應(yīng)位置均設(shè)置了橋梁，三座橋梁均采用預(yù)應(yīng)力砼空心板橋。橋全長54.04 m，橋跨布置為一聯(lián)，上部結(jié)構(gòu)采用先結(jié)構(gòu)簡支后橋面連續(xù)預(yù)制空心板，分為上下行兩座獨立的橋梁。橋梁左、右兩幅不等寬，左幅寬度為24.0 m，右幅寬度為21.0 m，兩幅橋之間設(shè)置1 m的中央分隔帶。設(shè)計汽車荷載：城-A級;人群荷載：3.5 kN/m。所在區(qū)域地震基本烈度<Ⅵ度，地震動峰值加速度為小于0.05g，地震動反應(yīng)譜特征周期0.35 s。項目橋梁上部結(jié)構(gòu)跨徑組合3*16 m，全長54.04 m，先結(jié)構(gòu)簡支后橋面連續(xù)預(yù)制空心板。預(yù)制板長15.96 m，預(yù)制板高0.8 m。預(yù)制板最大吊裝標準重量280 kN（邊板），230 kN（中板）。單幅橋梁板數(shù)：左幅為17片中板，2片邊板;右幅為14片中板，2片邊板。

2 施工準備

2.1 施工現(xiàn)場準備

根據(jù)現(xiàn)場勘測和設(shè)計圖紙確定梁板運輸?shù)男旭偮肪€，對施工便道進行維修、加固處理，確保梁體運輸過程中的安全及質(zhì)量。機械行駛及作業(yè)時，應(yīng)與橋臺保持不小于1 m的距離。作為運輸及吊裝部位的路基，首先要根據(jù)梁體運輸及吊裝時的重量，計算出所需地基承載力，對不滿足的部位立即進行處理，以滿足要求為止，保證運輸及吊裝安全。其次在吊裝時吊車支腳用23×14×150 cm墊木加鋼板（100×100×2 cm），來分散支腳支撐點應(yīng)力。在吊裝作業(yè)前做好支座墊石找平，并用全站儀精確放出臺帽及蓋梁頂面上每孔梁的縱向中心線、支座的中心線、梁端位置橫線;在梁端位置橫向定出各片梁底部邊緣點;在每片梁的兩端標出梁的豎向中線;控制永久支座的標高。在整個施工過程中，要注意對梁體、橋臺、臺帽、蓋梁等成品及半成品的保護。將橋梁下部整條河道進行鋪設(shè)雙排￠1 500 mm鋼筋水泥管（橋梁南北方向長度為51.5 m），然后將橋梁基坑整體回填優(yōu)質(zhì)粘土50 cm厚并整平，然后使用30 cm碎石作墊層，面層澆筑20 cmC20砼硬化，作為吊車吊裝操作平臺。其他位置吊裝作業(yè)平臺地基處理措施為50 cm建筑垃圾作墊層，面層澆筑20 cmC20混凝土。

2.2 施工機械準備

按施工方案要求進場規(guī)定型號的吊車，進場時提供吊車的合格證、特殊操作工人的證件等相關(guān)檢測證書。并做好吊機的進場檢驗工作，確保起重機械各項性能良好。清除吊機轉(zhuǎn)臂空間范圍內(nèi)障礙物，并用警示彩帶設(shè)定警戒區(qū)域，非吊裝施工人員嚴禁靠近。吊裝前將起重機械試運轉(zhuǎn)一次，觀察各部分及操作系統(tǒng)有無異常，并檢查所有起重機具鋼絲繩、卡環(huán)、吊鉤等是否安全，符合要求后才使用。表1為設(shè)備及其型號表。

3 機具選擇

3.1 作業(yè)吊車的選擇

考慮三座中橋共有315片空心板梁，而且吊裝地點較為分散，故選用汽車吊吊裝施工。所有橋梁跨間均在原河道之上，經(jīng)加固硬化處理后能滿足汽車吊施工要求。由于三座橋作業(yè)環(huán)境差別不大，吊裝方法基本一致，綜合考慮采用雙機抬吊作業(yè)。

根據(jù)16 m空心板梁吊裝標準重量，邊板最重280 kN（懸臂C=505 mm），中板重230 kN，固以邊板（懸臂C=

505 mm）為驗算對象。16 m邊板所用混凝土數(shù)量為：C50砼10.4 m3，按砼單位重量2.5 t/m3計算，則G砼=10.4*2.5=

26 t所用鋼筋、鋼絞線數(shù)量：鋼筋：1 791.8 kg;鋼絞線：333.4 kg;波紋管：39.5 kg;定位、螺旋筋：89.9 kg;錨具：8 kg?？傎|(zhì)量G可由下式計算得出：

G=G砼+G鋼

=26+（1 791.8+333.4+39.5+89.9+8）/1 000=28.26 t

（1）本工程16 m梁采用雙機抬吊機作業(yè)。

Q主K≥Q1+Q2

根據(jù)設(shè)計圖紙計算邊梁最重按28.26 t，即Q1=28.26 t，考慮索具重量Q2=2.0 t，K為起重機降低系數(shù)，取0.75。即：Q主≥30.26 t。

（2）起重高度計算：

H≥H1+H2+H3+H4

式中：H——起重機的起重高度（m），停機面至吊鉤的距離;H1——安裝支座表面高度（m），停機面至安裝支座表面的距離;H2——安裝間隙，視具體情況而定，一般取

0.2 m～0.3 m;H3——綁扎點至構(gòu)件起吊后底面的距離（m）;H4——索具高度（m），綁扎點至吊鉤的距離，視具體情況而定。

取H1=4 m，H2=0.2 m，H3=0.95 m，H4取3 m。選用起重機的起重高度H≥8.15 m，起重高度取9 m。

（3）起重臂長度計算：

L≥（H+h0-h）/sinα

式中：H——起重高度（m）;h0——起重臂頂至吊鉤底面的距離（m）;h——起重臂底鉸至停機面距離（m），本工程取1 m;α——起重臂仰角，一般取70°～77°，本工程取70°。

（4）吊車工作半徑取7 m，參考150 t汽車起重機起重性能表，可得：

Q主K≥Q1+Q2

即（77+18.5）×0.75=71.63>36.312=1.2×30.26 t，所有綜合考慮（1）、（2）及起重機的工作幅度，選用中聯(lián)牌一臺150 t及一臺50 t汽車起重機進行雙機抬吊。設(shè)備吊裝崗位職位表及起重機起重性能表參見附錄。

3.2 索具、卡環(huán)等工具的選擇

（1）板梁重量計算。計算以16 m空心板梁邊板（懸臂C=505 mm）為驗算對象。16 m邊板的所用混凝土數(shù)量為：C50砼10.4 m3，按砼單位重量2.5 t/m3計算，G砼=10.4*2.5*10=260 kN。16 m邊板的所用鋼筋、鋼絞線數(shù)量：鋼筋：1 791.8 kg;鋼絞線：333.4 kg;波紋管：39.5 kg;定位、螺旋筋：89.9 kg;錨具：8 kg。

G鋼=（1 791.8+333.4+39.5+89.9+8）*10/1 000=22.6 kN

則G=G砼+G鋼=260+22.6=282.6 kN

（2）鋼絲繩拉力計算：梁體采用每端為2個吊鉤，以兩根鋼絲繩進行計算。

N=K1*G/n*1/sinα≤P/K2

式中：N——每根鋼絲繩索具的受拉力;G——梁板質(zhì)量;n—吊索根數(shù);α——吊索鋼絲繩與板梁水平夾角;P——吊索鋼絲繩的破斷拉力;K1——吊裝時動載系數(shù)，取1.2;K2——吊索鋼絲繩的安全系數(shù)，取6。

梁板質(zhì)量取G=282.6 kN，α取60°，N=K1*G/n*1/sinα=1.2*282.6/4/2*1/sin60°=48.9 kN選用6*37絲，鋼絲繩φ43 mm，公稱抗拉強度1 700 N/mm2，破斷拉力總和1 185 kN。

SP=ΨΣSi

式中：SP——鋼絲繩的破斷拉力，kN;ΣSi——鋼絲絲繩規(guī)格表中提供的鋼絲破斷拉力的總和，kN;Ψ——鋼絲捻制不均折減系數(shù)，對6×37繩，Ψ=0.82。

SP=0.82*1 185=971.7 kN

由于N=48.9 kN<P/K=161.95 kN，故選用6*37絲，鋼絲繩φ43 mm，公稱抗拉強度1 700 N/mm2，破斷拉力總和1 185 kN，鋼絲繩滿足要求。

（3）卡環(huán)的選擇計算。吊裝質(zhì)量最大支撐時拉力N=48.9 kN，卡環(huán)的允許荷載[FK]=40d2，選用17.5型卡環(huán)，查《路橋計算手冊》15-15表得知d=64 mm。

[FK]=40*642=163.84 kN>48.9 kN滿足要求。

因此，采用汽車吊時選用17.5型卡環(huán)。

（4）抗傾覆驗算。為保證汽車吊在吊裝過程中的穩(wěn)定，需進行抗傾覆驗算，即需使穩(wěn)定力矩大于傾覆力矩。以16 m梁為驗算對象，查《起重機設(shè)計規(guī)范》可知：

=KGMG-KQMQ-KWMW≥0

式中：KG——自重加權(quán)系數(shù)，取1;KQ——起升荷載加權(quán)系數(shù)，取1.15;KW——風動載加權(quán)系數(shù)，取1;MG、MQ、MW為汽車吊自重、起升荷載、風動荷載對傾覆邊的力矩，N·m。

圖中：G——汽車吊自重，取121.2 t;Q——起升物重量，考慮雙機抬吊，取28.3 t;W——風動載，按起升物重量的20%考慮;a——汽車吊重心至支腳傾覆支點的距離，支腿全伸8.4 m，故a取4.2 m;R——汽車吊工作半徑，取7 m;h——風動載合力點高度。

=KGMG-KQMQ-KWMW

=1×G×a-1.15×Q×（R-a）-1×W×h

=1 212 000×3.3-1.15×283 000×（7-4.2）

-0.2×283 000×（4+0.2+0.95/2）

=3 999 600-911 260-264 888=2 823 452 N·m>0

故穩(wěn)定性滿足要求。

（5）地基承載力驗算。汽車吊工作時最不利的情況是3點著地，也就是3個支腿支持著整臺吊車的重量（包括自重和荷重），即：

單個支腿最大支承力=1/3（G +Q）

=1/3（121.2+150）=90.4 t

式中：G——汽車吊自重，取150 t吊車驗算，為121.2 t;Q——汽車吊最大荷重（額定荷重），為150 t。

汽車吊對路基的壓強應(yīng)為：

單個支腿最大支承力/S=90.4/0.09

=1 004（t/m2）=10.04 MPa

式中：S—支腿著點面積。

因此，150 t汽車吊工作時地基承載力的要求為不小于10.04 MPa，而處理后的路基地基承載力設(shè)計要求不小于30 MPa，故滿足吊裝要求。

4 施工方法

4.1 預(yù)制梁的運輸

K1+985中橋吊裝：板梁在存梁區(qū)采用2臺50汽車吊配合直接將梁板吊至主吊車架梁指定作業(yè)范圍內(nèi)。K1+035、K1+350中橋吊裝：首先將運梁平板車開到指定的裝車位置，然后用2臺汽車吊將存梁區(qū)已經(jīng)編號的待架設(shè)梁板吊起，徐徐放到平板車上。在調(diào)放過程中，主要對梁體進行保護，小心輕放的原則。運輸過程中，運輸平板車盡量靠道路右側(cè)慢車道行駛，且前后安排車輛專人進行交通引導以及梁板運輸過程中的監(jiān)測，若因道路顛簸造成梁板有松動的現(xiàn)象時，應(yīng)立即停車進行處理，確保運輸安全。

4.2 板梁定位

（1）根據(jù)實際放出線路中心和橋臺中心里程，在橋臺上放出每跨梁的縱向中心線，支座橫中心線及其輪廓線，在橋臺面上定出梁端位置橫線及在橫線上定出各片梁底部的支座中心線。

（2）在每片梁的兩個端面上標出梁的豎向中線，同一片梁兩個端面上的豎向中線應(yīng)互相平行。

（3）在橋臺上標出板梁安裝中心線，便于在吊裝時與板梁的中心線對齊，提高預(yù)制梁安裝精度。

（4）按圖紙要求，用全站儀精確放出每片梁的邊線及橡膠支座位置，橡膠支座用環(huán)氧樹脂膠于橋臺上。

4.3 板梁安裝方法

本工程采用1臺150 t汽車吊與1臺50 t汽車吊雙機抬吊安裝。根據(jù)實際施工現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境，吊裝示意圖見圖2。

其中1#橋（K1+035.000）的空心板梁安裝方法如下：

將施工便道進行加固處理，確保運梁車能夠到達橋梁位置，保證工程質(zhì)量排除安全隱患的同時，確保車輛可以安全行駛。150 t汽車吊進行吊裝作業(yè)，另使用一臺50 t吊車作為副吊，吊裝步驟如下，2#橋、3#橋施工過程和1#橋相似：

首先1號（150 t）吊車就位在0#左幅橋臺西側(cè)中間位置，2號吊車就位在0#左幅橋臺北側(cè)中間位置，直接一次使1#墩左幅～0#臺左幅梁板吊裝就位;將1號吊車轉(zhuǎn)移至0#臺右幅橋臺西側(cè)中間位置，2號吊車轉(zhuǎn)移至0#臺與1#墩南側(cè)中間位置，另外使用運梁平板車將梁板從存梁區(qū)轉(zhuǎn)移至吊車的吊裝范圍內(nèi)，0#臺右幅-1#墩右幅的梁板可一次吊裝就位;再將1號吊車轉(zhuǎn)移至1#墩與2#墩的北側(cè)中間位置，將2號吊車轉(zhuǎn)移至橋梁下部硬化完成的基坑內(nèi)，停在1#墩與2#墩右幅中間。另外使用運梁平板車將梁板從存梁區(qū)轉(zhuǎn)移至吊車的吊裝范圍內(nèi)。1#墩與2#墩左幅梁板可一次性吊裝就位。將1號主吊駛?cè)?#墩與2#墩右幅間硬化完成的基坑場地內(nèi)，2號吊車就位于2#墩與3#臺南側(cè)中間位置，使用運梁平板車將梁板從存梁區(qū)轉(zhuǎn)移至吊車的吊裝范圍內(nèi)。1#墩與2#墩右幅梁板可一次性吊裝就位。最后按照第1步方法可將3#臺與2#墩間的梁板吊裝完成，板梁安裝實測項目表參見附錄。

5 質(zhì)量及安全保證措施

5.1 質(zhì)量保證措施

對原材料、成品及半成品要由質(zhì)檢工程師組織質(zhì)量、技術(shù)、物資部門及施工處的有關(guān)人員進行驗收，確保各單位材料的性能符合技術(shù)要求，杜絕不合格材料進場，各種混合材料按設(shè)計規(guī)定的配合比進行驗收，確保各單項材料的性能符合技術(shù)要求，各種混合材料按設(shè)計規(guī)定的配合比進行拌制。

認真貫徹執(zhí)行“三工三查”制：即工前交底，工中檢查指導，工后總結(jié)評比。堅持施工過程中的“五不施工”和“三不交接”的規(guī)定?！拔宀皇┕ぁ笔俏催M行技術(shù)交底不施工;材料無合格證、試驗不合格不施工;上道工序或成品半成品未經(jīng)檢驗驗收不施工;隱蔽工程未經(jīng)監(jiān)理工程師檢查簽證不施工;圖紙和技術(shù)要求不清不施工?！叭唤唤印笔菬o質(zhì)檢記錄不交接;未經(jīng)質(zhì)檢人員驗收不交接;施工記錄不全不交接。

加強質(zhì)量教育和崗前培訓。進行質(zhì)量教育、提高質(zhì)量意識。制定各工序標準化作業(yè)細則，提高施工人員的整體技術(shù)水平，特別對使用新型設(shè)備人員要確保培訓質(zhì)量，為創(chuàng)優(yōu)質(zhì)工程創(chuàng)造條件。開工前進行專業(yè)、規(guī)范、操作要求、崗位責任的培訓。規(guī)范每個參加項目施工的人員的行為，做到人人懂規(guī)范，講規(guī)范，按規(guī)范施工。施工質(zhì)量與每人的利害關(guān)系明確，做到人人心中有數(shù)，達到科學化、標準化、規(guī)范化、程序化施工。

5.2 安全保證措施

建立健全安全管理組織機構(gòu)，完善安全生產(chǎn)保證體系，杜絕安全特別重大事故，杜絕死亡事故，防止一般事故的發(fā)生。消滅一切責任事故需要做到以下幾點：

（1）建立健全管理體系，建立以項目經(jīng)理為首的安全領(lǐng)導小組，明確管生產(chǎn)必須管安全的原則，建立健全崗位責任制，從組織、制度上保證安全生產(chǎn)，做到規(guī)范生產(chǎn)，安全操作。（2）認真貫徹“安全第一、預(yù)防為主”方針，堅持和加強安全教育，提高安全意識。夯實安全基礎(chǔ)工作，堅持“班前交安全，班中監(jiān)督安全，班后講評安全”的制度，上崗前進行安全規(guī)范、操作安全規(guī)則培訓。提高項目全員的防范能力。（3）推行安全標準化工地建設(shè)，抓好現(xiàn)場管理，搞好文明施工。工程材料的堆放，各種交通、施工信號標識完備，風水管路、供電線路要暢通、架設(shè)正確。施工現(xiàn)場緊張有序，施工工序有條不紊。（4）加強班組建設(shè)。選好班組長、安全員，執(zhí)行“三工、三檢”和“周一”安全互檢，集思廣益，發(fā)現(xiàn)問題，找出隱患，杜絕“三違”，把事故消滅在萌芽狀態(tài)。（5）認真實施標準化作業(yè)，嚴格按安全操作規(guī)程進行施工，嚴肅勞動紀律，杜絕違章指揮與違章操作，保證防護設(shè)施的投入，使安全生產(chǎn)建立在管理科學、技術(shù)先進、防護可靠的基礎(chǔ)上。

6 總結(jié)

本施工方案依據(jù)株洲市云龍示范區(qū)云霞大道（臥龍路-云龍大道）新建工程橋梁施工圖紙、技術(shù)規(guī)范、現(xiàn)場實際情況及我單位的類似工程施工經(jīng)驗等內(nèi)容編制。通過對板梁的受力分析，綜合考慮橋梁的特點、施工現(xiàn)場情況、人員和設(shè)備情況等多種因素，對作業(yè)吊車，鎖具、卡環(huán)進行了合理選擇，并選擇了經(jīng)濟、安全的梁板安裝方法。后續(xù)又制定了一系列突發(fā)緊急狀況時的安全措施，確保了施工過程中板梁和吊機的安全，為類似工程的實施提供了技術(shù)參考。

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