城市繁華地段鋼結(jié)構(gòu)天橋空間桁架高空吊裝工程技術(shù)

劉家哲, 徐 蕓, 徐 蔭, 柴培華, 鄭澤龍

(1. 九江學(xué)院建筑工程與規(guī)劃學(xué)院，江西九江 332005；2. 中交一公局集團(tuán)有限公司, 北京 100024)

1 工程概況與吊裝工程特點(diǎn)

工程位于某市中學(xué)校門西側(cè)，與既有道路正交，連接中學(xué)和市圖書館，是某市商業(yè)與校區(qū)一條重要的城市干道，車流密集。沿線兩側(cè)都是住宅區(qū)或商業(yè)區(qū)，道路交通車輛較多，天橋鋼結(jié)構(gòu)施工采用封閉整條道路進(jìn)行施工(圖1)。

天橋全長(zhǎng)36 m，橋面總寬6 m，墩頂平臺(tái)左右兩側(cè)分別設(shè)置接地人行梯道4個(gè)，梯道寬3.5 m；九江一中側(cè)每端梯道總長(zhǎng)19.3 m，共長(zhǎng)38.6 m；九江市圖書館側(cè)西側(cè)梯道長(zhǎng)26.7 m，東側(cè)梯道長(zhǎng)19.3 m，共長(zhǎng)46 m。主橋總長(zhǎng)29.0 m，計(jì)算跨徑28.0 m，矢高5 m，矢跨比1/5.6。主桁橫向間距5.7 m，上、下弦分別位于半徑為21.56 m和600 m的圓曲線上。

圖1 人行天橋工程效果圖

上弦即拱肋之間設(shè)置共4道橫撐，下弦桿之間設(shè)置正交異性橋面板天橋兩端各設(shè)置2個(gè)人行梯道，坡度均為1∶2，共2個(gè)梯段。鋼橋墩主橋橋墩墩身直徑φ1.25 m，壁厚28 mm，內(nèi)灌微膨脹混凝土；墩頂與鋼平臺(tái)直接焊接；墩底設(shè)置2.5 m×5.2 m×1.8 m承臺(tái)，承臺(tái)下設(shè)2根φ1.2 m樁基。梯道橋墩墩身直徑φ0.6 m，壁厚24 mm，內(nèi)灌微膨脹混凝土；墩頂設(shè)蓋梁，其上設(shè)支座墊石。本天橋吊裝工程包括鋼主梁現(xiàn)場(chǎng)的整體吊裝、橫撐和橋面系的安裝、鋼橋墩的安裝等等，其鋼桁拱0.3 m×5.45 m×29 m、21.27 t、2片。

(1)鋼桁拱各桿件間的連接采用了焊接，桁架精度要求高，拼裝難度大。

(2)天橋鋼桁拱采用臥式運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)，重量達(dá)21.27 t，長(zhǎng)達(dá)28.9 m，臥放梁寬5.45 m，為超長(zhǎng)超寬構(gòu)件運(yùn)輸，且在市內(nèi)道路上運(yùn)輸，運(yùn)輸難度大。

(3)單片鋼桁拱整體運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)需要翻身后，再進(jìn)行吊裝，整片鋼桁拱起重噸位大，且構(gòu)件尺寸大，翻身吊裝的施工難度大，且單片鋼桁拱的結(jié)構(gòu)斷面的寬度為0.3 m，高達(dá)5.45 m，其單片安裝后的側(cè)向穩(wěn)定性差，吊裝施工難度大。

(4)現(xiàn)場(chǎng)焊接節(jié)點(diǎn)多，焊接工程量大、高空作業(yè)施工難度大。吊裝現(xiàn)場(chǎng)工種多樣、工序繁多。

(5)封閉交通，對(duì)交通影響大，且需保證一中開學(xué)前完工，施工工期緊張，施工現(xiàn)場(chǎng)條件較差。

2 吊裝現(xiàn)場(chǎng)總體平面布置、總體要求

施工場(chǎng)區(qū)嚴(yán)格按核定范圍封閉，作好安全防護(hù)以確保行人及車輛安全暢通。施工準(zhǔn)備階段應(yīng)完成復(fù)核測(cè)量控制點(diǎn)坐標(biāo)、高程，接引施工測(cè)量控制樁，進(jìn)行定位放線、公共設(shè)施防護(hù)、材料采購(gòu)檢驗(yàn)以及臨時(shí)設(shè)施的布置等等措施工作?？紤]到工期緊、交通流量大等特點(diǎn)，為降低現(xiàn)場(chǎng)的焊接工作量，縮短現(xiàn)場(chǎng)工期和減少交通的影響，采用工廠進(jìn)行鋼墩柱分節(jié)段制造和鋼桁拱整片制造，鋼桁拱臥放運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)，采用1臺(tái)130 t的汽車起重機(jī)進(jìn)行安裝主橋鋼桁拱片和鋼墩柱節(jié)段2，其余構(gòu)件采用25 t汽車吊進(jìn)說(shuō)行安裝?？傮w施工順序?yàn)楣S加工制造鋼桁拱片，鋼墩柱節(jié)段，橫撐，橋面板，梯道等，運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)，然后在橋位處進(jìn)行安裝焊接工作。總體安裝順序?yàn)橄劝惭b主橋和梯道鋼橋墩，然后再安裝主橋單片鋼桁拱，再安裝橋面系和拱肋之間的橫撐，最后安裝梯道和附屬結(jié)構(gòu)。

3 人行天橋上部結(jié)構(gòu)的吊裝

人行天橋上部結(jié)構(gòu)采用鋼桁拱整片吊裝，其安裝總體順序?yàn)橄劝惭b一側(cè)鋼桁拱片，并采用固定支架進(jìn)行定位固定，再安裝另一側(cè)鋼桁拱片并固定，然后再安裝2個(gè)拱肋之間的4根橫撐，最后進(jìn)行橋面系的安裝。

3.1 鋼桁拱片整體吊裝

對(duì)于單片鋼桁拱重21.27 t，采用1臺(tái)130 t的汽車吊吊裝。鋼桁拱上焊接2個(gè)吊耳，吊耳焊接在拱肋節(jié)點(diǎn)處，且在鋼桁拱中間位置設(shè)置2 t的捯鏈葫蘆，以確保鋼桁拱的翻身和起吊過程中的穩(wěn)定。其汽車起重機(jī)站位布置見圖2～圖5。

圖2 天橋第1片鋼桁拱吊裝汽車起重機(jī)站位縱橫斷面(單位：mm)

圖3 天橋第1片鋼桁拱吊裝汽車起重機(jī)站位平面(單位：m)

圖4 天橋第2片鋼桁拱吊裝汽車起重機(jī)站位縱橫斷面(單位：mm)

圖5 天橋第2片鋼桁拱吊裝汽車起重機(jī)站位平面(單位：m)

3.2 鋼桁拱側(cè)向穩(wěn)定支架

為了確保鋼桁拱安裝過程中的穩(wěn)定，全橋共設(shè)置2個(gè)固定定位支架，支架采用φ325 mm×6 mm的鋼管支架組成，支架之間連接系采用[20槽鋼，在上弦桿下放采用雙拼[20槽鋼與鋼管立柱焊接，在雙槽[20鋼管上焊接限位固定牛腿，牛腿固定上弦桿，避免整片鋼桁拱偏位。支架各結(jié)構(gòu)之間連接采用焊接，每根立柱與地面采用4根膨脹螺栓錨固。固定定位支架在單片鋼桁拱安裝就位后，即采用固定位支架固定，待橫撐和部分橋面系施工完成后方可拆除。其支架布置見圖6。

圖6 鋼桁拱側(cè)向穩(wěn)定支架(單位：m)

3.3 鋼桁拱拱肋橫撐及橋面系安裝

主桁上弦拱肋之間共設(shè)4道橫撐，橫撐采用φ219×10 mm無(wú)縫鋼管。單根橫撐重0.28 t。橫撐采用1臺(tái)25 t的汽車吊進(jìn)行吊裝，其吊機(jī)站位布置見圖7。施工中橫撐安裝完成至少3根后，方可拆除固定定位支架，再進(jìn)行橋面系施工。

圖7 中鋼橫撐汽車吊站位平面布置(單位：m)

3.4 鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)安裝的測(cè)量

全面復(fù)核人行天橋下部結(jié)構(gòu)的測(cè)量控制網(wǎng)、細(xì)部軸線、標(biāo)高，根據(jù)總包提供的控制點(diǎn)及主軸線點(diǎn)，在建筑外圍地面布置水平面高程、軸線控制點(diǎn)，高程點(diǎn)、軸線二點(diǎn)合一。監(jiān)控點(diǎn)布置見圖8。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)高基準(zhǔn)控制線,進(jìn)行校核，誤差在±3 mm之內(nèi)，然后根據(jù)復(fù)核結(jié)果設(shè)立鋼結(jié)構(gòu)安裝高程控制點(diǎn)。鋼桁拱下弦桿中心線在水平面上投影為2條直線，故直線度的控制從下弦入手。

3.5 鋼桁拱臨時(shí)固定定位支架變形監(jiān)測(cè)

鋼桁拱臨時(shí)固定定位支架應(yīng)力比較小，但不意味不進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)。鋼桁拱臨時(shí)固定定位支架是本工程關(guān)系工程全局的重要措施，支架制作質(zhì)量、加固的可靠度，除了在各工序中嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)外，很難找出節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度薄弱點(diǎn)。對(duì)于支撐柱來(lái)說(shuō)，這些強(qiáng)度薄弱或加固不可靠的問題都會(huì)隨著支撐架緩慢加載而反映在支撐架變形上。因此支架變形監(jiān)測(cè)是保證支架安全最有效的措施。

圖8 桁架直線度測(cè)量示意

4 結(jié)束語(yǔ)

(1)雙機(jī)抬吊、空間桁架分片、橋墩分塊的吊裝方案可大大節(jié)約運(yùn)輸成本，減少運(yùn)輸裝卸中的變形和損壞，并能有效地節(jié)約工期。根據(jù)城市坐標(biāo)，在現(xiàn)場(chǎng)做好測(cè)量控制點(diǎn)并保護(hù)，全面細(xì)微地全過程監(jiān)控鋼桁拱的焊接線型，才能確保工程施工的進(jìn)度。

(2)大型機(jī)械的布置和工程測(cè)量控制以及交通導(dǎo)行是人行天橋吊裝的重中之重。通過對(duì)汽車起重機(jī)站位進(jìn)行分析，根據(jù)結(jié)構(gòu)的平面布置，鋼桁拱的位置分布情況，鋼桁拱的起重重量，確定起重機(jī)的平面位置，選定汽車起重機(jī)，才能保證汽車起重機(jī)的布置能夠滿足現(xiàn)場(chǎng)施工。

(3)通過設(shè)置固定定位支架對(duì)已安裝好的單片鋼桁拱進(jìn)行固定，且待2個(gè)拱片之間的橫撐安裝完成后再拆除固定支架，才能確保整個(gè)鋼桁拱片在安裝過程中的穩(wěn)定。

(4)鋼桁拱超長(zhǎng)超寬構(gòu)件的運(yùn)輸；鋼墩柱、鋼桁拱的安裝位置精度控制和側(cè)向穩(wěn)定性控制；鋼桁拱與橫撐、橋面系等構(gòu)件之間的焊縫質(zhì)量控制；搭設(shè)活動(dòng)爬梯的安全控制等等。

(5)鋼桁拱的側(cè)向穩(wěn)定性控制、鋼桁拱的起重吊裝安全、鋼墩柱的起重吊裝安全、人行天橋施工作業(yè)對(duì)周邊交通的影響控制是分析選擇本鋼結(jié)構(gòu)天橋吊裝方式主要依據(jù)。