门式墩钢盖梁施工关键技术探究

刘亚丽

中铁建大桥工程局集团第一工程有限公司，辽宁 大连 116033

1 引言

随着铁路交通的迅猛发展，新建铁路跨越江河和既有公路、铁路的工程越来越多。已往的跨河和跨公（铁）路铁路多采用较大跨度混凝土连续梁结构，采用下设防护棚+挂篮悬臂施工，或采用水平转体法施工。但对于跨越交通繁忙的铁路营业线，一方面受铁路接触网影响无法搭设防护棚，另一方面，长时间在营业线上方施工，对铁路运营存在较大安全隐患。跨营业线也可设计为结构较轻的钢结构，在天窗点利用大吨位履带吊整孔吊装，施工效率更高，对既有营业线影响也较小［1］。本文以新建赣深客专跨越既有京九铁路线为例，介绍大型履带吊整孔吊装钢梁的施工关键技术。

2 工程概况

2.1 工程简介

新建赣深客专信丰特大桥位于江西省赣州市信丰县境内，起讫里程DK39+840.32～DK49+911.705，全桥长9650.55m，为双线桥，由简支梁+连续梁组成。赣深客专与既有京九铁路线斜交，交角为32.65°，为减少施工对京九铁路营运的干扰，信丰特大桥

226#墩采用门式桥墩与既有京九铁路以56.95°夹角上跨，采用钢盖梁结构，钢盖梁提前在工厂加工，钢材采用Q345qD钢，顶、底板厚度为36mm，腹板为28mm。钢盖梁尺寸为30.5m（长）×3.5m（宽）×2.8m（高），总重187t。钢柱内填充C40无收缩混凝土，门式墩上部桥梁为2孔32.6m简支箱梁，采用预制架设施工工艺。

2.2 工程特难点

钢盖梁为赣深客运专线信丰特大桥重难点工程，其工程难度主要包括：

（1）钢盖梁自重大，跨径长，对吊机的各项性能指标及施工作业人员的技术水平要求很高。

（2）钢盖梁和墩身的连接采用焊接工艺，对吊装就位的精度要求高，同时对标高的控制要求也很高。

（3）既有京九铁路车流量密度大，施工过程中需要与铁路车站、信号、电务、行车、机务、调度等多个铁路设备管理单位间相互配合，施工协调难度大、任务量大。

（4）跨越既有线施工作业时“天窗点”可利用时间有限，致使钢盖梁有效施工时间短。

3 总体施工方案

信丰特大桥226#门式墩钢盖梁采用工厂加工制造，现场拼装，后用650T履带吊整体吊装方案。

具体施工步骤为：

（1）首先，硬化、加固拼装与吊装场地；

（2）工厂加工钢盖梁，运输至现场拼装；

（3）进行试吊装；

（4）试吊后，封闭铁路正式吊装钢梁，先进行梁体的空中旋转，采用缆风绳进行钢盖梁粗定位，再在两侧墩身平台上采用手拉倒链对钢盖梁平面位置进行精调，精调至距离柱顶1cm后缓缓下落至柱顶设计位置；

（5）焊接固定钢盖梁。

4 施工关键技术

4.1 吊装场地加固、硬化处理

为保证650t履带吊架设作业安全性，吊装场地进行专项设计并加固：履带吊单侧履带下实铺路基箱板12块，每块箱板长6m，宽2.5m。通过分析钢梁架设施工工况，选取控制性工况所受荷载，经计算场地基础承载力需大于96kPa。

场地施工采用挖掘机清除原场地内松散土层至强风化岩面，对地基承载力进行测试，满足设计承载力后，回填AB组填料，分层填筑机械压实。顶层采用C30砼面层，厚度20cm，在履带吊站位16m×20m范围内，采用厚1m的C30砼扩大基础作抗地基不均匀沉降措施。

图1 吊装场地布置图

4.2 钢盖梁加工、运输与拼装

4.2.1 钢盖梁加工与运输

充分考虑制造场地、吊装能力、道路运输、施工场地布置等因素，钢盖梁委托大连鸿伟船舶工程有限公司在赣州钢结构厂加工，通过船舶海运至xx港，再用车辆陆运至施工现场进行拼装。

考虑钢梁陆运便利，将钢盖梁横向分成3段，分段长度为11m+10.5m+9m，重量为别为67.4t、64.4t、55.1t，进行下料、开坡口、组装、焊接、拼焊剪力钉、涂装、发运至现场。钢盖梁分段时，顶板、腹板、底板接口应相互错开，顶板与腹板错开200mm，腹板与底板错开200mm。

钢梁加工的关键是控制钢盖梁涂装工艺，首先采用喷砂(丸)的方法对钢梁的表面进行除锈处理，按照GB8923规定的Sa3级的标准，将钢梁表面的油污、铁锈等杂物清理干净。然后按TBT1527-2011第七套涂装体系进行涂装。涂装具体要求如表1。

表1 钢盖梁涂装要求

4.2.2 钢盖梁拼装

各节段钢盖梁在施工场地准备完毕后，开始进行焊接拼装。节段焊接工艺流程：NDT检梁段就位→错边调整→底板、边腹板定位→腹板焊接→顶、底板焊接→NDT检测→底板、腹板、加劲肋嵌补段焊接→NDT检测→过焊孔封堵。

钢梁拼装质量主要由焊接工艺质量决定，为确保钢盖梁的焊接质量，对施工现场各节段焊接有如下要求：①梁段接口的对接焊缝要求熔透；②施工现场焊接环境周围温度易在+5℃以上，周围相对湿度80%以下，雨天禁止露天施焊；③焊缝两侧经除锈后24h内，必须要进行焊接，目的是防止接头再次生锈或污染。否则应当重新除锈，然后再施焊。④在钢箱内采用CO2焊时，焊接作业人员要佩戴通氧气的防护面罩，且配备相关通风设施。

4.3 钢盖梁吊装作业

4.3.1 吊机选型

根据现场条件及钢盖梁跨度、重量、外形尺寸，选用XGC650型履带吊在要点的情况下进行架设施工，设置4个吊点，并且钢丝绳选用6×61-D1-1850MPa。考虑到设计的吊耳尺寸及钢丝绳直径，选择美式螺栓插销型号型85t卸扣。吊耳焊接在顶板上并设置在横隔板位置上方，吊耳横向间距25.12m，纵向间距1.8m，同时，组装XGC650型履带吊和辅助吊车采用1台70t吊车配合。

结合施工场地布置，XGC650型履带吊额定起吊能力为349t，主臂长度为60m、施工作业半径为22m。吊装安全系数=额定起吊重量/(钢盖梁总重+钢索重量)=349/(187+15)=1.7，XGC650型履带吊起吊能力满足要求。

根据现场作业环境和工作状态对验算最不利状态下吊装抗倾稳定性、钢丝绳受力、卸扣安全，均满足规范和施工要求。同时，为防止钢盖梁吊装时钢盖梁与大臂发生触碰，按相似三角形原理进行相关验算。在起吊高度为12m时，算得钢盖梁中心距大臂水平位移a=17.59m ＞30.5/2=15.25m，满足吊装要求。

4.3.2 钢盖梁试吊装

为保证钢盖梁在吊装过程中的绝对安全及各工序能正常运行。首先，在吊装区起吊钢盖梁，大臂向远离营业线侧旋转90°，再向相反方向旋转90°落梁，模拟整个吊装过程，通过试吊装对吊装作业的指挥系统、地基承载力、吊机性能、索具等进行测试，以指导正式吊装施工。

表2 钢盖梁吊装时间表

4.3.3 正式吊装

XGC650履带吊车进场后在信丰特大桥226#墩小里程左侧就位，进行组装和悬挂配重，履带吊站位中心用全站仪放样确定。钢盖梁吊装共分两步，步骤如下。

第一步：吊装准备

XGC650履带吊进场就位后进行组装和悬挂配重，在线路封锁命令下达前60min，吊车将架设钢梁起吊离地面0.5m后，吊车空载行至吊装位置，进行二次试吊确认。确认吊车、场地均无异常情况后，由指挥员下达起吊命令，起升速度控制在1.25m/min内，高度超过既有设备0.5m停止。试吊完毕后等待封锁、停电命令，并再次对吊车各部位性能进行检查、确保正常。

第二步：吊装作业

待封锁及停电命令下达后，立即组织对钢盖梁进行吊装，吊车将钢盖梁缓慢提升，借助人工辅助拉缆风绳将钢盖梁顺时针旋转123°就位，直至设计标高落梁。连接固定后摘钩离开，点外拆除超起配重。

4.4 连接固定

钢盖梁与墩柱之间连接包括临时固结和最终焊接：在起吊前，预留孔采用螺栓拧紧，以起到临时固结的作用；钢盖梁起吊后采用四根缆风绳控制钢盖梁水平位置，到达预定距离钢立柱顶1cm时暂时吊放，用倒链锁紧四角，测量班进行平面位置复测，偏差采用倒链进行调整，直至精度满足要求后，将钢盖梁缓慢下放；钢横梁就位后，及时焊接钢柱底与墩顶连接钢板［2］。另外，为了防止高温焊接导致钢板过热变形，采用断续焊工艺对钢盖梁与墩身进行焊接。

4.5 摘钩

钢盖梁与钢墩柱连接稳固后，人员经墩身旁旋转爬梯、墩身外侧爬架至钢盖梁顶部准备摘钩，架梁指挥员下达摘钩命令后，吊车缓慢收绳、转臂、离开营业区。

5 结束语

本文以赣州至深圳铁路客运专线信丰特大桥226#门式墩钢盖梁施工为例，系统的介绍钢盖梁制造与吊装施工中的关键技术。通过采用文中的施工技术和工艺，信丰特大桥226#门式墩钢盖梁制造与吊装顺利完成，且施工中钢梁定位准确、施工效率高，工程质量和安全可靠，对其他大型钢盖梁制造与吊装施工对类似工程具有一定的指导和借鉴意义。