复杂环境下连续钢箱梁架设方法研究及安全控制

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   (Shenzhen Guangtie Railway Civil Engineering Company Limited, Shenzhen, 518020)
  摘要:复杂环境下大型立交桥的施工及安全控制成为当前桥梁施工的显著问题。连续钢箱梁由于具有跨径大、美观、工期短等优点而在城市桥梁建设中逐步推广应用,因此连续钢箱梁施工的技术研究显得尤为重要。本文结合笔村立交桥改造工程实例介绍了城市复杂环境下连续钢箱梁架设施工及安全控制方法,分析了城市条件下施工所面临的复杂性,并在此背景下提出了可行的连续钢箱梁施工方法及工艺,希望对此类工程项目的施工具有借鉴作用。
  关 键 词: 复杂环境连续钢箱梁架设方法安全控制
  Abstract:The construction of its security control has been a prominent problem on complex enviroment around. The box girder has been greatly improved and applied in the construction of bridges in cities, with the advantages of its long-span, beautiful appearance and short period. so the technical research on the construction of continuous box girder is becoming more and more important. In this article, combining the project of reconstructing project of Bicun overpass, the construction methods of its security control on complex enviroment around are introduced, the complextion of contruction is analysed and construction methods available are proposed.
  Key Words:complex environment; continuous box girder; construction methods; security control.
  
  中图分类号:P624.8 文献标识码:A 文章编号
  1前言
  随着我国交通事业的高速发展,市政道路的建设也在不断发展,同时也遇到了很多以前所没有的问题。市政道路作为城市交通的重要组成部分,通常以大型立交的形式或者高架桥的形式跨越铁路、公路、立交桥等。在此背景下,安全、高效的立交桥施工方法及安全的控制日益提上了日程。
  连续钢箱梁由于具有跨径大、美观、工期短等优点而在城市桥梁建设中逐步推广应用。随着钢箱
  梁应用的不断发展,钢箱梁施工技术研究显得尤为重要。在钢箱梁施工技术研究中,如何在不同的施工方法中总结出独特的技术和施工工艺,既可以保证桥梁施工质量,又可以保证施工安全和进度,从而带来良好的社会效益和经济效益,将具有十分重要的意义。
  本文结合笔村立交桥改造工程实例介绍城市复杂环境下连续钢箱梁架设施工及安全控制方法。
  2笔村立交桥改造工程项目概述
  2.1 工程概况
  笔村立交桥为XX路既有笔村立交桥的基础上建造新的高架连续梁桥,分为W线和E线两条高架桥。其跨越部分工程范围为W29#墩~W32#墩及E29#墩~E32#墩,共计8孔。其中,W线布置为49m+49m+49m+49m共计长度为196m连续叠合梁,采用两片梁,桥面宽度为9.5m;E线布置为53m+49m+49m+53m共计长度为204m连续叠合梁,采用三片梁,桥面宽度为13m。W线与E线之间除28轴墩柱未错位,其余29轴、30轴、31轴均错位4m,32轴错位8m。
  本桥主桥E29#墩~E30#墩及W29#墩~W30#墩跨越广深准高速铁路线四条股道;主桥E30#墩~E31#墩及W30#墩~W31#墩跨越广园路快速线东行及西行方向。(图1)为笔村立交桥改造工程现场概貌。
  
  图1 笔村立交桥改造工程现场概貌
  2.2 工程环境复杂性
  (1)主桥E线和W线跨越广深准高速电气化铁路四条股道,施工过程中需做好安全措施确保行车安全和运输秩序正常;
  (2)改造工程项目位于既有笔村高架桥旁,部分主跨跨越笔村高架转盘,而笔村高架转盘下为广园快速主干道,车流十分密集。同样需要采取足够的安全措施确保公路运输安全和秩序正常;
  (3)工程协调难度大,需要与铁路部门进行大量沟通协调,铁路封锁要点、安全防护等工作都制约着工程进度,同时与地方有关部门也需要做大量的协调工作;
  (4)桥梁施工质量要求高,施工过程需控制好各个环节,以保证成桥状态达到设计要求。
  3连续钢箱梁施工方案的选择
  本工程主跨钢箱梁因横跨广深铁路、广园快速路,现场架梁与交通干扰的矛盾十分突出。在运梁、交通疏导、安全防护尤其是过广深铁路梁段吊装架设上遇到一系列问题和困难。本工程结合梁架设方法的选定,既要考虑桥的形式、跨度、桥址处自然条件、地形、交通状况及现有设备等条件,又要考虑确保架设安全、工程质量、工期、工程费用等因素。因此,经研究提出以下三套方案。
  
  3.1方案一:布置临时支墩,采用汽车吊吊装
  在28#墩~32#墩间每跨设置三排临时支墩,每跨分成三片梁。用汽车吊进行吊装,待钢梁吊装就位后在临时支墩上进行焊接。此方案是设计院的施工图方案,经过研究,存在以下缺点。
  (1)临时支墩的设置没有考虑现场的自然条件和地形,有些临时支墩布置在现有的立交桥转盘、铁路界限之内。
  (2)汽车吊在既有旧桥上作业对现有交通干扰很大,由于箱梁底距既有桥面距最小距离仅为5m,若按原设计架设贝雷架横梁后,贝雷架横梁距桥面距离仅为3.2m,大部分货车无法通过。
  (3)既有旧桥能否承受吊装时的荷载(汽车自重、箱梁自重和运梁平板车荷载)还需要重新对旧桥进行检测后才能确定。
  针对现场地形情况,要实施此方案难度非常大。
  3.2方案二:钢箱梁现场拼装、焊接,采用伸臂导梁型架桥机进行架设
  使用伸臂导梁型架桥机(YXQJ120/40型架桥机),该型号架桥机适应大跨度架设桥梁,特别是前导梁和前主梁可伸缩。前导梁重量轻从而使架桥机的过孔悬臂弯矩最小,前导梁完成过孔收缩后架桥机的工作长度最短,从而大大提高了该架桥机的工作范围和性能,可以自行完成过孔。但本方案也有明显缺点。
  (1)钢箱梁运输需要借用隔壁标段施工场地,协调困难。
  (2)W线、E线要分两次架设,工期较长,满足不了工期要求。
  (3)根據设计图,桥梁墩顶有墩顶横梁,架桥机前腿无立足点,故架设时还必须增加临时墩以支持架桥机前腿。
  (4)由于架桥机前腿支撑在临时墩上,且距铁路及公路路面标高非常高,对铁路和广园快速路的安全防护压力非常大。
  经研究,该方案装吊难度也比较大。
  3.3方案三:钢箱梁进行现场拼装、焊接,钢箱梁焊接拼装完成后采用跨墩龙门吊进行架设
  钢箱梁在厂内进行加工,并预拼装,符合设计要求后,运梁平板车将钢箱梁分段运至施工现场,箱梁运至现场后,按施工分段要求进行现场拼装、焊接。钢箱梁焊接拼装完成后,运梁平板车将钢箱梁运至既有笔村立交桥上的架设位置进行箱梁架设施工。钢箱梁采用80t跨墩龙门吊(HLMD80-35/19A型门式起重机)进行架设,由既有桥面提升后,两侧横移到位。本方案存在如下缺点。
  (1)使用龙门吊吊装使用的机械设备比较多。
  (2)由于钢箱梁整片吊装利用既有旧桥转盘作为运梁通道,需要对旧桥进行检测。
  (3)部分受到现场条件限制的钢箱梁翼板需要进行局部改装。
  但本方案使用龙门吊吊装,优点也是很明显的。
  
  1)由于龙门吊位于公路及铁路两侧,仅利用晚上封锁时间进行施工,对铁路和广园快速路的干扰降到最低。
  
  2)可以变现场不利条件为有利条件,便于施工。
  3)使用龙门吊架设与汽车吊架设相比,可预见不利因素少。
  4)龙门吊架梁相应减少了临时墩数量,相对于原设计方案更经济合理。
  经过反复研讨,结合设备、材料情况,方案三在安全、工期、经济诸方面都有突出的优点,故选择第三方案。
  4连续钢箱梁架设方法
  由于立交桥跨越笔村转盘,设计桥面距地面距离为17m~20m,距地面距离较大,钢梁跨度较大,且较重(每跨梁重约94 t),立交桥相邻建筑物较多,给施工带来较大困难。
  本工程总体架设方案为:墩顶横梁及牛腿采用汽车吊配合龙门吊进行安装架设,钢箱梁采用龙门吊进行架设,由既有桥面提升后,两侧横移,具体架设施工方案如下详细介绍。
  4.1临时墩的设置
  根据现场既有条件,临时墩位于墩柱两侧,不得侵入结构物限界,且布置需考虑钢箱梁焊接施工平台及钢箱梁采用龙门吊吊装方法的限制。
  临时墩安装采用吊机进行安装,安装铁路及广园路附近的临时墩时,必须封锁相关的股道及市政道路,确保行车安全。
  4.2钢箱梁加工、运输
  本工程钢箱梁在厂内进行加工,并预拼装,符合设计要求后,施工运梁平板车将钢箱梁分段运至施工现场,箱梁运至现场后,按施工分段要求进行现场拼装、焊接。钢箱梁焊接拼装完成后,运梁平板车将钢箱梁运至既有笔村立交桥上的箱梁架设位置进行箱梁架设施工。
  运梁的重车需经过检算或桥梁鉴定后方可上桥,且必须在指定路线内行走。
  4.3钢箱梁吊装方法
  根据现场情况及现有设备情况,拟在每排桥墩处设置一跨墩龙门吊,采用龙门吊类型有两台80 t、一台50 t跨墩门吊进行吊装施工,三台门吊中心跨度分别为:41m、39m、39m。吊装时龙门吊考虑倒换使用。
  吊装时需要对各构件控制截面进行受力检算合格后方可进行作业。
  4.4临时设施拆除
  (1)临时支墩的拆除:钢箱梁按设计就位后,拆除临时支墩时,采用千斤顶将梁整体顶升,拆除小支墩,然后使用40t吊机拆除横梁及临时墩。
  设备的拆除:龙门吊拆除,使用两台80t吊机进行拆除。
  5施工安全控制
  确立“以人为本”的思想,进行合理的施工组织和管理,施工前制定应急预案及施工安全措施,采取一切措施减少对交通的影响和对居民的干扰,同时保证工程安全顺利实施。
  5.1应急预案
  坚持“安全第一、预防为主”的方针,根据本工程的特点及施工工艺的实际情况,认真组织对危险源和环境因素的识别和评价,制定本项目发生紧急情况或事故的应急措施,开展应急知识教育和应急演练,提高现场操作人员应急能力,减少突发事件造成的损害和不良环境影响。其应急准备和相应工作程序(见下图2)。
  
  图2应急预案工作程序组织流程图
  5.2架设安全措施
  (1)成立组织机构,加强领导。成立安装检查验收工程组,专司安装、检查、验收的组织,实施监督和安全控制,把关工作。
  (2)分工明确,责任到人。指定专业责任人,明确各自管理责任,确保管理工作到位。
  (3)加强机械设备的管理。龙门吊、架桥机是重要的临时承力设施,必须高度重视机械设备的现场安装、调试、检验验收工作,以确保其技术性能和安全可靠性。
  (4)坚持标准化作业,杜绝野蛮施工作业。强化安装檢验人员的安全质量意识,严格按标准要求进行安装作业。
  (5)加强职工培训教育工作。组织安装、操作人员学习《龙门吊安全操作规程》、《架桥机、龙门吊安全操作规程》、《卷扬机安全操作规程》,严格按规程做好作业前的安全检查,吊装作业中各注意事项的监督落实,和遵守作业完毕后的安全规定。
  (6)认真做好安装检验作业过程中所有可能发生的安全事故进行预测,提出防范处置预案,排除事故隐患。
  (7)进行安全质量考核,对安装、检验作业人员的工作质量和安全效果,进行经济考核,个人收入与工作质量和安全效果挂勾。
  (8)加强管理,明确岗位责任制,做到事事讲安全,时时讲安全。
  6结束语
  实践证明,采用龙门吊吊装连续钢箱梁的施工方法有效地解决了笔架立交桥工程的架设难点,降低了对广深铁路和广园快速路的影响,同时在广州市大型钢箱梁架设中也是首次采用,效果良好,希望对同类工程项目的实施有所帮助。
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  作者介绍:
  宋启宇(1977年10月出生),男,2002年毕业于西南交通大学土木工程学院,获工学学士学位;2008年毕业于华南理工大学建筑工程系,获工程硕士学位。工程师,从事桥梁工程施工管理工作。
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