狭小场地内渡槽及空心板吊装技术研究

邢 越，曾 金，赵 文 剑，郭 红 利

(中国水利水电第十工程局有限公司 一分局，四川 都江堰 611830)

1 概 述

亚曼苏水电站位于阿克苏地区乌什县亚曼苏乡境内，厂房距乌什县城22 km，尾水渠沿厂房轴线向下游侧布置，尾1+016附近有一条3#渠道及一条乡村公路与尾水渠斜交，设计为1座1#渡槽及1座1#农用桥以确保渠道及道路畅通，该部位尾水渠开挖深度为25.35 m。地下水位以下边坡坡比为1∶1.75，地下水位以上坡比为1∶1.5。3#渠道改线至1#农用桥并经农用桥上架设的渡槽跨过尾水渠后再改线至原有渠道。渡槽布置于农用桥上游，与农用桥共用一套基础。渡槽为矩形，净尺寸为1.4 m×1.3 m(宽×深)，槽身厚0.3 m，一跨渡槽混凝土量为29.59 m3，钢筋8.4 t，共计82.38 t。1#农用桥全长112 m，起讫里程桩号为K0+000～K0+112，为5×20 m空心板钢筋混凝土桥，空心板高0.95 m。桥面宽：净-5 m(行车道)+2×0.5 m(人行道)=6 m。1#农用桥空心板采用预制C50混凝土，由20块20 m长的预应力空心板组成。20 m长的空心板中的一块中板混凝土量为13.01 m3，含钢筋1.44 t，共计33.96 t；一块边板混凝土量为14.97 m3，含钢筋1.48 t，共计38.9 t。

该桥横跨尾水渠，需将农用桥部位开挖至尾水渠底板并将灌注桩施工完毕再进行上部结构及空心板的吊装施工，尾水渠底板仅为3 m宽，过水断面顶宽23 m且处于地下水位以下，场地受限，施工难度较大。

2 吊装方案的选择

由于1#桥及渡槽仅为5跨、共计120 m长的结构，工程量较小，故选用架桥机成本过高，且架桥机安装和拆卸耗时耗工。另外，吊装场地为尾水渠过流断面，场地非常有限，且吊装平台以下存在低液限土，严重限制了吊装设备的选择范围。

通过技术分析与经济对比以及阿克苏地区吊车资源的调查研究后决定，1#农用桥空心板采用1台QY70汽车起重机和1台QUY160履带式起重机进行吊装，运输采用100 t专业运梁炮车[1]，吊装钢丝绳采用Φ34 标准钢丝绳，单根钢丝绳长度为3 m，双股为1.5 m，4根钢丝绳双股挂4个吊环起吊。1#渡槽计划采用2台QY70汽车起重机和1台QUY160履带式起重机进行吊装，运输采用100 t专业运梁炮车，吊装钢丝绳采用Φ56 标准钢丝绳，单根钢丝绳长度为3 m，双股为1.5 m，4根钢丝绳双股挂4个吊环起吊。

3 施工工艺技术

3.1 技术参数

3.1.1 1#桥20 m长空心板吊装技术参数

1#农用桥0#～1#、4#～5#20 m长空心板在进场公路进行吊装(该跨场地受限，空心板吊装难度最大，其他跨不再做说明)，160 t履带式起重机布置在1#农用桥上游侧、在0#(4#)和1#(5#)立柱之间，70 t汽车吊布置在进场公路靠0#(5#)桥墩处，空心板放置于进场公路，160 t履带式起重机距离吊点中心的最大距离(幅度)为18 m+2 m=20 m(履带吊中心距尾水渠开口线的距离+富裕长度)。同理，计算得到70 t吊车距离吊点中心的最大距离(幅度)为7 m。

3.1.2 渡槽吊装技术参数

1#渡槽每跨采用3台吊车起吊，一端采用160 t履带吊起吊，另一端采用两台70 t汽车吊起吊。0#～1#、4#～5#渡槽位于边坡位置，场地受限，吊装难度大，吊装前首先采用挖掘机在1#桥上游边坡位置开挖沟槽并确保开挖好的沟槽端头在70 t汽车吊吊装有效半径之内(7 m)，用炮车将渡槽运输至进场公路平台后，先采用钢丝绳、葫芦、吊车等工具将渡槽移运至如图1所示的位置(4#～5#渡槽类似布置)，确保各种机械设备都在额定的工作半径范围内再进行吊装工作。160 t吊车距离吊点中心的最大距离(幅度)为12 m，起重高度为10.55 m(起吊高度=原始地面至盖梁顶部高程+渡槽高度+钢丝绳长度+吊钩钩心至滑轮中心+富余高度-吊车底部至转盘高度=1 518.13-1 511.98+1.6+1.5+2.4+0.3-1.4=10.55(m))。同理计算得到70 t吊车距离吊点中心的最大距离(幅度)为7 m。

1#～2#、2#～3#、3#～4#渡槽吊装难度小，吊车全部布置在高程1 511.98 m平台，具体位置根据现场实际情况进行调整。

3.2 吊机、吊具荷载验算

图1 0#～1#渡槽吊装平面布置图

3.2.1 1#桥空心板

(1)吊机起重荷载验算。考虑最不利因素，按最大荷载验算，1#桥20 m空心板边板为最大荷载，其重量为14.97 m3×2.5 t/m3+1.48 t=38.9 t。

按照施工计划，空心板采用1台QY70汽车起重机(起重机参数见表1)和1台QUY160履带式起重机(起重机参数见表2)进行吊装[2]。

表1 QY70汽车起重机参数表

表2 QUY160起重机参数表

计算吊机总的起吊重力荷载：

每片梁板的起吊重力：

F=(G+g)×K1×K2=52.67 (t)[3]

式中G为边板梁的自重，取G=38.9 t；g为吊车吊钩及索具的重量，取1 t；K1为动载系数，取1.2；K2为不均衡系数，取1.1。则单台吊车的起重荷载为52.67/2=26.33(t)。

根据160 t履带吊吊车性能表中的参数：幅度为20 m，起重量为31 t。70 t汽车吊吊车性能表中的参数：工作半径为7 m，起吊重量约为29.5 t。满足现场施工条件。

剩余三跨均不受场地限制，吊装难度小，可在高程1 511.98 m平台进行吊装。

(2)索具的荷载验算。1#桥空心板梁按设计要求在梁端各设2个吊环，根据双机抬吊联合作业的起吊方式计算每根吊索(钢丝绳)所受内力的大小。

已知：起吊重力为52.67 t，钢丝绳根数n=8,则每根钢丝绳承受的拉力为52.67/8=6.58(t)。

直径34 mm钢绳的容许拉力[4]S：

S=αpg/k=0.8×0.5×342/6=77(kN)

式中α为钢丝绳间荷载不均匀系数，取0.8；pg为钢丝绳破断拉力总和，按0.5d2计算；k为钢丝绳安全使用系数，取6。

则单根钢丝绳可以承受的重力为77/10=

7.7 t>6.58 t，满足要求。

3.2.2 1#桥渡槽

1#桥1跨渡槽槽身重量为29.59 m3×2.5 t/m3+8.4 t=82.38(t)。

(1)吊机起重荷载验算。按照施工计划，一端采用1台QUY160履带式起重机，另一端采用2台起重量为70 t的汽车起重机，共计三台起重机抬吊作业，计算吊机总的起吊重力荷载：

每跨渡槽的起吊重力F：

F=(G+g)×K1×K2=111.38 (t)

式中G为边板梁的自重，取G=82.38 t；g为吊车吊钩及索具的重量，取2 t；K1为动载系数，取K1=1.2；K2为不均衡系数，取1.1。

则：160 t吊车起重荷载为111.38×0.5=

55.69(t)，每台70 t吊车起吊重量为55.69÷2=

27.84 (t)。

根据160 t履带吊吊车性能表中的参数，工作半径应为12 m、最大重量为62 t、臂长20 m，满足现场工况要求。根据70 t汽车吊吊车性能表中的参数，工作半径为7 m，最大起吊重量为29.5 t。满足现场工况要求。

剩余三跨均不受场地限制，吊装难度小，可在高程1 511.98 m平台进行吊装。

(2)索具的荷载验算。已知起吊重荷载为111.38 t，钢丝绳根数n=8,则每根钢丝绳承受的拉力为111.38/8=13.92 (t)。直径56 mm钢绳的容许拉力S=αpg/k=0.8×0.5×562/6=209 (kN)。

则单根钢丝绳可以承受的重力为209/10=20.9 t>13.92 t，满足要求。

3.3 工艺流程

3.3.1 狭小场地的基础处理

由于吊装时尾水渠基本已开挖至尾水渠过水断面(高程1 496.68 m)，而在尾水渠开挖过程中揭露该部位地下水位线高程为1 509.28 m。为了吊装工作安全进行，解决场地狭小的难题，需将吊装平台填筑至地下水位线之上；同时，结合吊车性能参数要求，采用砂砾料分层填筑、碾压至高程1 511.98 m修造吊装平台。填筑施工的铺料分层厚度为50～60 cm，碾压机械采用18 t振动碾，行驶速度控制在2～4 km/h，相邻两次的轮迹应重叠轮宽的1/3，保证压实均匀、不漏压；对于压不到的边角，应配合人工推土辅以人力或小型机具夯实。现场碾压时，一般以不超过最佳含水量的2%进行，如含水量偏差较大，需经过翻松、晾晒或洒水处理后方能进行碾压。碾压密实度不小于94%。吊装前，对运输线路进行整平和压实，确保吊装现场梁板运输通道能够满足梁板运输、吊装安全作业的地形条件要求。

3.3.2 吊装程序

根据该工程的特点及施工场地等因素，1#农用桥空心板及渡槽的整体安装顺序为：自0#桥台→5#桥台进行安装。梁板的安装施工工序为：测量放样→安装橡胶支座→空心板吊装→校正→渡槽吊装→校正。

3.3.3 注意事项

提前做好支座垫石上的钢板安装、支座轴线定位等工作，清点支座型号、数量、使用部位等情况，检验梁板编号，确立吊装顺序[5]。

实施过程中的渡槽及空心板吊装情况见图2、3。

图2 0#～1#空心板吊装

4 施工安全保证措施

(1)由于三机抬吊的构件一般较重、较大型，故应十分注意吊臂的强度。必须按照其使用说明书的规定控制伸臂长度，不得盲目伸长吊臂以免出现折臂而造成事故。注意检查卷扬机钢丝绳长度是否足够，其与滑轮组的倍率必须满足该吊装作业的使用要求。

(2)吊重物时必须统一指挥，由指挥员确定吊机摆设的位置。一般在多台吊机同时操作时，指挥员在传达指令的同时，必须注意支腿有无下陷和浮动等危险状况出现，并应确保两机的升降速度保持相等。

图3 4#～5#渡槽吊装

(3)一般情况下，多台吊机垂直起吊，其吊臂不应变幅。严禁向下(即不安全方向)变幅。因向下变幅容易产生超负荷状态；向上变幅时，所产生的分力较大，亦容易产生超负荷失稳现象。

(4)起吊预制梁及渡槽的钢丝绳与预制梁及渡槽的夹角不宜小于60°，禁止小于45°角起吊。禁止采用斜拉法起吊，吊机禁止行驶和伸缩吊臂。

(5)当各起重机械的起升速度不一致时，应对速度过快的起重机械作间断停顿，停顿时间和时刻应使升速快的起重机械所增加的吊荷重(量)不超过额定起重量的20%。

(6)作业中发现起重机倾斜、支腿变形等不正常现象出现时，应立即放下重物，空载进行调整并待其正常后方能继续作业。

5 结 语

该工程通过对技术方案的探讨与编制，合理地控制吊装参数，周密地安排物资设备，充分利用施工现场有限的地形，适当回填砂砾料建造吊装平台，顺利地完成了1#桥及渡槽的吊装工作，为在狭小场地进行吊装工作积累了丰富的经验。

狭小场地内吊装设备工作半径受限，无法发挥其额定的工作性能，需通过工程方法和理论计算确定设备的工作能力。该工程使用的施工方法应用较广，对于狭小场地、结构自重相对较大的桥梁吊装均可借鉴。