浅析临近既有地铁高架桥钢箱梁吊装安全控制措施

摘 要：钢箱梁属大型构件，在复杂环境及工况下钢箱梁的吊装安全成为当前施工管理的重要问题。本文立足成都地铁5号线代建天柏路毗河大桥钢箱梁施工，主要介绍临近既有地铁高架钢箱梁吊装在施工准备、施工过程和施工完成后三个阶段，从技术与管理两个方面制定安全控制措施，为相关工程施工安全控制积累经验。

关键词：箱梁吊装；临近高架；技术控制；安全管控

1 引言

随着基础设施建设的发展，桥梁建设面临大量的跨越河流和毗邻既有建筑、构筑物等复杂施工环境，在毗邻既有线施工过程中既要保证在建工程正常施工和安全，更要确保施工期间，既有线的运营安全。制定有效和具有针对性的安全管控措施成为临近既有线施工的重点管控。本文立足成都地铁5号线代建天柏路毗河大桥钢箱梁施工，介绍钢箱梁吊装过程中安全控制措施，为类似工程提供了相应的施工经验。

2 工程概况

毗河大桥位于成都市新都区与金牛区之间，起点接天柏路，线路由北向南延伸，跨越毗河，终点接汇通路。规划红线宽30m，线路全长286m（右线）/293.6m（左线）。

项目路线与地铁5号线并行，且地铁5号线位于左右线之间，受红线影响，其平面关系为毗河大桥进入了地铁桥梁结构投影范围内约2.5m。现状河道宽约40m，路线与河道斜交角度约57°。

图1 毗河大桥三维示意图

3 钢箱梁吊装安全控制措施

3.1 施工准备阶段控制措施

3.1.1吊装场地防控

工程位于毗河边，斜跨毗河，施工场地较为空旷，交通条件较好。河道范围内施工，需格外注意防汛工作，可在河道边坡堆放沙袋，防止河水冲刷边坡。

3.1.2吊装方案选取

毗河大桥钢箱梁跨度较大，同时桥梁路线平面曲线较长，且新建钢箱梁与已有的5号线桥墩及桥体距离很近，垂直投影面相交，在钢箱梁的起止两端无直线场地用于施工，不适合应用大跨度的架桥机，故采用吊机施工。

3.1.3吊装方案审核

根据规范要求，工程中钢箱梁跨度超过36m，属于危险性较大的工程。针对工程，编制安全专项方案，并组织专家论证。

3.1.4临时支撑架布置

吊装施工应配备合适型号的吊装机械，保证充足的起吊能力，防止吊装过程中钢箱梁倾斜，侵限，影响既有5号地铁高架桥的安全；选择合适的钢丝绳，设计合理的吊装点，防止吊装时梁体受力不均，发生倾覆。根据吊装施工的钢箱梁重量和起吊半径确定吊机型号和起吊吨位。吊装施工作业最不利工况，在河岸上构件的吊装，即3#、4#、5#构件，最重86吨，最长25m。吊装施工选择SCC4000型履带吊，其外形和各结构参数见图2。吊装技术控制上，除正确选择吊车型号、保证吊装场地承载能力、选用合适型号的钢丝绳以外，钢箱梁吊装技术控制措施还包括选取合适的起吊点以保证安全距离，梁体分块分段吊装、设置临时承重架以保证吊装安全稳定。

图2 吊车外形及各结构参数

3.1.5临时支撑架布置

为保障吊装安全，节段连接处布置钢管柱临时支撑架，临时支架设计见图3。

图3 临时支架设计

支撑架的平面尺寸为2.5m×3.0m，立杆选取钢管，直腹杆选取槽钢。为增加稳定性，各节点采用全焊接连接，节点板焊缝采用角焊缝。支撑架基础选用混凝土独立基础，埋深不小于1.5m。经计算复核，支撑架强度、刚度和稳定性满足要求。为防止河水冲刷基础，可以码放沙袋进行预防。

3.1.5 起吊点设置

合理的设置起吊点是吊装工作顺利进行的重要一环，尤其是靠近地铁线路一侧钢箱梁的吊装，起吊点与既有5号线路的相对位置见图4。

图4 起吊点与既有5号线相对位置

主吊索与既有5号线路的安全距离设置为93cm，吊装时严格控制安全距离。起吊点的位置设置应符合起吊后主索与梁体重心在同一直线上，以保证平稳起吊。起吊点位置示意见图5。

图5 起吊点位置示意图

3.1.6 安全管理控制措施

施工准备阶段的管理安全控制措施主要包括施工队伍资质审查、施工安全培训教育、置备安全防护用品等。

重点审查吊装单位资质及操作人员资质。组织作业单位进行入场安全教育，施工作业人员必须通过安全教育培训持证上岗。

3.2 施工过程安全控制

钢箱梁吊装位置具有既有高架桥距离较近，吊装施工难点在于保障既有5号地铁线路安全。钢箱梁吊装与地铁关系示意见图6。为保证吊装施工安全，在吊车操作、吊装施工和防碰撞地铁高架桥三个方面进行分析。

图6钢箱梁吊装与地铁关系示意图

3.2.1 吊车操作安全控制

本工程吊装作业过程中分为两类工况，第一类为在河岸上构件吊装，以6#、7#构件吊装为例，吊装示意见图7；第二类为河道上构件吊装，以3#、4#构件吊装为例，吊装示意见图8。

图7 6#、7#构件吊装示意图

图8 3#、4#构件吊装示意图

（1）起吊前，进行空载、满载、超载三种状态的起吊测试。试验过程中各项动作应连续进行；超载条件下是以起重机额定起重量的110%进行超载动态试验,超载重量采用履带吊自带配重块固定于箱梁顶部来实现，试验程度参照满载试验要求。

（5）起吊构件时，吊索要保持垂直状态，不得超出起重机回转半径，以免超负荷和钢丝绳滑脱或拉断绳索而使起重机失稳。

（6）起重机停止工作时，应刹住回转和行走机构，锁好司机室门。吊钩上不得悬挂构件，并应升到高处，以免摆动伤人和造成吊车失稳。构件必须绑扎牢固，起吊点应通过构件的重心位置，吊升时应平稳，避免振动或摆动。

（7）河道上构件吊装松钩时，必须疏散作业人员，且吊车落钩不能一次性全部卸力，需逐步进行，每次卸力不能超过10t，最后三次卸力不超过每次5t。每次卸力后要进行钢箱梁位移观测，出现异常要立即停止卸力，重新检测所有焊缝焊接情况。

3.2.2 吊装施工安全控制措施

（1）考虑距离5号线较近，为充分保障施工安全，结合现场施工条件，将单幅钢箱梁采用横向分块的形式吊装，先吊装左幅钢箱梁，然后吊装右幅钢箱梁。分块示意见图9。

图9 钢箱梁横向分块立面示意图

分块吊装中，通过加减卸扣调整钢箱梁块段水平度，防止吊装过程中梁块倾斜，对既有5号线的安全。吊装分块钢梁完成后，先焊接少量临时固定码板，调整就位后开始焊接主焊缝。临时码板示意见图10。

图10 临时码板示意图

为便于及时发现安全问题，吊钩松钩前在箱梁顶板和两侧腹板位置设置1mm的薄铁皮，横跨主焊缝，两端分别固定在相邻的两个箱梁块段上，并喷上红色标记。松钩时吊索缓慢下放，所有人员撤离安全区域，使用望远镜观察薄铁皮的变形情况，一旦出现异常变形立即停止吊绳下放，查明原因后继续下放。

（2）钢箱梁出场前需对吊耳焊缝进行探伤，合格后方可出厂使用，吊装前应组织第三方检测机构对吊耳焊缝进行探伤检测，不合格者严禁使用。

（3）钢箱梁起吊时，避免吊绳与地铁桥梁冲突，确保吊绳与地铁结构保持0.9米以上的水平距离。因毗河桥箱梁位于地铁桥梁翼缘板下方，吊装就位时先在地铁桥梁外侧将箱梁降至按照标高附近，然后横向移动箱梁至设计位置。吊装过程中距离地铁结构3米内时调整吊装位移速度，控制吊装惯性位移。

（4）钢箱桥箱体两侧使用临时溜绳人工干预吊装时钢箱桥两端旋转偏差，始终钢箱桥于地铁结构处于平行状态。

（6)设置吊装作业警戒区，安排专人看守，禁止一切非作业人员进场吊装区域。

（7）吊装作业前需对现场作业人员进行班前教育，交代相关注意事项，核查作业人员是否持证上岗，是否与进场备案人员相符；检查所使用钢丝绳、吊钩、索具满足规范要求，确保安全可靠，并保证正确使用。

（8）吊装前对吊车司机及信号指挥人员进行吊装前方案交底，并进行模拟演练熟练操作和牢记吊装思路后，方可进行现场吊装作业。

3.2.3 防碰撞地铁高架安全控制措施

（1）主吊索距离既有线路桥梁一侧不足1m，是安全防护的要点，吊装施工细部安全防控对施工安全具有重要意义，在该侧设置足够厚度的缓冲垫，减弱吊索可能造成的触碰。

（2）在每次吊装靠地铁侧构件时，要求进行试转，将大臂缓慢转到离地铁桥梁结构最外侧20cm处，记录该转动角度，在实际构件吊装过程中吊车转动的转动角度严禁超过该转动角度。在吊运构件时，当大臂运转至距地铁桥梁挂板外缘3米时，停止转动，等钢箱梁平稳后，再开始转动，转动时按每分钟转6°的速度缓慢转动。

（3）根据每个都建重量计算吊车大臂旋转半径，测量放线调查站位及旋转半径路径，使用白灰进行标识。

（4）在地铁高架桥外侧粘贴醒目反光标识、并在钢丝绳、吊钩上粘贴反光标识，便于信号工判断吊装与地铁高架的相对位置。

（5）进行吊装作业前需上报地铁运营管理中心，与运营管理中心建立畅通联系，及时沟通吊装情况及地铁行车情况，在地铁到达时停止吊装作业。

（6）吊装时调整钢箱梁块段的水平度，安排信号工在地铁桥梁结构边缘处专职值守，全力确保吊装半径不侵入地铁结构投影范围内.

4 施工完成后安全控制要点

施工完成后需封闭所有孔洞，完善临边防护，清理桥面及箱体内部。将施工机械有序撤离施工现场。

组织多部门、多位专家进行验收，并组织桥面铺装单位进行交接。

验收通过并完成交接后，对钢箱梁吊装工程施工安全控制进行总结，为相关工程施工积累经验。

5 结语

随着钢箱梁在城市桥梁建设中广泛运用，钢箱梁吊装安全控制尤为关键，本文根据成都地铁5号线代建天柏路毗河大桥钢箱梁吊装施工，立足施工准备、施工过程、施工完成后三个阶段，从技术控制和管理控制两个方面入手，制定了安全控制措施。

为避免吊装施工对既有5号线路高架桥产生侵线，乃至损伤破坏，从起吊点的设置、箱梁分块吊装和设置临时承重架三个方面制定技术控制措施，在设计上保证了吊装作业的安全性。为相似吊装作业的安全管控提供参考。