南水北調(diào)中線工程沙河梁式渡槽架槽機(jī)施工方案

□戴 毓 □于 軍（河南省水利勘測設(shè)計(jì)研究有限公司）

一、引言

依據(jù)對沙河梁式渡槽各種施工條件的分析以及U形渡槽自身的特點(diǎn)，并綜合考慮渡槽施工的要求、施工場地、設(shè)備造價、完成工期等因素，對于梁式渡槽上部結(jié)構(gòu)施工，曾研究多種施工方案，即整孔架設(shè)法、預(yù)制拼裝法、滿堂紅腳手架澆筑法、造槽機(jī)法、架槽機(jī)法等。經(jīng)初步分析比較，為保證南水北調(diào)U型槽施工質(zhì)量，U形梁渡槽槽身施工為較合理的方案。

二、施工條件

沙河U形梁式渡槽總長1440m。主河槽段比灘地段地形、地質(zhì)條件相對較差，地基承載力較低。交叉斷面處，沙河左岸有堤，堤高5m左右，堤頂寬5m，高于河道300年洪水位，右岸無堤，右岸為1、2級階地，河槽寬約700m，靠近左岸。右岸Ⅱ級階地高程123～125m，Ⅰ級階地高程118～120.4m，沙河10年洪水位119.42m，20年洪水位119.68m,在右岸適合于布置預(yù)制場等大型設(shè)施。沙河洪水期沖刷大，氣候、地質(zhì)、水文條件較差。

三、施工方案概述

沙河、大郎河梁式渡槽上部均為預(yù)應(yīng)力混凝土U形結(jié)構(gòu)，共分二聯(lián)四槽，兩槽一聯(lián)。槽身為簡支結(jié)構(gòu)，跨度30m，單跨一聯(lián)（雙槽）槽身自重1200t左右。

架槽機(jī)安裝工法（即整孔預(yù)制、吊裝工法）是采用大型運(yùn)輸及起吊設(shè)備，將在預(yù)制場地整體預(yù)制的結(jié)構(gòu)運(yùn)送至施工現(xiàn)場進(jìn)行安裝。

架槽機(jī)施工方法是使用大型起吊設(shè)備，將整孔預(yù)制梁槽架設(shè)安裝，目前國內(nèi)外已有1000t級以上的架橋運(yùn)輸設(shè)備。預(yù)制安裝施工包括槽身的預(yù)制、運(yùn)輸、安裝共3個階段。渡槽的預(yù)制構(gòu)件一般在預(yù)制場內(nèi)進(jìn)行預(yù)制，利用運(yùn)梁車或吊車、推移等方式運(yùn)至槽位再由架槽機(jī)或其它起吊設(shè)備安裝。

渡槽槽身在預(yù)制場內(nèi)集中預(yù)制，龍門吊吊裝槽身到槽墩頂安裝到位。槽身運(yùn)輸采用接力式，即預(yù)制好的槽身由生產(chǎn)區(qū)（預(yù)制場內(nèi)）的龍門吊運(yùn)送到渡槽槽墩附近，平行與渡槽軸線，然后由安裝區(qū)的龍門吊吊起槽身，橫移至槽身設(shè)計(jì)位置，安裝到位。

本工程預(yù)制場可布置在沙河渡槽、大郎河渡槽進(jìn)口段河道右岸的灘地上。

槽身預(yù)制在臺座上進(jìn)行，臺座采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，以承擔(dān)預(yù)應(yīng)力張拉后的槽身重量。槽身預(yù)制模板為專業(yè)生產(chǎn)廠家設(shè)計(jì)加工，制作成定型成套模板，一套模板由外模和內(nèi)模組成。

架設(shè)渡槽的關(guān)鍵技術(shù)為：

（一）大噸位吊裝設(shè)備

目前大型架橋機(jī)可適用25～60m，6～16m寬的整體梁片，縱向坡度0～3%，梁噸位最大已達(dá)980t。沙河渡槽工程，從渡槽長度、結(jié)構(gòu)型式、過水流量、單跨長度、單跨吊裝重量、單跨高度和寬度渡槽、最小厚度等方面綜合考慮，本次架設(shè)使用的是MG950/62.5-40A4門式起重機(jī)。其主要技術(shù)參數(shù)為：

1.一般參數(shù)

額定起吊能力：950t(凈起吊重量)；跨度：62.5m；起升高度：26.5m（可實(shí)現(xiàn)26.5m到16.5m有級變高）；大車行走速度：0～5.0m/min（重載）0～10.0m/min（空載）；小車運(yùn)行速度：0～3.0m/min（重載）0～6.0m/min（空載）；吊鉤升降速度：0～0.5m/min（重載）0～1.0m/min（空載）；適應(yīng)縱坡：±1.5%；抗傾覆安全系數(shù):沿走行軌道方向≥1.5；大車最大輪壓：約38t；小車最大輪壓：約 33t；

2.電氣系統(tǒng)

工作電源：380V/50Hz；整機(jī)總電容量：350kW；起升：4×44kW；大車走行：16×5.5kW；電動葫蘆：30kW；小車走行：8×3.0kW；照明、空調(diào)及其它：32kW。

3.運(yùn)輸尺寸

最大主梁節(jié)段（長×寬×高）：12.0m×1.6m×2.5m；單件最大重量：25t。

4.大車走行軌道

P50雙軌；鋼軌中心距1435mm。

5.其它參數(shù)

吊裝方式：2臺起重機(jī)抬吊一片渡槽，形成四點(diǎn)起升、三點(diǎn)平衡系統(tǒng)；整機(jī)重量：約1250t。

（二）大噸位輪軌式運(yùn)槽車技術(shù)（槽頂走行設(shè)備）

輪軌式運(yùn)梁車作為渡槽的運(yùn)輸設(shè)備，主要由走行輪組、縱橫均衡梁、承重大梁、連接梁、液壓支承座、駕駛室、發(fā)電機(jī)以及液壓和電氣設(shè)備等機(jī)構(gòu)組成。走行輪組分為4縱列16軸線共64個鋼輪，單個輪壓39.0t。走行輪組采用縱橫均衡梁連接，保證各個鋼輪輪壓基本一致。運(yùn)輸時渡槽固定在承重大梁上，渡槽與承重大梁之間設(shè)置有4個液壓支承座，其中前承重大梁上兩個液壓支承座油路串聯(lián)連通，后承重大梁上2個液壓支承座油路獨(dú)立，使渡槽運(yùn)輸時形成三點(diǎn)支承，避免渡槽受附加扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。發(fā)電機(jī)為運(yùn)梁車提供了移動式動力源，運(yùn)梁車的走行方式為電機(jī)驅(qū)動，變頻控制，能夠?qū)崿F(xiàn)無級調(diào)速和很好的停車制動。

（三）架設(shè)技術(shù)

主要是利用大噸位提槽機(jī)進(jìn)行渡槽的吊裝，其施工工藝可分為架槽機(jī)吊裝和門吊吊裝2部分。

1.架槽機(jī)吊裝

架槽機(jī)工法就是通過架槽機(jī)逐孔架設(shè)施工渡槽，其主要施工工序如下：

（1）先行施工渡槽下部結(jié)構(gòu)，在第1孔和第2孔左側(cè)設(shè)置預(yù)制臺座及存梁臺座。

（2）存梁臺座上的待架渡槽通過橫移方式進(jìn)入跨墩提梁機(jī)內(nèi)，利用提梁機(jī)安裝右線第1、第2孔渡槽，見圖1（2臺龍門吊抬吊一片渡槽，單臺龍門吊起吊能力為950t，跨度62.5m，高度40m）。

圖1 吊裝示意圖

（3）在第1～3孔處地面組裝下導(dǎo)梁、門式架梁機(jī)，利用提梁機(jī)提升安裝在右線第2、第3跨。在右線第1、第2孔已架渡槽頂安裝輪軌式運(yùn)梁車，見圖2。

（4）利用預(yù)制場跨墩提梁機(jī)裝一片渡槽到輪軌式運(yùn)梁車上，運(yùn)梁車攜渡槽走行到第2孔門式架梁機(jī)內(nèi)。

（5）門式架梁機(jī)起吊待架渡槽前移到第3孔并下落渡槽至距墩頂0.5m處，然后向左橫移5.1m到位并落放在橋墩上。

（6）運(yùn)梁車返回預(yù)制場運(yùn)送下一片渡槽，吊具拆除并運(yùn)回預(yù)制場備用，門式架梁機(jī)后退一跨準(zhǔn)備安裝下一片渡槽，見圖3。

（7）運(yùn)梁車運(yùn)第2片渡槽到位，門式架梁機(jī)起吊渡槽前移到第3孔并下落渡槽2.5m停止，向右橫移5.1m后繼續(xù)下落渡槽在橋墩上。

圖3 吊裝示意圖

（8）運(yùn)梁車返回預(yù)制場運(yùn)送下一片渡槽，吊具拆除并運(yùn)回預(yù)制場備用。

（9）第3孔渡槽架設(shè)完畢，2臺門式架梁機(jī)走行到下導(dǎo)梁中部并通過鎖定裝置鎖定在下導(dǎo)梁上。

（10）運(yùn)梁車橫梁與下導(dǎo)梁后方連接，拆除下導(dǎo)梁與托架之間的斜撐桿。

（11）運(yùn)梁車驅(qū)動架槽機(jī)前進(jìn)一孔到位。安裝下導(dǎo)梁與托架之間的斜撐桿。

（12）利用輔助吊車將1＃橋墩處的托盤支撐系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到第5＃橋墩處安裝，架槽機(jī)完成一個架梁及過孔循環(huán)。

（13）按照以上（4）～（12）步驟依次架設(shè)第4孔至最后一孔渡槽安裝完畢。

（14）運(yùn)梁車馱運(yùn)架槽機(jī)返回1號墩處，跨墩提梁機(jī)將架槽機(jī)及運(yùn)梁車倒放至左線，重復(fù)以上（4）～（12）步驟依次架設(shè)左線第3孔至最后一孔渡槽安裝完畢，運(yùn)梁車馱運(yùn)架槽機(jī)返回1號墩處拆除架槽機(jī)，見圖4。

圖4 吊裝示意圖

于沙河渡槽而言，采用架槽機(jī)施工時整體預(yù)制、吊裝、運(yùn)輸、架設(shè)的每個工序都存在一定的難度。橋梁施工時箱梁一般采用輪胎式或輪軌式運(yùn)梁車來運(yùn)輸，但對于大跨度、大噸位的U形渡槽而言，由于渡槽為開口薄壁結(jié)構(gòu)、上翼緣較窄無法采用輪胎式運(yùn)梁車運(yùn)輸，只能采用輪軌式運(yùn)梁車。由于渡槽本身無法承受架槽機(jī)支腿荷載，因此對于渡槽的吊裝和架設(shè)工序來說，采用以前那種架橋機(jī)的形式存在著無法克服的困難，架槽機(jī)必須將施工荷載傳遞到槽墩或承臺上。為了克服上述問題，我們采用跨墩龍門吊的形式將兩側(cè)梁場橫移到跨內(nèi)的渡槽裝到輪軌式運(yùn)梁車上，運(yùn)梁車以已架渡槽為承載體向架槽機(jī)喂梁，架槽機(jī)由下導(dǎo)梁和2臺龍門吊組成，下導(dǎo)梁支承在承臺上，龍門吊以下導(dǎo)梁為承載結(jié)構(gòu)完成渡槽的安裝。