運(yùn)河上浮吊船整體架設(shè)鋼桁梁施工技術(shù)

任其震（中鐵二十局集團(tuán)第一工程有限公司，江蘇蘇州215000）

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運(yùn)河上浮吊船整體架設(shè)鋼桁梁施工技術(shù)

任其震
（中鐵二十局集團(tuán)第一工程有限公司，江蘇蘇州215000）

摘 要：在運(yùn)河上采用浮吊船整體架設(shè)鋼桁梁，投入小、封航時(shí)間短、安全系數(shù)高。針對(duì)具體工程項(xiàng)目詳細(xì)介紹了鋼桁梁拼裝的場(chǎng)地布置、基礎(chǔ)、支架設(shè)計(jì)以及用浮吊船整體架設(shè)鋼桁梁的施工工藝。鋼桁梁架設(shè)順利完成，相關(guān)經(jīng)驗(yàn)可為類似施工提供借鑒。

關(guān)鍵詞：浮吊船；鋼桁梁；場(chǎng)地布置；現(xiàn)場(chǎng)拼裝；整體架設(shè)

1　工程概況

蘇南運(yùn)河蘇州市區(qū)段三級(jí)航道整治工程項(xiàng)目，位于蘇州市滸關(guān)鎮(zhèn)，橫跨京杭大運(yùn)河。新建鋼桁梁橋主橋計(jì)算跨徑93．6m，全長(zhǎng)95m，主桁架中心距為9m，跨中31．2m范圍設(shè)懸臂外挑，該范圍人行道含護(hù)欄全寬17m；主橋剩余部分人行道（含護(hù)欄）全寬7m，桁架結(jié)構(gòu)全寬9．52m。

該橋?yàn)槿附釉O(shè)計(jì)，全橋重6 500kN。主桁架、上下平聯(lián)、橋門架、橫聯(lián)、縱聯(lián)及橫梁等焊接部件的鋼板均采用Q345qD級(jí)橋梁用低合金結(jié)構(gòu)鋼，其中主桁架下弦桿腹板采用Q345qD－Z15鋼，二層樓梯鋼板采用Q345D鋼材。

2　總體施工方案

2．1施工方案比選

在內(nèi)河航道上，架設(shè)如此重的鋼桁梁一般采用浮托法施工，即沿橋梁縱向支架法拼裝鋼桁梁，在航道上用浮拖船作為支撐點(diǎn)，利用牽引將鋼梁整體移至墩柱上就位。該施工方案占用臨時(shí)支架時(shí)間長(zhǎng)、封航時(shí)間長(zhǎng)，并且占用了引橋的施工場(chǎng)地，影響引橋的施工。由于本項(xiàng)目工期短，并且引橋外側(cè)受房屋拆遷的影響，無法提供95m鋼桁梁的拼裝場(chǎng)地，因此我部從施工工期及施工成本的角度考慮，決定采用浮吊船整體架設(shè)鋼桁梁。

2．2浮吊船整體架設(shè)鋼桁梁總體施工方案的確定

首先工廠化集中加工制作鋼桁梁各桿件塊體，陸路運(yùn)輸至橋頭，然后在運(yùn)河岸邊陸地拼裝焊接成整體結(jié)構(gòu)，最后再用浮吊船整體架設(shè)就位于現(xiàn)場(chǎng)橋墩支座上固定。

95m鋼桁架橋現(xiàn)場(chǎng)安裝，在橋位附近的京杭大運(yùn)河岸邊區(qū)域選擇滿足橋梁拼裝需要的空地，進(jìn)行場(chǎng)地平整壓實(shí)硬化處理。在硬化后的場(chǎng)地上布設(shè)桁架片立式組裝的臨時(shí)擱置點(diǎn)基礎(chǔ)，鋼桁梁立式拼裝的臨時(shí)擱置點(diǎn)為8個(gè)C25鋼筋混凝土基礎(chǔ)；然后在鋼桁梁臥拼區(qū)拼裝桁架桿件，組裝成桁架片體分段件；最后再利用兩臺(tái)100t汽車吊，抬吊組裝分段的桁架片體進(jìn)行立拼焊接。鋼桁架橋梁整體立式組裝區(qū)域緊靠于臥拼區(qū)，以便于抬吊的桁架片體能夠直接擱置在臨時(shí)擱置點(diǎn)上。整體鋼桁梁的吊裝，采用2臺(tái)浮吊船（500t＋300t）聯(lián)合抬吊安裝。

3　鋼桁梁現(xiàn)場(chǎng)拼裝施工

3．1場(chǎng)地布置

為保證現(xiàn)場(chǎng)施工順利進(jìn)行，具體的施工平面布置原則為：①在滿足施工的條件下，盡量節(jié)約施工用地；②盡可能減少臨時(shí)建設(shè)投資；③在保證場(chǎng)內(nèi)交通運(yùn)輸暢通和滿足施工材料堆放要求的前提下，最大限度地減少場(chǎng)內(nèi)運(yùn)輸，特別是減少場(chǎng)內(nèi)二次搬運(yùn)；④滿足汽車吊機(jī)、運(yùn)輸車輛場(chǎng)內(nèi)行走需要；⑤在平面交通上，要盡量避免與其它生產(chǎn)單位相互干擾；⑥符合施工現(xiàn)場(chǎng)衛(wèi)生、安全技術(shù)和防火規(guī)范要求。

根據(jù)拼裝現(xiàn)場(chǎng)的場(chǎng)地尺寸，同時(shí)為了方便橋梁的安裝和浮吊船的吊裝，在京杭大運(yùn)河邊橋位附近岸邊設(shè)置一塊順岸堤向的施工場(chǎng)地（100m×28m）。

現(xiàn)場(chǎng)臥拼區(qū)域，布置在橋梁立拼區(qū)域的后側(cè)（遠(yuǎn)離駁岸側(cè)），臥拼區(qū)域?qū)挾葹?0m，立拼區(qū)域?qū)挾葹?3．5m，場(chǎng)地總長(zhǎng)度為100m。整個(gè)場(chǎng)地在清除表面松散土并碾壓后，采用40cm厚道渣回填并壓實(shí)。施工現(xiàn)場(chǎng)平面布置如圖1所示。

圖1　施工現(xiàn)場(chǎng)布置圖（單位：m）

3．2臨時(shí)擱置點(diǎn)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

全橋設(shè)置8個(gè)臨時(shí)擱置點(diǎn)基礎(chǔ)，用于鋼桁梁立拼施工。擱置點(diǎn)基礎(chǔ)采用C25鋼筋混凝土，幾何尺寸為3m×4．5m×0．4m。

全橋重650t，中間基礎(chǔ)承受最大荷載為：6 500 kN／（3×2）＝1 083kN?；炷粱A(chǔ)自重為129．6 kN。因此對(duì)于地基承載力的要求為：（1 083＋129．6）kN／（3×4．5）m2＝89．8kPa。

地基處理形式為：清除表面松散土并碾壓后，采用40cm厚道渣回填并壓實(shí)。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)測(cè)得道渣頂面的承載力為180kPa＞89．8kPa。

道渣底面為粉質(zhì)黏土，查設(shè)計(jì)圖紙說明知其承載力容許值為110kPa，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)測(cè)得承載力為160kPa。因此，臨時(shí)支墩基礎(chǔ)的地基承載力滿足要求。

3．3立拼支架

拼裝支架分為下支架和上支架兩種，下支架全部為工字鋼組拼而成，直接作用在鋼筋混凝土基礎(chǔ)上，高度為30cm，采用30號(hào)工字鋼直接固定于臨時(shí)擱置點(diǎn)基礎(chǔ)上，用于支承桁架的下弦桿件節(jié)點(diǎn)。下支架結(jié)構(gòu)見圖2。

圖2　下支架結(jié)構(gòu)示意圖

上支架為鋼管格構(gòu)式組合支架，主要作用是穩(wěn)定立拼時(shí)分段成型的桁架。格構(gòu)支架以?400mm× 8mm鋼管和16號(hào)槽鋼組合焊接而成；格構(gòu)支架頂部采用雙拼32號(hào)工字鋼橫擔(dān)，鋼管之間采用16號(hào)槽鋼連接。上支架的基礎(chǔ)采用C25混凝土基礎(chǔ)，幾何尺寸為1．5m×1．5m×0．4m，每節(jié)段分別設(shè)置2排上支架。上支架結(jié)構(gòu)見圖3。

圖3　上支架結(jié)構(gòu)示意圖

3．4鋼桁梁立拼施工

根據(jù)總體施工方案，該鋼桁梁首先采取分段臥拼，然后分段立拼成整體，最后采用2臺(tái)浮吊船整體吊裝。為便于施工，我部將鋼桁梁分為3段，每段長(zhǎng)約32m。該桁架總重量為6 500kN，為了減輕吊裝時(shí)的總重量，在整體立拼時(shí)，兩端部15m范圍內(nèi)的上下橋面板和樓梯暫不安裝。待整體桁架橋梁吊裝就位固定后，再利用汽車吊安裝橋面板，即在采用浮吊船整體吊裝時(shí)，吊裝重量為6 000kN。

3．4．1鋼桁梁立拼施工工序

兩側(cè)中跨主桁架安裝→中跨下橫聯(lián)安裝→中跨下層橋面板安裝→中跨上層橋面板安裝→中跨上橫聯(lián)安裝→邊跨主桁架安裝→邊跨下橫聯(lián)安裝→下層橋面板安裝→上層橋面板安裝→外挑懸臂橋面安裝→上橫聯(lián)安裝→整橋吊裝。

3．4．2鋼桁梁立拼施工方法

95m鋼桁梁分成3段，利用2臺(tái)100t汽車吊翻身側(cè)桁架片至立拼支架上，分段焊接成整體桁架橋梁。鋼桁梁分段情況見圖1。

橫聯(lián)、橋面板等采用單臺(tái)25t汽車吊站位在內(nèi)側(cè)通道向后倒退安裝，與兩側(cè)主桁架焊接固定。

4　鋼桁梁吊裝施工

鋼桁梁吊裝前，應(yīng)對(duì)橋梁支座的軸線和高程進(jìn)行復(fù)核，并對(duì)鋼桁梁的施工預(yù)拱度進(jìn)行測(cè)量，滿足要求后，方可進(jìn)入整體吊裝工序。

4．1航道疏浚

為了保證吊裝時(shí)浮吊船能夠正常航行，因此需要對(duì)航道內(nèi)浮吊船行走區(qū)域進(jìn)行疏浚，保證浮吊船吃水深度在2．5m以上。疏浚方式采用挖泥船清淤的方式，向外轉(zhuǎn)運(yùn)。

4．2兩臺(tái)浮吊船的起吊負(fù)荷驗(yàn)算

500t浮吊船采用65°仰角，臂長(zhǎng)40m，吊點(diǎn)距船頭9．5m，起吊高度36m，查浮吊船起重負(fù)荷表得到該浮吊船最大起吊能力為400t。300t浮吊船采用65°仰角，臂長(zhǎng)40m，吊點(diǎn)距船頭9．5m，起吊高度36m，查浮吊船起重負(fù)荷表得到該浮吊船最大起吊能力為300t。兩臺(tái)浮吊船起吊位置如圖4所示。

圖4　浮吊船起吊位置示意圖（單位：mm）

設(shè)500t浮吊船吊裝重量為F1，300t浮吊船吊裝重量為F2，則：

F1＋F2＝6 000kN，6 000kN×93．6m÷2＝F1×（39m＋46．8m÷2）＋F2×46．8m÷2。得到：F1＝3 600kN＜4 000kN，F(xiàn)2＝2 400kN＜3 000kN。因此吊點(diǎn)的位置及浮吊船的選用滿足要求。

4．3吊裝鋼絲繩的驗(yàn)算

每臺(tái)浮吊船上有2個(gè)主鉤，4個(gè)吊點(diǎn)，16根吊裝鋼絲繩。根據(jù)鋼絲繩允許拉力計(jì)算公式S＝P／K。

根據(jù)《鋼絲繩安全技術(shù)規(guī)范》，當(dāng)鋼絲繩用作捆綁吊索時(shí)，安全系數(shù)取8～10，根據(jù)本工程的技術(shù)特點(diǎn)，采用K＝10。鋼絲繩受力狀況見圖5。

圖5　浮吊船臂長(zhǎng)、仰角示意圖

鋼絲繩允許拉力S＝3 600kN／（16×cos30°）＝259．8kN，計(jì)算鋼絲繩破斷拉力P＝S×K＝259．8 kN×10＝2 598kN。

鋼絲繩選用?80mm的纖維芯鋼絲繩，換算系數(shù)取0．8，查粗直徑鋼絲繩力學(xué)性能表（GB／T20067－2006）得鋼絲繩的破斷拉力P＝3 530kN×0．8＝2 824kN＞2 598N。

因此，鋼絲繩的選用符合要求。

4．4整體吊裝

在所有準(zhǔn)備工作完成后，兩艘浮吊垂直于河岸線，然后同步緩慢起吊，起吊過程中應(yīng)保持兩臺(tái)浮吊的基本均勻一致性，兩吊點(diǎn)高差不超過10cm，采用刻度標(biāo)尺測(cè)量?jī)x器控制，每30cm測(cè)量一次，做到統(tǒng)一號(hào)令，起降有序［1］。

起吊后，浮吊起重鋼絲繩緩緩提升，使桁架橋脫離臨時(shí)支架，然后2臺(tái)浮吊依靠后錨鋼絲繩向后退至河中間，依靠鋼絲繩牽引緩慢轉(zhuǎn)身，使2臺(tái)浮吊慢慢平面旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)至90°，使其正面朝向橋位方向，再啟動(dòng)移位裝置，浮吊朝著橋位安裝位置方向緩慢移動(dòng)，在行駛到預(yù)先設(shè)定的位置后，由浮吊將鋼桁橋慢慢降落，放置在橋墩處的安裝支座上，待桁架支承鋼板和墩頂支座鋼板對(duì)位后，浮吊船松降起重鋼絲繩，拆除起重繩索等設(shè)施，然后退出。

4．5鋼桁梁就位

桁架橋在吊裝過程距離支座位置50cm以內(nèi)后，采用微調(diào)措施，在蓋梁支座位置耳墻上預(yù)先設(shè)置好4臺(tái)5t手拉葫蘆，每端各2個(gè)。桁架橋吊裝離支座50cm以內(nèi)時(shí)，掛好手拉葫蘆并收緊，浮吊船慢速精確移動(dòng)，此時(shí)，鋼桁梁邊移動(dòng)邊收緊手拉葫蘆，直至桁架橋達(dá)到支座位置固定。

桁架橋初步定位后，對(duì)軸線貫通測(cè)量，確保吊裝過程中軸線不出現(xiàn)偏差。如有偏差，應(yīng)通過浮吊船和手拉葫蘆共同微調(diào)。調(diào)整達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，進(jìn)行梁底支座鋼板的焊接。

5　結(jié)束語(yǔ)

為控制工程成本，本項(xiàng)目選擇300t和500t浮吊船進(jìn)行鋼桁梁的整體吊裝，經(jīng)過對(duì)施工方案的詳細(xì)論證，各項(xiàng)數(shù)據(jù)均滿足施工要求。在吊裝過程中，通過各項(xiàng)工作的認(rèn)真準(zhǔn)備，并對(duì)各種機(jī)械設(shè)備及工序的認(rèn)真檢查，在京杭運(yùn)河上的這座鋼桁梁橋已經(jīng)安全的架設(shè)完畢。

參考文獻(xiàn)

［1］蓋琪琳．京杭運(yùn)河大橋中承式鋼管拱施工技術(shù)［C］／／山東公路學(xué)會(huì)．公路交通與建設(shè)論壇．濟(jì)南：濟(jì)南出版社，2003：218－221

Construction Techniques for the Integral Erection of Steel Truss Beams with Floating Cranes on Canals

Ren Qizhen
（1st Engineering Co．Ltd．of the 20th Bureau Group of China Railway，Suzhou 215000，China）

Abstract：The application of floating cranes to the integral erection of steel truss beams on canals helps to lower the cost，shorten the route－closing time，and improve the security of construction．With real projects as examples，introduced in the paper are the layout of the construction site，the design of the foundation and the supporting scaffolds and the construction processes for the integral erection of the steel truss beam with floating cranes on canals．The successful completion of the integral erection may serve as a useful reference for other similar projects．

Key words：floating crane；steel truss beam；layout of the site；assembling at the site；integral erection

作者簡(jiǎn)介：任其震（1981—），男，工程師，主要從事土木路橋工程施工技術(shù)管理工作 466952827＠qq．com

收稿日期：2015－09－14

中圖分類號(hào)：U445．467

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1672－3953（2016）01－0071－04

DOI：10．13219／j．gjgyat．2016．01．019