長(zhǎng)節(jié)段鋼箱梁吊裝臨時(shí)支撐及精細(xì)調(diào)位系統(tǒng)應(yīng)用

史虎彬，朱武華，韓博文，鄭偉濤

（中交一航局第一工程有限公司，天津300456）

長(zhǎng)節(jié)段鋼箱梁吊裝臨時(shí)支撐及精細(xì)調(diào)位系統(tǒng)應(yīng)用

史虎彬，朱武華，韓博文，鄭偉濤

（中交一航局第一工程有限公司，天津300456）

大噸位長(zhǎng)節(jié)段鋼箱梁調(diào)位施工精度要求高、難度大、安全風(fēng)險(xiǎn)較高，通過(guò)合理設(shè)計(jì)初調(diào)位系統(tǒng)和精細(xì)調(diào)位系統(tǒng)，既保證了鋼箱梁臨時(shí)狀態(tài)下的支撐問(wèn)題，又解決了長(zhǎng)節(jié)段鋼箱梁的調(diào)位問(wèn)題，同時(shí)對(duì)調(diào)位過(guò)程進(jìn)行了合理優(yōu)化，總結(jié)了調(diào)位過(guò)程中的注意事項(xiàng)，可為同類工程施工提供借鑒。

鋼箱梁；吊裝；臨時(shí)支撐；精調(diào)位；墩頂調(diào)位系統(tǒng)

1　工程概況

港珠澳大橋深水區(qū)CB03合同段東起西人工島連接橋，西接深水區(qū)CB04合同段，里程樁號(hào)起于K13+413，止于K22+083，總長(zhǎng)8 670m。其中深水區(qū)非通航孔橋鋼箱梁工程為樁號(hào)K13+ 413—K17+633范圍內(nèi)的（5×110+5×6×110）m、樁號(hào)K18+783—K22+083范圍內(nèi)的（5×6×110）m等截面連續(xù)鋼箱梁，共68跨，鋼箱梁寬33.1 m，高4.5m。

2　鋼箱梁調(diào)位系統(tǒng)設(shè)計(jì)

鋼箱梁調(diào)位分初調(diào)位和精調(diào)位。梁段起吊至墩頂上方，通過(guò)初調(diào)位裝置引導(dǎo)落位至臨時(shí)支座的過(guò)程稱為初調(diào)位。鋼箱梁安裝后，通過(guò)墩頂精調(diào)位系統(tǒng)以及牛腿精調(diào)位系統(tǒng)對(duì)梁的高程以及水平位置進(jìn)行調(diào)整，直至梁段安裝線形符合設(shè)計(jì)線形的過(guò)程稱為精調(diào)位。

2.1初調(diào)位系統(tǒng)布置

鋼箱梁初調(diào)位分為梁底初調(diào)位裝置和梁頂初調(diào)位裝置。

梁底初調(diào)位裝置主要由滑輪、鋼絲繩、手拉葫蘆、卸扣、初調(diào)位吊耳等組成，初調(diào)位吊耳安裝在墩頂和待裝鋼箱梁底板上，梁底吊耳通過(guò)螺栓與鋼箱梁底板栓接，墩頂?shù)醵潭ㄔ诙枕旑A(yù)埋件上，梁底墩頂初調(diào)位裝置布置如圖1所示。

梁頂初調(diào)位裝置組成與梁底初調(diào)位裝置相同，詳見(jiàn)圖2。

初調(diào)位吊耳分別是栓接在已裝鋼箱梁頂面和待裝鋼箱梁頂面。除首跨鋼箱梁安裝跨越兩個(gè)墩臺(tái)只使用兩套墩頂調(diào)位初調(diào)位設(shè)備不需要用到梁頂初調(diào)位裝置外，其余每跨梁段安裝與上跨梁連接時(shí)均需要梁頂初調(diào)位裝置與梁底初調(diào)位裝置配合完成鋼箱梁的初定位。

圖1　墩頂初調(diào)位系統(tǒng)布置圖Fig.1 Layoutof initial positioning system on pier tops

圖2　梁頂初調(diào)位系統(tǒng)平面布置圖Fig.2 Layout of initial positioning system on box girders

初調(diào)位系統(tǒng)操作流程如下：

1）鋼箱梁吊裝前，預(yù)先將手拉葫蘆與墩頂?shù)醵M(jìn)行連接，滑輪鋼絲繩連接在梁底的吊耳上隨鋼箱梁一起吊裝。

2）當(dāng)梁底滑移支座距離墩頂豎向高度1 m、橫向距離0.3m、縱向距離1 m時(shí)，將滑輪另一端與墩頂?shù)醵B接，完成初調(diào)位引導(dǎo)裝置的安裝。

3）起重船緩慢落鉤，當(dāng)梁底距離支座頂為5 cm時(shí)，停止落鉤，利用手拉葫蘆調(diào)整梁中軸線及里程。

4）當(dāng)梁段橫橋向軸線偏差3 cm內(nèi)、順橋向軸線偏差5 cm以內(nèi)時(shí)候，起重船繼續(xù)落鉤，梁段平穩(wěn)地落位于墩頂臨時(shí)支座上。

5）起重船落位調(diào)位支座后，逐步進(jìn)行卸載，當(dāng)起重船卸載50%時(shí)，停止落鉤，進(jìn)行初定位檢查，確認(rèn)梁段定位準(zhǔn)確，支座及梁段無(wú)異常情況后，繼續(xù)落鉤，直至完全卸載[1]。

2.2鋼箱梁精調(diào)位系統(tǒng)布置

當(dāng)每跨梁段初定位完成后，即開始梁段的精確調(diào)位工作。精調(diào)位按照先調(diào)整高程，再調(diào)整橫向軸線，最后調(diào)整縱向軸線的順序逐步進(jìn)行，由于梁段精調(diào)位過(guò)程是一個(gè)漸進(jìn)的過(guò)程，水平調(diào)位需反復(fù)進(jìn)行，調(diào)位順序需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行反復(fù)調(diào)整，梁段精確調(diào)整到位后進(jìn)行臨時(shí)限位。

精確調(diào)位系統(tǒng)按調(diào)位的部位分為墩頂調(diào)位系統(tǒng)、牛腿調(diào)位系統(tǒng)。

2.2.1墩頂調(diào)位系統(tǒng)

墩頂調(diào)位系統(tǒng)主要由滑移支座、調(diào)位支座、鋼墊墩、千斤頂?shù)冉M成[2]。

滑移支座呈直四棱柱狀，上部通過(guò)12根M24高強(qiáng)螺栓與箱梁底板栓接（見(jiàn)圖3），在最大200 t水平推力作用下，單個(gè)螺栓的剪切應(yīng)力為83.3 MPa，在螺栓許用應(yīng)力以內(nèi)，滿足鋼箱梁調(diào)位要求。滑移支座下表面栓接有四氟滑板，與調(diào)位支座表面鋼板形成滑動(dòng)摩擦面，四氟滑板與不銹鋼板摩擦系數(shù)μf≤0.08，使用較小噸位的千斤頂即可對(duì)滑移支座進(jìn)行頂推。

圖3　滑移支座與箱梁底板連接示意圖Fig.3 Schem atic diagram of connection of slid ing bearing with box girder bottom

圖4　調(diào)位支座及千斤頂Fig.4 Position adjusting bearing and Jack

調(diào)位支座通過(guò)預(yù)埋螺栓固定于墩頂平臺(tái)（見(jiàn)圖4（a）），上口四周安裝有水平向千斤頂反力架，千斤頂對(duì)滑移支座施加作用力時(shí)，通過(guò)反力架將反作用力傳遞至調(diào)位支座本體。豎向千斤頂擱于墊墩上（見(jiàn)圖4（b）），通過(guò)在墊墩上加減鋼墊板調(diào)節(jié)千斤頂起頂位置及高程。

墩頂設(shè)置2座臨時(shí)支座、4座墊墩、4臺(tái)1 000 t豎向千斤頂、縱橋向布置2臺(tái)200 t水平向千斤、橫橋向布置4臺(tái)100 t水平向千斤頂。調(diào)位系統(tǒng)布置見(jiàn)圖5。

圖5　中間墩調(diào)位系統(tǒng)布置平面圖Fig.5 Layoutof positioning system form idd le piers

2.2.2牛腿調(diào)位系統(tǒng)

牛腿調(diào)位系統(tǒng)為梁端臨時(shí)懸掛系統(tǒng)。一組牛腿調(diào)位系統(tǒng)主要由牛腿本體、前端滑移支座、中部牛腿耳板及連接銷軸、尾部固定支座、臨時(shí)調(diào)位支座、千斤頂?shù)冉M成[2]（見(jiàn)圖6）。臨時(shí)調(diào)位支座通過(guò)螺栓錨固于已裝鋼箱梁頂板，牛腿尾部通過(guò)螺栓錨固于待裝鋼箱梁頂板，中部耳板通過(guò)銷軸與待裝鋼箱梁梁頂耳板銷接[3]，頭部滑移支座支撐于臨時(shí)調(diào)位支座，滑板與調(diào)位支座表面鋼板形成滑動(dòng)摩擦面。千斤頂布置于調(diào)位支座內(nèi)。

圖6　牛腿調(diào)位裝置Fig.6 Positioning device for brackets

1套完整的牛腿調(diào)位系統(tǒng)由3組單獨(dú)牛腿調(diào)位系統(tǒng)組成。每座調(diào)位系統(tǒng)包括1套臨時(shí)調(diào)位支座、1套滑移支座、1組牛腿、2臺(tái)豎向千斤、4臺(tái)水平向千斤頂。高程調(diào)節(jié)采用2臺(tái)300 t豎向千斤頂，縱、橫橋向位移調(diào)節(jié)均采用2臺(tái)水平向60 t千斤頂。

3　鋼箱梁安裝調(diào)位施工

1）檢查待裝箱梁對(duì)應(yīng)墩頂?shù)恼{(diào)位支座的安裝位置是否正確，連接是否可靠，千斤頂是否安裝到位，臨時(shí)限位塊、墊板等是否準(zhǔn)備齊全。

2）鋼箱梁發(fā)運(yùn)前，將梁底滑移支座及附加墊板提前安裝到位。吊裝前，在鋼箱梁底部初調(diào)位吊耳處，按照初調(diào)位布置圖安裝好手拉葫蘆、滑車組和附屬件。

3）浮吊吊裝鋼箱梁，待滑移支座與調(diào)位支座在橫橋向距離約0.3 m、縱橋向約1 m、高度方向約1 m時(shí)，將鋼箱梁底部安裝好的初調(diào)位系統(tǒng)的另一端安裝到墩頂初調(diào)位吊耳上。

4）在多次橫向/縱向移船和高度方向落鉤的操作下，利用初調(diào)位系統(tǒng)牽引，將鋼箱梁下放到調(diào)位支座內(nèi)。下落時(shí)保證鋼箱梁實(shí)際和理論位置偏差控制在：縱橋向5 cm，橫橋向3 cm以內(nèi)。

5）拆除初調(diào)位系統(tǒng)。

6）在豎向千斤頂頂部安裝5 cm墊板，以便千斤頂梁底處能夠均勻受力。利用豎向調(diào)位千斤頂調(diào)整鋼箱梁的高程，使鋼箱梁底部高出永久支座約3 cm。調(diào)整完成后，通過(guò)增加/減少滑移支座和鋼箱梁底部的墊板保證鋼箱梁底部和永久支座之間約3 cm的間隙，豎向千斤頂卸載，使載荷轉(zhuǎn)移到滑移支座上。

7）先利用水平千斤頂進(jìn)行橫橋向調(diào)整，再利用水平千斤頂進(jìn)行縱橋向調(diào)整，也可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況改變水平調(diào)整順序。水平位置調(diào)整過(guò)程需反復(fù)漸進(jìn)進(jìn)行。

8）調(diào)整完畢后，拆除水平調(diào)位千斤頂，利用臨時(shí)限位塊對(duì)每一聯(lián)的第二個(gè)墩頂滑移支座進(jìn)行橫橋向和縱橋向的限位，其余墩頂滑移支座只進(jìn)行橫橋向限位。

9）調(diào)整完畢后，拆除水平調(diào)位千斤頂。利用臨時(shí)限位塊對(duì)牛腿滑移座進(jìn)行橫橋向限位。

10）連接臨時(shí)匹配件，焊接鋼箱梁。

11）重復(fù)上述步驟，完成首跨和第二跨后，就開始進(jìn)行體系轉(zhuǎn)換，將第一跨梁落下，安裝第三跨梁后，進(jìn)行第二跨體系轉(zhuǎn)換，將第二跨落下，以此類推。

4　調(diào)位施工注意事項(xiàng)

按照設(shè)計(jì)要求[4]軸線偏位均控制在5 mm以內(nèi)，兩翼相對(duì)高差10mm之內(nèi)，調(diào)位精度達(dá)到水平精度2 mm，豎向精度1 mm，在調(diào)位施工過(guò)程中，需注意以下幾點(diǎn)問(wèn)題：

1）大型鋼箱梁調(diào)位操作采用PLC控制技術(shù)。大型液壓千斤頂進(jìn)行調(diào)梁操作，在鋼箱梁頂升或下落過(guò)程中，時(shí)刻注意千斤頂壓力表的變化，出現(xiàn)壓力突然飆升或者在千斤頂受載過(guò)程中壓力突然停滯的情況下，應(yīng)立即停機(jī)檢查，可能出現(xiàn)鋼箱梁偏載或千斤頂行進(jìn)速度不一。在千斤頂壓力不超過(guò)額定壓力50MPa的同時(shí)，監(jiān)控各千斤頂?shù)捻斏剿俣?，避免因受力不均造成?duì)鋼箱梁結(jié)構(gòu)的損壞。

2）由于鋼箱梁本身重量較大，最大重量超過(guò)3 000 t，在千斤頂推動(dòng)作用下產(chǎn)生位移，當(dāng)停止頂推時(shí)，鋼箱梁仍會(huì)在慣性作用下繼續(xù)向前滑動(dòng)，因此在調(diào)梁頂推過(guò)程中，位移控制要留有一定的提前預(yù)留量。

3）調(diào)位過(guò)程中，應(yīng)盡量縮短千斤頂?shù)捻斏谐?，并在外界環(huán)境溫差不大時(shí)進(jìn)行操作。由于鋼箱梁的溫度伸長(zhǎng)效應(yīng)明顯，在梁面陽(yáng)光直射的情況下，梁段最大伸長(zhǎng)量可達(dá)10 cm。在千斤頂回縮過(guò)程中，梁段因溫度伸長(zhǎng)將產(chǎn)生一個(gè)很大的水平分力，使得千斤頂活塞與軸套間發(fā)生剪切，頂升行程越大這種剪切效應(yīng)越明顯，在夏季高溫季節(jié)施工非常容易導(dǎo)致千斤頂損壞。

4）調(diào)位施工前后，對(duì)油管接頭進(jìn)行保護(hù)，勤清洗，防止一些小顆粒雜物致油管阻塞，造成千斤頂無(wú)法工作。若雜物進(jìn)入泵站電磁閥，將導(dǎo)致泵站無(wú)法正常泵油，對(duì)設(shè)備造成損壞。

5）隨時(shí)保持與測(cè)量人員的密切配合，密切監(jiān)控鋼箱梁的位置參數(shù)。

5　結(jié)語(yǔ)

港珠澳大橋是國(guó)內(nèi)首個(gè)在橋梁上部結(jié)構(gòu)中大規(guī)模使用長(zhǎng)節(jié)段連續(xù)鋼箱梁的外海橋梁工程，鋼箱梁安裝調(diào)位系統(tǒng)在此工程首次應(yīng)用，取得了很好的效果，施工安全性較高，調(diào)位精度高，效率高，并形成了一整套成熟的施工操作體系，積累了鋼箱梁調(diào)位經(jīng)驗(yàn)，可為后續(xù)類似工程提供一定技術(shù)支持和借鑒。

[1]JTG/TF50—2011，公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S]. JTG/T F50—2011,Technical specification for construction of highwaybridgesand culverts[S].

[2]郭強(qiáng).非通航孔橋鋼箱梁安裝調(diào)位系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖[R].武漢：中交武漢港灣工程設(shè)計(jì)研究院有限公司，2013. GUOQiang.Design drawingsof installation and positioningsystem for steel box girders over non-navigable bridge spans[R].Wuhan: CCCCWuhan Harbour Engineering Design and Research Co.,Ltd. 2013.

[3]GB 50017—2003，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S]. GB 50017—2003,Code for design ofsteelstructure[S].

[4]中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司聯(lián)合體.港珠澳大橋主體工程橋梁DB01標(biāo)段施工圖設(shè)計(jì)[R].2012. CCCCHighway Consultants Co.,Ltd.Design of construction drawings for DB01 section ofmain bridge of Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge[R].2012.

Tem porary support for hoisting of long segment of steel box girders and app lication of fine positioning system

SHI Hu-bin, ZHU Wu-hua, HAN Bo-wen, ZHENG Wei-tao
（No.1Eng.Co.,Ltd.ofCCCCFirstHarbor Engineering Co.,Ltd.,Tianjin 300456,China）

The positioning of steel box girders of large-tonnage and long segments requires high accuracy and has greater difficulty and high safety risks.Rational initial and fine positioning systems were designed to ensure the provision of a temporary support for box girders and to solve problems in positioning of long steel box girder sections.In themeantime,the positioning process was rationally optimized and the matters needing attention in the process of positioning were also summarized,whichmay provide reference for similar projects.

steel box girder;hoisting;temporary supports;fine positioning;positioning system on pier top

U445.4

B

2095-7874（2016）06-0060-05

10.7640/zggw js201606015

2015-12-30

2016-03-20

史虎彬（1986—），男，山東煙臺(tái)人，工程師，港口與航道工程一級(jí)建造師，港口航道與海岸工程專業(yè)。

E-mail：303521164@qq.com