港珠澳大橋超長大節(jié)段鋼箱梁雙船抬吊施工技術(shù)

朱武華，史虎彬

港珠澳大橋超長大節(jié)段鋼箱梁雙船抬吊施工技術(shù)

朱武華，史虎彬

（中交一航局第一工程有限公司，天津300456）

通過港珠澳大橋超長大節(jié)段鋼箱梁的抬吊施工，總結(jié)了一套完整的施工工藝，包括抬吊吊具研究、同步性研究，數(shù)據(jù)偏差控制，各階段控制要點(diǎn)等。通過良好的現(xiàn)場施工質(zhì)量控制與施工管理，取得了抬吊施工的成功，這是國內(nèi)首次采用浮吊完成近海超長大節(jié)段的鋼箱梁安裝，為以后長節(jié)段鋼箱梁抬吊安裝施工提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)積累和數(shù)據(jù)支持。

鋼箱梁；雙浮吊抬吊；吊具；同步性控制

1 工程概況

港珠澳大橋CB03標(biāo)抬吊鋼箱梁為跨崖13-1氣田管線橋（K17+263—K17+633，跨徑組合為110 m+150 m+110 m）范圍內(nèi)的兩跨變截面鋼箱梁Y1和Y3，鋼箱梁梁寬33.1 m，高4.5～6.5 m，相關(guān)施工參數(shù)見表1和圖1[1]。

2 鋼箱梁抬吊施工的重難點(diǎn)

由于跨崖13-1氣田管線橋鋼箱梁為變截面鋼箱梁，重心不居中、梁段長度大，均超過150 m，梁段自重和吊具的重量之和已超過4 000 t，需采用4 000 t浮吊和2 600 t浮吊雙浮吊抬吊，吊裝難度和風(fēng)險(xiǎn)較大[2-6]。

表1 鋼箱梁參數(shù)Table 1Parameter of steel box girders

本方法需要解決的重難點(diǎn)有：

圖1 抬吊鋼箱梁雙浮吊位置分布圖Fig.1Layout of double floating cranes for lifting steel box girder

1）跨崖13-1氣田管線橋面為變截面鋼箱梁，最大單體長度152.6 m、寬度為33.1 m，起吊重量（含吊具）達(dá)4 100 t；梁高4.5～6.5 m，為變截面，起吊后鋼箱梁不易調(diào)平；海上作業(yè)受天氣海況影響大，安裝風(fēng)險(xiǎn)大，對(duì)吊裝系統(tǒng)設(shè)計(jì)的安全性提出極高要求。

2）抬吊施工時(shí)，無論是梁段起升、移船還是梁段下落過程，都必須保證兩船的同步性，保證梁段的空間姿態(tài)平穩(wěn)，給浮吊的同步控制、狀態(tài)監(jiān)控測量、現(xiàn)場指揮等帶來了極大的難度。

3）抬吊施工時(shí)，2艘大型浮吊（4 000 t浮吊和2 600 t浮吊）、1艘18 000 t的運(yùn)梁船需同時(shí)駐位在崖13-1氣田管線（1條供給香港天然氣的海底管線）周邊，需拋下20口錨，且受管線保護(hù)要求的限制，拋錨精度和穩(wěn)定性要求極高，船舶駐位難度大。

3 施工準(zhǔn)備

3.1 吊具準(zhǔn)備

鋼箱梁吊具主要由桁架主梁、主鉤頭過渡梁、鋼絲繩索具、滑輪組裝置等組成，兩船抬吊施工時(shí)，每艘浮吊單獨(dú)使用1架桁架主梁和1架過渡梁，其中4 000 t浮吊吊具重約240 t，2 600 t浮吊吊具重約405 t。

鋼箱梁抬吊時(shí)，兩組吊具均獨(dú)立工作，此種狀態(tài)不受鋼箱梁重心位置的影響，可根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整兩浮吊吊鉤高度以滿足鋼箱梁坡度要求。

3.2 起吊施工前的關(guān)鍵檢查點(diǎn)

1）3艘船（2艘浮吊和1艘運(yùn)梁船）駐位完畢后，確認(rèn)3艘船錨位且保證錨纜處于繃緊狀態(tài)。

2）2艘浮吊采用尼龍纜繩綁扎連接，確認(rèn)綁扎狀態(tài)以及兩船之間的距離。

3）吊具銷軸與鋼箱梁吊耳連接完畢后，復(fù)核銷軸保險(xiǎn)裝置已經(jīng)全部栓好，并確認(rèn)纜風(fēng)繩已經(jīng)連接完畢。

4）鋼箱梁應(yīng)力和吊具應(yīng)力監(jiān)測裝置已經(jīng)準(zhǔn)備就緒。

5）兩艘船在測量監(jiān)控下同步起鉤，起鉤采用分級(jí)加載的方式，每達(dá)到分級(jí)加載檢查點(diǎn)時(shí)，復(fù)核監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，起重噸位，測量高差，觀察吊具結(jié)構(gòu)及鋼箱梁有無異響或結(jié)構(gòu)變形，檢查鋼箱梁吊耳與鋼箱梁的螺栓連接有無松動(dòng)，當(dāng)加載達(dá)到100%，鋼箱梁被吊起時(shí)，除檢查上述數(shù)據(jù)外，還需根據(jù)測量提供的梁端高差數(shù)據(jù)調(diào)平鋼箱梁，調(diào)平完畢后兩船同步起鉤。

4 鋼箱梁抬吊吊裝

4.1 船舶駐位

吊裝梁段時(shí)，2 600 t浮吊在垂直橋軸線方向的北側(cè)拋錨駐位，然后4 000 t浮吊在其西側(cè)拋錨駐位，最后運(yùn)梁船在橋軸線南側(cè)拋錨駐位，并通過鉸車絞動(dòng)纜繩直至船體長度方向邊緣靠近墩柱3～5 m距離。

兩艘浮吊的同步性是決定抬吊施工的關(guān)鍵因素，為提高兩船移船的同步性，兩浮吊駐位完畢起吊鋼箱梁前，使用測繩精確測量兩船之間的距離，測量好后在兩船的船頭和船尾平行綁扎準(zhǔn)80 mm尼龍纜繩用以控制兩船左右移動(dòng)的同步性，在兩船之間對(duì)角線方向連接尼龍纜繩用以控制兩船前后移動(dòng)的同步性。

4.2 選擇抬吊作業(yè)窗口

鋼箱梁抬吊吊裝施工為大型水上船舶作業(yè)，具有抬吊重量大、長度長、安裝精度高等特點(diǎn)，受水流、波浪和風(fēng)等因素影響較大，對(duì)水文氣象等環(huán)境要素條件要求較高，因此首先需要選定合適的安裝作業(yè)窗口。及時(shí)跟蹤氣象信息，提前了解天氣情況，吊裝時(shí)風(fēng)力不能大于6級(jí)，浪高不大于1.5 m。

4.3 吊具與鋼箱梁連接

2 600 t浮吊和4 000 t浮吊持吊具駐位完成后，同步移船靠向運(yùn)梁船的鋼箱梁正上方，緩緩下放吊具，使吊具的吊耳與鋼箱梁吊點(diǎn)逐一對(duì)齊，連接吊耳與鋼箱梁吊點(diǎn)之間的鋼銷軸，銷軸穿到位后，轉(zhuǎn)動(dòng)手柄鎖死銷軸，由于各滑輪間采用一根鋼絲繩串聯(lián)連接，保證了各吊點(diǎn)受力均勻。

4.4 起吊移船

吊具吊點(diǎn)全部連接并調(diào)平吊具后，兩船同步起鉤，首先兩船同步起鉤到1 000 t，持荷2 min，保證吊具各部位均勻受力，再以20%梁重為加載單位逐級(jí)加載至鋼箱梁吊起。鋼箱梁吊起后，對(duì)鋼箱梁兩端高差進(jìn)行測量，并根據(jù)測量高差情況將梁兩端調(diào)平。

兩船同步緩慢起鉤，在起鉤及絞船過程中，測量人員觀測吊架的平面位置、高差，監(jiān)控人員實(shí)時(shí)收集鋼箱梁監(jiān)控和吊具監(jiān)測數(shù)據(jù)，根據(jù)測量提供兩吊具高差數(shù)據(jù)和監(jiān)控人員受力監(jiān)測數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)調(diào)整兩浮吊鉤頭高度，確保鋼箱梁兩側(cè)吊具中心的高差不大于1.5 m，鋼箱梁兩端高差不大于2 m，兩船之間前后左右的相對(duì)距離不大于2 m。兩浮吊主鉤同步緩慢起升，當(dāng)梁底支座超過墩頂2 m以后，鉤頭停止提升。

4.5 落鉤落梁

移船至待安裝墩位上方后，兩船開始同步緩慢落鉤，直至鋼箱梁兩端均落在墩頂調(diào)位支座內(nèi)，落鉤過程中確保梁段的空間姿態(tài)平穩(wěn)，落位完畢立即在調(diào)位支座內(nèi)使用限位塊對(duì)鋼箱梁進(jìn)行限位。當(dāng)鋼箱梁就位后位置滿足橫橋向偏差不大于3 cm，縱橋向偏差不大于5 cm時(shí)，拆除吊具吊耳與鋼箱梁吊點(diǎn)的銷軸，2艘浮吊分別后撤移船，離開安裝位置，完成一跨鋼箱梁的抬吊施工。

5 抬吊施工要點(diǎn)

1）確立指揮系統(tǒng)

因施工中需要大型船機(jī)的統(tǒng)一指揮，需要各部門協(xié)同工作，在施工前確立指揮系統(tǒng)，明確現(xiàn)場總指揮、起重指揮和移船指揮，明確總指揮在現(xiàn)場指揮中的權(quán)限，以及各部門及各崗位人員的職責(zé)。在施工前進(jìn)行室內(nèi)對(duì)口令實(shí)操演練，提高操作人員對(duì)口令的理解，同時(shí)發(fā)現(xiàn)各環(huán)節(jié)配合中存在的問題。

2）精確錨位

在施工中有3艘大型船舶在跨崖13-1氣田管線附近拋錨駐位，為保證管線的安全，提前確定3艘船每口錨的精確位置坐標(biāo)，在拋錨駐位時(shí)，每口錨都需進(jìn)行GPS定位下錨，并進(jìn)行記錄。

3）兩船之間相對(duì)距離控制

兩船之間相對(duì)距離直接反應(yīng)在鉤頭之間相對(duì)距離上，在兩船駐位完畢后，使用尼龍纜繩對(duì)兩船進(jìn)行綁扎連接，移船過程中控制兩船之間的相對(duì)位移。

4）選擇氣象窗口

抬吊前，提前跟蹤氣象信息，了解天氣情況，風(fēng)力不大于6級(jí)，浪高不大于1.5 m，才能進(jìn)行抬吊施工。

5）同步性控制

同步性控制分為兩船之間距離控制和兩船起鉤同步性控制。在兩艘船移船過程中，使用測繩測量兩船之間相對(duì)距離，當(dāng)兩船之間相對(duì)距離大于2 m時(shí)進(jìn)行調(diào)整；兩船同步起鉤過程中，使用2臺(tái)全站儀監(jiān)測鋼箱梁兩端高差，當(dāng)鋼箱梁兩端高差大于1.5 m時(shí)對(duì)起吊高度做出相應(yīng)調(diào)整。

6 結(jié)語

港珠澳大橋外海超長大節(jié)段鋼箱梁雙船抬吊施工填補(bǔ)了國內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域的空白，在施工過程中積累了大量協(xié)同指揮經(jīng)驗(yàn)和施工關(guān)鍵數(shù)據(jù)，成功規(guī)避了在供給香港天然氣的海底管線崖13-1氣田管線上方吊裝大型構(gòu)件的巨大安全風(fēng)險(xiǎn)，充分驗(yàn)證了本技術(shù)的適用性和先進(jìn)性，可為今后類似大型構(gòu)件外海抬吊施工提供經(jīng)驗(yàn)借鑒。

[1]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工程DB01標(biāo)段施工圖設(shè)計(jì)[R].2012.

Union of CCCC Highway Consultants Co.,Ltd.Design of construc原tion drawings for DB01 section of main bridge of Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge[R].2012.

[2]JTG B01—2003，公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[S]. JTG B01—2003,Technical standard of highway engineering[S].

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

[4]JTG F80/1—2004，公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)（土建工程）[S]. JTG F80/1—2004,Quality inspection and evaluation standards for highway engineering:section 1 civil engineering[S].

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

[6]GB/T 3811—2008，起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范[S]. GB/T 3811—2008,Design rules for crane[S].

Construction technology of double floating crane lifting for long and large segment of steel box girders of Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge

ZHU Wu-hua,SHI Hu-bin
（No.1 Engineering Co.,Ltd.of CCCC First Harbor Engineering Co.,Ltd.,Tianjin 300456,China）

Through the lifting construction of long and large segment of steel box girders of Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge, we concluded a complete set of construction methodology which includes lifting sling research,construction synchronism research，data deviation control，check points at each step.Besides，we succeed in lifting construction through great management and quality control at site，it is the first time to use double floating cranes lifting super-long and large segment of steel box girder in coastal waters in China.We have gained a lot of experiences and key construction data,which can be provided for the lifting installation construction of large segment steel box girder in the future.

steel box girder;double floating crane lifting;lifting sling;synchronization control

U445

B

2095-7874（2017）09-0078-03

10.7640/zggwjs201709017

2016-12-01

朱武華（1988—），男，湖南衡陽人，工程師，市政工程一級(jí)建造師，土木工程專業(yè)。E-mail：475528201@qq.com