外邊跨無(wú)支架鋼箱梁整體段吊裝施工關(guān)鍵技術(shù)

余立志，彭小亮

（廣東省長(zhǎng)大公路工程有限公司，廣東廣州510620）

外邊跨無(wú)支架鋼箱梁整體段吊裝施工關(guān)鍵技術(shù)

余立志，彭小亮

（廣東省長(zhǎng)大公路工程有限公司，廣東廣州510620）

港珠澳大橋江海直達(dá)船航道橋設(shè)計(jì)為中央單索面鋼索塔鋼箱梁三塔斜拉橋，跨徑布置為（110+129+258+258+129+110）m，采用外邊跨無(wú)斜拉索的布跨方案。外邊跨整體段長(zhǎng)128.355 m，重約3516 t，采用無(wú)支架整體吊裝施工技術(shù)一體化安裝?，F(xiàn)主要介紹外邊跨整體段雙起重船抬吊工藝、吊具設(shè)計(jì)及監(jiān)控措施。工程實(shí)踐表明：整體段吊裝吊具設(shè)計(jì)合理，吊裝工藝安全可靠，“逐級(jí)糾偏”的監(jiān)控措施能有效地解決了由于起重船性能參數(shù)所造成的同步性控制難的問(wèn)題。

港珠澳大橋；江海直達(dá)船航道橋；外邊跨整體段吊裝技術(shù)；監(jiān)控措施

0 引言

港珠澳大橋跨越伶仃洋，是粵港澳三地首次合作建設(shè)的超大型互聯(lián)互通跨海交通工程，基于并服務(wù)于項(xiàng)目建設(shè)條件、建設(shè)目標(biāo)和需求，設(shè)計(jì)提出了“大型化、工廠化、標(biāo)準(zhǔn)化、裝配化”的項(xiàng)目建設(shè)理念和指導(dǎo)方針。

江海直達(dá)船航道橋設(shè)計(jì)為中央單索面鋼索塔鋼箱梁三塔斜拉橋，跨徑布置為（110+129+258+258+129+110）m（見(jiàn)圖1），采用外邊跨無(wú)斜拉索的布跨方案。外邊跨整體段長(zhǎng)128.355 m，重約3516 t，采用無(wú)支架整體吊裝施工技術(shù)一體化安裝。

圖1 江海直達(dá)船航道橋橋跨布置圖（單位：m）

1 外邊跨整體段鋼箱梁吊裝吊具設(shè)計(jì)

由于梁段重量大，受施工海域水深條件限制，超過(guò)單一起重船的額定起重能力，故采用一艘3200 t起重船和一艘2200 t起重船對(duì)其進(jìn)行抬吊，抬吊吊具選擇鋼箱梁和大直徑鋼管結(jié)構(gòu)，主、分吊點(diǎn)處吊耳鉸軸座板為復(fù)式并聯(lián)結(jié)構(gòu)。抬吊吊具鋼箱梁下部設(shè)有對(duì)稱的分吊點(diǎn)，分吊點(diǎn)與大節(jié)段鋼箱梁采用均衡輪組索具機(jī)構(gòu)連接。吊具鋼箱梁上部為4個(gè)主吊點(diǎn)通過(guò)鋼絲繩索具與吊具過(guò)渡梁連接，過(guò)渡梁再通過(guò)高性能無(wú)接頭插編鋼絲繩索具和起重船4主吊鉤連接（見(jiàn)圖2）。

圖2 外邊跨整體段吊裝吊具設(shè)計(jì)圖及其示意圖

大節(jié)段鋼箱梁上設(shè)置40個(gè)吊點(diǎn)，每個(gè)起重船對(duì)應(yīng)20個(gè)吊點(diǎn)，且均位于橫隔板與邊腹板的交界處，具體布置如圖3所示。

2 外邊跨整體段鋼箱梁吊裝荷載分配

根據(jù)該二級(jí)吊具的設(shè)計(jì)原理，二級(jí)吊具與鋼箱梁的連接采用串聯(lián)滑輪連接，保證了吊點(diǎn)的均勻受力，因此每臺(tái)起重船吊鉤所分配的荷載為該起重船的一級(jí)吊具重量（3200 t起重船一級(jí)吊具重185 t，2200 t起重船一級(jí)吊具重70 t）加二級(jí)吊具重量的一半（175 t），加所承受的大節(jié)段鋼箱梁的重量。

根據(jù)上節(jié)提供的各結(jié)構(gòu)的質(zhì)量參數(shù)得：

“長(zhǎng)大海升”吊鉤荷載分配：

F海升=（3516×34.29）/60+175+185=2369（t）≤3200×80%=2560（t）

“正力2200”吊鉤荷載分配：

F正力=（3516-2009）+175+70=1752（t）≤2200×80%=1760（t）

滿足JTG F90-2015《公路工程施工安全技術(shù)規(guī)范》中“雙機(jī)抬吊宜選用同類型或性能相近的起重機(jī)，負(fù)載應(yīng)合理分配，單機(jī)荷載不能超過(guò)額定荷載的80%”的要求。

圖3 邊跨大節(jié)段吊點(diǎn)布置圖（單位：mm）

3 外邊跨整體段鋼箱梁調(diào)位裝置設(shè)計(jì)與布置

（1）千斤頂配置：

過(guò)渡墩：1000 t豎向千斤頂（豎向行程200 mm，水平行程60 mm）2臺(tái)；

輔助墩：1000 t豎向千斤頂（豎向行程200 mm，水平行程60 mm）4臺(tái)。

（2）液壓泵站：2套。

（3）控制系統(tǒng)：2套。

千斤頂和臨時(shí)支座的布置均對(duì)應(yīng)鋼箱梁梁內(nèi)加勁位置，其中輔助墩臨時(shí)支座利用了墩頂設(shè)計(jì)的永久支座（見(jiàn)圖4）。

4 外邊跨整體段鋼箱梁安裝施工工藝

4.1 航道疏浚

施工海域?qū)?yīng)海床面標(biāo)高為-5.91～-4.72 m，設(shè)計(jì)施工低水位為-0.78 m，設(shè)計(jì)施工高水位為1.65 m，則水深為3.94～7.56 m。

圖4 調(diào)位裝置設(shè)計(jì)與布置示意圖(單位：mm)

長(zhǎng)大海升3200 t起重船設(shè)計(jì)吃水深度為4.5 m，吊裝3200 t重物時(shí)前端吃水深度約為6.2 m；“正力”2200 t起重船最大吃水深度為4.5 m。因此，需疏浚深度至-8.0 m標(biāo)高，考慮波浪的影響，預(yù)留40 cm為富余水深。根據(jù)各船舶的需求，疏浚區(qū)域?qū)挾榷?80 m。

4.2 操作平臺(tái)安裝

操作平臺(tái)和掛梯在加工場(chǎng)整體加工制作，鋼箱梁吊裝前運(yùn)至橋墩，采用起重船整體吊裝至墩頂就位，并在墩頂臨時(shí)固定。平臺(tái)寬1 m，沿墩身外側(cè)四周布置，通過(guò)雙拼20#槽鋼扁擔(dān)梁懸吊固定。操作平臺(tái)面板采用6 mm花紋板，縱向及橫向主梁采用I25 a工字鋼，四周設(shè)置1.2 m高護(hù)欄。平臺(tái)立面布置見(jiàn)圖5所示。

圖5 墩頂操作平臺(tái)立面示意圖（單位：cm）

4.3 永久支座安裝

永久支座提前安裝至墩頂支座墊石上，地腳螺栓伸入墊石預(yù)留孔內(nèi)，為避免鋼箱梁碰撞永久支座與箱梁連接用的雙頭螺柱，雙頭螺柱在鋼箱梁調(diào)節(jié)到位后安裝（見(jiàn)圖6）。在此工況下，墊石后澆層未施工，支座頂面比箱梁底低3～5 cm，不影響箱梁安裝。

4.4 船舶系就位

吊裝過(guò)程風(fēng)力不超過(guò)6級(jí)。

圖6 永久支座安裝示意圖

長(zhǎng)大海升號(hào)3200 t起重船與正力號(hào)2200 t起重船按圖7所示錨位泊位，并連接好吊點(diǎn)，吊索與吊耳的連接安排固定人員進(jìn)行，由專人負(fù)責(zé)起吊前的各項(xiàng)檢查。

圖7 船舶系泊位示意圖

4.5 整體段鋼箱梁起吊與監(jiān)控

起吊時(shí)，先吊起20 cm，然后靜置5min，檢查吊具系統(tǒng)、吊索與鋼箱梁的連接、起重船的機(jī)械狀況、鋼箱梁的線形、接縫等均無(wú)異常后，方可繼續(xù)吊起。在起升過(guò)程中，控制起重船的起升速度，務(wù)必做到同步起升。

起吊至一定高度后，運(yùn)輸駁船移出；起重船絞錨前移，至安裝位置上方（見(jiàn)圖8）。

圖8 整體段鋼箱梁吊裝就位示意圖

起重船前移過(guò)程需緩慢，確保起重機(jī)械的同步動(dòng)作。實(shí)施抬吊作業(yè)時(shí)，監(jiān)控設(shè)備用于監(jiān)控載荷的角度和每根起重繩穩(wěn)定地通過(guò)起升操作的垂直度和作用力，監(jiān)控設(shè)備的使用有助于將起重機(jī)上的載荷控制在規(guī)定值之內(nèi)。

起重船吊裝鋼箱梁，待滑移支座與調(diào)位支座在橫橋向距離約為0.3 m，縱橋向約1 m，高度方向約1 m時(shí)，調(diào)整錨繩，微調(diào)定位、對(duì)位。在多次橫向/縱向移船和高度方向落鉤的操作下，將鋼箱梁下放到調(diào)位支座內(nèi)，下落鋼箱梁時(shí)保證鋼箱梁和理論位置偏差控制在：縱橋向5 cm，橫橋向5 cm以內(nèi)。

船舶駐位時(shí)，以長(zhǎng)大海升3200 t起重船為基準(zhǔn)，正力2200 t起重船邊線要調(diào)節(jié)至與其邊線平行，兩船橫向初始距離如圖9所示，兩起重船軸線各對(duì)應(yīng)鋼箱梁左右吊點(diǎn)群中線。兩起重船要進(jìn)行同步前移階段，需嚴(yán)格控制兩起重船橫向相對(duì)距離，避免相對(duì)距離偏差超過(guò)1 m的情況出現(xiàn)。鋼箱梁起升50 cm，以兩起重船前后吊鉤正中豎直線對(duì)應(yīng)鋼箱梁軸線時(shí)，確定兩起重船的初始縱向間距。

圖9 兩起重船初始位置橫向相對(duì)距離示意圖

為了實(shí)時(shí)控制兩船橫向間距在59.5 m～60.5 m范圍內(nèi)，縱向間距變化不超過(guò)1 m，采用兩臺(tái)全站儀架設(shè)在長(zhǎng)大海升3200 t起重船船頭與船尾（見(jiàn)圖10），點(diǎn)1與點(diǎn)2互為后視點(diǎn)，且連線與船邊線平行，令測(cè)站坐標(biāo)始終為（0,0），后視坐標(biāo)為（0,ɑ），在兩儀器完成后視定向時(shí)，將水平角旋轉(zhuǎn)90°，此時(shí)物鏡方向面向正力2200 t起重船。這時(shí)另一組測(cè)控室人員攜兩把棱鏡立于正力船邊，并且正對(duì)兩臺(tái)儀器，利用測(cè)距功能，在兩起重船同步前移過(guò)程中，實(shí)時(shí)測(cè)量間距L1及L2，通過(guò)正力2200 t起重船調(diào)節(jié)錨纜，使L1=L2=59.5～60.5 m，此時(shí)兩船橫向間距滿足條件。每次觀測(cè)記錄前視y坐標(biāo)，控制y坐標(biāo)小于1 m，即縱向位移小于1 m。

4.6 整體段鋼箱梁精確調(diào)位

豎向千斤頂頂升，將荷載從臨時(shí)支座轉(zhuǎn)移到三向千斤頂上面。利用豎向千斤頂調(diào)整鋼箱梁的高程，使其底部高出永久支座約2 cm。

調(diào)節(jié)時(shí)，過(guò)渡墩上2臺(tái)三向千斤頂需保持聯(lián)動(dòng)，輔助墩上4臺(tái)三向千斤頂需保持聯(lián)動(dòng)（聯(lián)動(dòng)高差精度要求1 mm），在豎向頂推作業(yè)時(shí)需同時(shí)進(jìn)入工作狀態(tài)。

標(biāo)高調(diào)整完成后，鎖定豎向千斤頂，進(jìn)行水平方向的調(diào)位。

然后進(jìn)行水平方向精確調(diào)位：先進(jìn)行橫橋向調(diào)位，再進(jìn)行縱橋向調(diào)位，也可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況改變水平調(diào)位順序，水平位置調(diào)整過(guò)程是反復(fù)漸進(jìn)的。

在多次豎向及水平方向調(diào)位下，根據(jù)監(jiān)控指令將鋼箱梁調(diào)節(jié)到設(shè)計(jì)位置。鎖定千斤頂進(jìn)行臨時(shí)固定。

過(guò)渡墩南側(cè)需鎖定縱橫向千斤頂，北側(cè)僅鎖定縱向千斤頂。

輔助墩南側(cè)僅鎖定橫向千斤頂，北側(cè)兩個(gè)方向均不鎖定。

圖10 測(cè)量監(jiān)控布置圖

4.7 支座安裝及體系轉(zhuǎn)換

大節(jié)段鋼箱梁調(diào)節(jié)到位后，用手拉葫蘆移動(dòng)永久支座，使支座上座板與鋼箱梁底板的雙頭螺柱孔對(duì)正，連接雙頭螺柱，頂升支座使支座上座板與鋼箱梁梁底墊板密貼，旋緊雙頭螺柱的螺母。

仔細(xì)檢查支座的中心及標(biāo)高后，用環(huán)氧砂漿灌注錨栓預(yù)留孔及支座底面墊層。采用重力灌漿方式，灌注支座下部及錨栓孔間隙處，灌漿過(guò)程應(yīng)從支座中心部位向四周注漿，直至從模板與支座底板周邊間隙觀察到灌漿材料全部灌滿為止。同時(shí)，灌漿前，應(yīng)初步計(jì)算所需的漿體體積，灌注使用漿體不應(yīng)與計(jì)算值產(chǎn)生過(guò)大誤差，應(yīng)防止中間缺漿。

圖11為支座墩臺(tái)安裝及灌漿示意圖。

圖11 支座墩臺(tái)安裝及灌漿示意圖

灌注材料固化后，拆除模板，檢查是否有漏漿處。必要時(shí)，對(duì)漏漿處進(jìn)行補(bǔ)漿，再旋緊地腳螺栓，拆除一側(cè)（南側(cè)或者北側(cè)）支座上、下支座板運(yùn)輸用連接螺栓。

灌注材料強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求以后，進(jìn)行體系轉(zhuǎn)換，卸除三維千斤頂及臨時(shí)支墊。

5 結(jié)語(yǔ)

港珠澳大橋江海直達(dá)船航道橋兩榀外邊跨整體段鋼箱梁已經(jīng)成功吊裝。此方案的順利實(shí)施，顯著地提高了經(jīng)濟(jì)效益。采用整體吊裝方案，不僅有利于高空作業(yè)地面化、海上作業(yè)工廠化，有利于整個(gè)質(zhì)量控制，更是實(shí)現(xiàn)了港珠澳大橋“大型化、工廠化、標(biāo)準(zhǔn)化、裝配化”的建設(shè)施工理念，減少了海上施工作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)、減少了對(duì)海洋環(huán)境的污染，縮短了施工工期，確保了工程進(jìn)度與質(zhì)量。

U445.464

B

1009-7716（2017）11-0139-04

2017-07-26

余立志（1976-），男，湖南誼陽(yáng)人，高級(jí)工程師，從事路橋工程施工技術(shù)管理工作。

10.16799/j.cnki.csdqyf h.2017.11.043