單點(diǎn)牽引式頂推技術(shù)在縱橫格構(gòu)式鋼梁安裝中的應(yīng)用

夏 維 學(xué)， 李 云 川

(中國水利水電第七工程局有限公司 第一分局，四川 彭山 620860)

1 概 述

云龍灣大橋主橋孔跨布置為(30+80+205+80+30)m五跨雙塔自錨式懸索橋，主橋全長428.35 m，南北走向，基本與河道正交，主跨205 m跨越錦江水面，橋?qū)?8.5 m。

主梁按縱、橫梁格體系設(shè)計(jì)，梁體材料采用Q345D，左右兩片縱梁間距為40 m，橫梁間距為3.3 m；鋼縱梁為箱型截面，寬3.8 m，中心高3.1 m，每隔3.3 m設(shè)置一道橫隔板。橋面系采用正交異性橋面板，縱橋向由鋼橋面板、U肋組成，橋面板厚16 mm，U肋間距為600 mm。“工”字型橫梁線路中心線處梁高3.5 m，按2%橫坡向兩側(cè)漸變；吊桿直接錨固于縱、橫梁交接處。

主梁主跨方案：自錨式懸索橋采用“先梁后纜”的施工工藝，大橋主梁的安裝需搭設(shè)型鋼支架。主梁主跨位于錦江河道，根據(jù)工期安排，主跨施工跨越汛期，錦江河道寬160 m，汛期河道流量大，若采用支架法原位安裝主梁，則汛期必須束窄河道一半，橋梁施工及周邊環(huán)境的安全風(fēng)險(xiǎn)大。

為了確保河道汛期正常過流，利用汛前2個(gè)月的枯水期分期筑島圍堰，快速完成河道中支架的搭設(shè)，然后拆除圍堰準(zhǔn)備度汛。汛期利用北岸岸邊的拼裝平臺組拼鋼梁，鋼梁按照設(shè)計(jì)節(jié)段組拼完成后利用布置在河道中的支架及滑道在南岸滑道端頭設(shè)置牽引系統(tǒng)進(jìn)行單點(diǎn)連續(xù)牽引式頂推作業(yè)，各節(jié)段鋼梁頂推就位后，在設(shè)計(jì)位置進(jìn)行對接環(huán)縫焊接，完成主跨鋼梁的安裝[1]。

2 牽引式頂推施工技術(shù)

2.1 鋼梁牽引式頂推裝置

鋼梁牽引式頂推滑移裝置見圖1。包括2根滑道、4個(gè)滑塊和2組牽引系統(tǒng)，其中牽引系統(tǒng)包含反力支座、千斤頂和牽引索[2]。

1.滑道；2.滑塊;3.反力支座；4.自動連續(xù)千斤頂;5.鋼絞線;6.精軋螺紋鋼圖1 鋼箱梁牽引式頂推裝置示意圖

滑道由三拼56b工字鋼組拼構(gòu)成，工字鋼頂面鋪設(shè)3 mm厚的不銹鋼板?；瑝K及反力支座均采用鋼板加工焊接而成，滑塊與滑道間涂黃油以減小摩擦，反力支座用螺栓固定在滑道上。千斤頂與前滑塊的牽引索采用4根鋼絞線聯(lián)接，前滑塊與后滑塊的牽引索采用2根精軋螺紋鋼聯(lián)接。

2.2 施工工藝流程

云龍灣大橋主梁主跨段牽引式頂推法施工工藝流程為：支架搭設(shè)→節(jié)段組拼→牽引式頂推→節(jié)段就位→環(huán)縫焊接。

2.3 支架的搭設(shè)

(1)筑島圍堰。河道導(dǎo)流分南北岸兩期進(jìn)行，導(dǎo)流圍堰采用筑島型式。筑島采用開挖出的普通土石方填筑，平臺邊坡坡比為1∶1.5，頂部設(shè)置30 cm厚的砂卵石面層，筑島順?biāo)髅嬖O(shè)置100 cm寬的袋裝土防沖刷層。筑島位置位于支架立柱下方，筑島頂寬不小于10 m。

(2)支架的結(jié)構(gòu)。支架分為拼裝平臺支架和頂推支架，支架基礎(chǔ)采用樁基礎(chǔ)，支架由鋼管柱、工字鋼、貝雷梁等組成，拼裝平臺支架見圖2，頂推支架見圖3。

(3)支架的搭設(shè)方法。支架的搭設(shè)流程為：樁基礎(chǔ)施工→埋件安裝及二期混凝土澆筑→支架片體制造→立柱片體安裝→連接系片體安裝→分配梁及貝雷架安裝→滑道(胎架)安裝。

a.樁基礎(chǔ)施工：旋挖鉆成孔，灌注水下混凝土。

b.埋件安裝及二期混凝土澆筑：破除樁頂0.5 m長樁頭后，按設(shè)計(jì)樁頂控制埋件高程安裝鋼模板，澆筑二期混凝土。

c.支架片體的制造：以支架橫向立柱、縱向連接系為組拼單元，加工焊接支架片體。

圖2 拼裝平臺支架結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 頂推支架結(jié)構(gòu)示意圖

d.支架片體的安裝：利用履帶吊，按照先立柱、后連接系的順序安裝支架片體，定位、焊接牢固。

e.分配梁及貝雷架的安裝：依次安裝立柱上橫梁、縱向貝雷架、橫向分配梁；立柱上橫梁與立柱頂部法蘭焊接固定，縱向貝雷架與立柱上橫梁采用U型卡固定，橫向分配梁與縱向貝雷架采用騎馬螺栓固定。

f.滑道(胎架)的安裝：滑道工字鋼與橫向分配梁焊接牢固，工字鋼對接處采用鋼墊板調(diào)節(jié)線型平順，最后鋪設(shè)不銹鋼板并與工字鋼焊接牢固。胎架采用φ260×8 mm鋼管焊接固定在支架橫向分配梁上，支撐點(diǎn)為主縱梁及橫梁各節(jié)點(diǎn)，頂部設(shè)可調(diào)節(jié)高度的法蘭加勁板。

2.4 節(jié)段組拼

2.4.1 單元?jiǎng)澐?/p>

鋼梁設(shè)計(jì)節(jié)段的標(biāo)準(zhǔn)長度為19.8 m，加工單元橫向劃分為2個(gè)主縱梁單元、3個(gè)橫梁單元、10個(gè)橋面板單元和2個(gè)挑臂單元；其中主縱梁縱向劃分為2個(gè)9.8 m單元。

2.4.2 節(jié)段吊裝組拼

鋼梁各加工單元采用履帶吊將其吊裝至拼裝平臺，千斤頂調(diào)節(jié)就位，吊裝從兩邊向中間對稱進(jìn)行，吊裝順序?yàn)椋孩僦骺v梁吊裝→②橫梁吊裝→橋面板吊裝→④挑臂吊裝。

2.4.3 焊 接

吊裝組拼后，采用碼板、螺旋千斤頂、手拉葫蘆等工具調(diào)整焊縫，然后焊接定位馬板，做好焊接準(zhǔn)備工作。

(1)焊接方法。

①縱梁、橫梁與挑臂：焊縫為V型坡口焊及角焊縫，采用CO2氣體保護(hù)焊，坡口焊反面貼陶質(zhì)襯墊，采用多層多道焊工藝，立對接縫使用藥芯焊絲，平面對接縫使用實(shí)芯焊絲[3]。

②橋面板：橋面板與橫梁間的角焊縫采用CO2氣體保護(hù)焊；橋面板對接焊縫為V型坡口焊縫，分三層焊接，實(shí)芯焊絲CO2氣體保護(hù)焊打底填充，埋弧自動焊蓋面[4]。

(2)焊接順序：主縱梁對接焊縫→縱梁、橫梁對接焊縫→橫梁對接焊縫→面板焊縫→挑臂焊縫→面板埋弧焊。

2.5 牽引式頂推

(1)由拼裝狀態(tài)轉(zhuǎn)換為牽引式頂推狀態(tài)。每個(gè)節(jié)段鋼梁全部組拼、焊接完成后，采用4臺雙作用千斤頂起頂，然后利用滑道后端布置的反向卷揚(yáng)機(jī)將2組滑塊拖至節(jié)段鋼梁下方，調(diào)位準(zhǔn)確后，千斤頂卸力，使鋼梁落在滑塊上，從而完成狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。

(2)牽引式頂推作業(yè)。利用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)啟動液壓泵站同步控制千斤頂，千斤頂張拉鋼絞線使滑塊滑移，將滑移速度控制在20 m/h以內(nèi)。

鋼梁滑移在專人統(tǒng)一指揮下進(jìn)行，操作人員配備對講機(jī)。在滑道兩側(cè)的施工平臺上安排專人對鋼梁下部的滑塊位置情況進(jìn)行觀察。若存在滑塊位置偏位或行進(jìn)速度不一的情況需及時(shí)暫停施工，檢查原因，待問題解決后方可繼續(xù)施工。

鋼梁滑移到位后，利用鋼板與四氟滑板的摩擦力制動。停止滑移后，用倒三角型鋼塊塞墊于滑塊底部，防止滑動。

2.6 節(jié)段就位

節(jié)段調(diào)整就位采用4臺三向調(diào)節(jié)裝置進(jìn)行，將調(diào)節(jié)裝置放置在橫向分配梁上，每個(gè)調(diào)節(jié)裝置設(shè)置有水平和豎向千斤頂，由液壓油泵通過電腦控制使梁體沿順橋向、橫橋向及豎向移動。

根據(jù)監(jiān)控單位出具的監(jiān)控指令確定梁體的坐標(biāo)及高程，全站儀定位測量，測量人員反饋數(shù)據(jù)給調(diào)梁人員，通過操作千斤頂調(diào)整位置，直至就位準(zhǔn)確[5]。

2.7 環(huán)縫焊接

對接環(huán)縫焊接的順序?yàn)椋褐骺v梁焊縫→橋面焊縫。焊接工藝與節(jié)段拼裝焊接工藝一致。

2.8 同步頂推偏位控制措施

(1)頂推設(shè)備安裝后，必須進(jìn)行調(diào)試及試運(yùn)行，以確保兩條滑道的鋼絞線同步持力。

(2)在滑塊兩側(cè)安裝限位擋板對鋼梁進(jìn)行約束，防止產(chǎn)生過大的側(cè)滑偏位。

(3)當(dāng)出現(xiàn)較大的偏位時(shí)停止頂推，采用單動千斤頂在偏位側(cè)頂推糾偏。

(4)若橫向偏位導(dǎo)致滑塊限位擋板與滑道抵緊時(shí)，采用三向調(diào)節(jié)裝置糾偏。

3 結(jié) 語

采用單點(diǎn)牽引式頂推技術(shù)安裝大節(jié)段鋼梁，在頂推滑移的同時(shí)不影響拼裝區(qū)的組拼作業(yè)，即可實(shí)現(xiàn)大節(jié)段鋼梁的快速準(zhǔn)確組拼與安裝就位。該項(xiàng)技術(shù)具有可推廣性，所取得的經(jīng)驗(yàn)可為類似工程施工提供借鑒。