虎門二橋坭洲水道橋超大散索鞍吊裝關鍵技術

張玉濤

摘要：散索鞍吊裝是懸索橋上構施工關鍵工序之一。坭洲水道橋散索鞍鞍體重達169.04t，為目前世界上最大的散索鞍。本工程散索鞍吊裝施工具有轉運工序復雜、鞍體翻身復雜、吊裝難度大的特點，針對散索鞍吊裝的技術難點，并結合本工程現(xiàn)場施工條件，設計一種安全可靠、經濟的吊裝方法十分必要。本文通過介紹虎門二橋坭洲水道橋超大散索鞍吊裝關鍵技術，以期對今后類似工程提供一定借鑒。

【關鍵詞】虎門二橋;懸索橋;散索鞍吊裝;關鍵技術

1.工程概況

虎門二橋工程是廣東省高速公路網規(guī)劃中連接廣州和東莞的重要東西向通道，路線起于廣州市南沙區(qū)，經廣州市南沙區(qū)、番禺區(qū)，并先后跨越大沙水道、海鷗島、坭洲水道后，穿越虎門港進入東莞市沙田鎮(zhèn)，終點與廣深沿江高速公路相接。

虎門二橋項目內包含兩座跨江懸索橋，其中坭洲水道橋為主跨1688m不對稱雙塔雙跨鋼箱梁懸索橋，其跨徑位居鋼箱梁懸索橋世界第一。（如圖1）

坭洲水道橋散索鞍鞍體采用鑄焊結合的結構方式。散索鞍為擺軸式，由鞍體、底座、底板、上下承板及其余附屬構件組成，散索鞍三維構造圖如圖2所示。散索鞍底板單件重5.84t，底座單件重28.4t，西散索鞍鞍體重169.04t，東散索鞍鞍體重164.7t，具體組成構件參數(shù)見表1。

坭洲水道橋散索鞍吊裝主要技術難點如下：

①運輸方式多、轉運工序復雜、棧橋承載力有限、河堤通行有限，確保運輸安全至關重要;

②散索鞍鞍體最大吊裝重量超過160t，此外起吊系統(tǒng)自重達45t，加上吊具、鋼絞線等重量，吊裝過程中，散索鞍吊架最大承受吊裝荷載達230t。這對吊架的強度、剛度及穩(wěn)定性都是極大的考驗;

③鞍體翻身到空纜姿態(tài)過程復雜，風險高;

④預埋件預埋位置精度要求高，索鞍安裝要求精度高。散索鞍最終安裝偏位：≤±2mm;安裝底板中心高程：≤+5mm;安裝面平面位置度偏差：≤±2mm。實施高精度的測量控制及精細的安裝施工是保證散索鞍安裝精度的重點工作。

綜合考慮上述技術難點，結合現(xiàn)場施工條件設計一種安全可靠、經濟的吊裝方法十分必要。

2.散索鞍吊裝施工

2.1吊架設計及安裝

東、西散索鞍吊架結構形式一致，立柱跨度（橫橋向）布置為3.5m+7m+3.5m，兩主桁之間跨度（縱橋向）為7.2m。軌道梁、立柱均采用HW400×408×21×21，材料為Q345b鋼材;腹桿、加勁桿及橫向連接桿均采用背拼28a槽鋼，Q235b鋼材;節(jié)點板采用厚2cm的Q345b鋼板。主桁立柱之間，立柱與軌道梁之間全部采用坡口完全熔透焊縫，焊縫進行100%超聲波探傷;其它構件焊縫均采用角焊縫，焊高不小于10mm。吊架布置圖如圖3所示。

2.2吊裝系統(tǒng)

吊裝系統(tǒng)由吊裝平車梁、移運器、縱移軌道及提升系統(tǒng)組成。吊裝系統(tǒng)采用1臺294t連續(xù)液壓千斤頂作為提升動力，最大提升速度為30m/h，千斤頂內入19根φ18mm抗扭轉鋼絞線束;專用吊具為組焊結構，由錨盒、主梁、扁擔梁以及吊帶組成;橫移裝置采用履帶式重物移運器;橫移軌道設于吊架縱梁上，縱移采用千斤頂進行，一個縱移行程為1m。

2.3散索鞍運輸

西散索鞍鞍體采用“船運+浮吊轉運+運輸車”的方式運至起吊位置進行起吊安裝;東散索鞍鞍體采用“船運+碼頭龍門吊轉運+運輸車”的運輸方式。

2.4鞍體翻身精細化控制

散索鞍鞍體“空纜”安裝狀態(tài)向錨跨側傾斜一定角度，鞍體在吊裝前應使鞍體呈“空纜”狀態(tài)傾角放置，保證散索鞍以空纜狀態(tài)起吊安裝。

鞍體運輸過程中是平躺的姿態(tài)，運至起吊點后必須進行角度調整，即翻身。翻身過程為整個散索鞍吊裝工程的關鍵。詳細步驟如下：

第一步：脫車。此過程需注意：①鞍體與托架接觸位置墊木板以防損傷鞍體;②運輸車就位位置提前標記好;③卸車時綁扎兩根麻繩反拉，防止鞍體橫橋向擺動。脫車過程示意見圖4。

第二步：卸車。此過程需注意：①鞍體與撐腳接觸位置墊木板防止損傷鞍體;②卸車架提前就位等待。脫車過程示意見圖5。

第三步：準備翻身。此過程需注意：①鞍體與卸車架綁扎牢靠方可縱移就位，并保持平緩;②防翻身過度鋼絲繩用20t手拉葫蘆調整長度。準備翻身過程示意見圖6。

第四步：翻身。此過程需注意：①翻身過程中要保持緩慢、平穩(wěn);②定位撐架在旁提前就位等待，采用履帶吊、塔吊及人工配合就位。翻身過程示意見圖7。

第五步：翻身完成，準備正式吊裝。此過程需注意：①鞍體與起吊定位架綁扎牢靠后方可平移;②平移過程中要盡可能緩慢、平穩(wěn)。

翻身過程為散索鞍吊裝關鍵步驟，也是風險最大的一步，主要體現(xiàn)在：①翻身過程易使鋼絞線偏角超過限值（≤5°），超過限值則鋼絞線會彎折從而損傷破斷;②翻身過程鋼絞線偏折對吊架產生側向作用力，吊架側向剛度小，對吊架是附加考驗;③翻身快到位時，如操作不當則易發(fā)生翻身過度。因此在翻身過程中必須嚴格控制提升高度與滑動距離的匹配關系，提升高度與滑動距離的匹配關系如表2所示。

翻身過程嚴格按上表2個行程進行翻身，提前在地面上畫好行程標記線。通過提升高度與滑動距離進行雙控、反拉防翻身過度鋼絲繩及在最后一個行程測量精確輔助定位等措施，把風險嚴控到最低。通過翻身過程的精細化控制鞍體成功完成翻身。

2.5鞍體吊裝

采用扁擔梁結構按空纜姿態(tài)進行吊裝，吊具能適應縱橫向的轉動以適應鞍體重心位置的變化。

鞍體進行試吊合格后，進行鞍體吊裝。當散索鞍提升高度達到要求位置時，停止起吊，并水平向內移至纜索中心線處。將散索鞍慢慢放下，采用20t手拉葫蘆配合調整就位，直至散索鞍完全置于底座上面，此時不得松開起吊系統(tǒng)。利用全站儀等測量儀器配合定位撐架液壓千斤頂，將散索鞍調整至空纜狀態(tài)。具體吊裝作業(yè)步驟如下：`

第一步：吊具安裝。將專用吊具與散索鞍連接，起吊姿態(tài)為空纜安裝姿態(tài)。

第二步：提升、橫移。起吊提升鞍體，至設計高度后，將鞍體緩慢橫移到安裝位置上方。

第三步：下放安裝。緩慢下降鞍體，在接近底座時再核對位置，利用橫向行走系統(tǒng)及20t手拉葫蘆精確調整鞍體與底座的相對位置，使鞍體與底座安裝結合面縱橫兩個方向完全對準后，緩慢下放鞍體。

第四步：姿態(tài)調整。鞍體安裝好后，利用定位撐架上的千斤頂調整索鞍傾斜角度至空纜姿態(tài)。

第五步：固定鞍體。鞍體位置調整好之后，在定位撐架上焊接撐桿固定鞍體。

3.結束語

坭洲水道橋散索鞍已順利安裝完成，根據(jù)對現(xiàn)場吊裝施工全過程分析，有以下幾方面需要注意：

（1）散索鞍體重量大，轉運過程中要特別注意沿途狀況，所經之地相關結構物都要進行相關驗算，特別是棧橋，每運完一個鞍體都必須檢查驗收;

（2）鞍體翻身過程為風險最大的過程，必須進行精細化控制;

（3）因鞍體的實際重心會與設計位置有偏差以及翻身后最終的姿態(tài)與安裝姿態(tài)會有偏差，因此吊裝的吊具要滿足鞍體縱橋向及橫橋向的轉動;

（4）鞍體橫移過程中兩臺千斤頂應盡量保持同步，減少對吊架的側向作用力，保證結構安全;

（5）由于散索鞍姿態(tài)定位撐架剛度較大，為了適應后續(xù)索股架設過程中散索鞍作用力的變化，在鞍體與定位撐架接觸位置加墊橡膠支墊。

【參考文獻】

[1]王春明.清水河大橋懸索橋索鞍吊裝施工技術[J].公路，2015，（07）：169-174.

[2]喻勝剛，沈良成，牛亞洲，等.潤揚大橋懸索橋索鞍吊裝施工技術[J].橋梁建設，2004，（04）：21-24.

[3]秦曉鋒，祁剛，龍昊，等.青草背長江大橋索鞍吊裝施工技術[J].市政技術，2012，（06）：53-55.