一種變幅橋面吊機安裝超寬鋼箱梁的施工方法

楊清印

（中交第二航務(wù)工程局有限公司第六工程分公司，湖北 武漢 430014）

1 工程背景

1.1 工程概況

廈漳同城大道九龍江特大橋西溪主橋為世界上寬度最大的單塔斜拉橋，主梁為整體式鋼箱梁結(jié)構(gòu)，寬度寬、重量大。主橋結(jié)構(gòu)布置具體如圖1所示。一般來說，常規(guī)橋面吊機無法在滿足鋼箱梁吊裝要求下，同時進(jìn)行較大變幅，因此在鋼箱梁安裝過程中，需進(jìn)行變幅吊裝。

圖1 主橋結(jié)構(gòu)布置（單位：cm）

依托工程西溪主橋主跨鋼箱梁總長187.5m，鋼箱梁寬47m，中心處梁高為4m，標(biāo)準(zhǔn)安裝節(jié)段長度為12m。鋼箱梁頂板厚18mm，斜腹板厚12mm/14mm，底板厚12mm/14mm；鋼箱梁頂、底板采用U肋閉合加勁。縱腹板均采用實腹式。鋼箱梁橫向設(shè)實體式隔板，橫隔板間距3.0m，吊點處橫隔厚16mm，其他普通橫隔厚12mm。鋼箱梁標(biāo)準(zhǔn)橫斷面具體如圖2所示。

全橋鋼箱梁（包括鋼混結(jié)合段）共劃分為16個梁段，各梁段的主要設(shè)計參數(shù)，具體如表1所示。

表1 鋼箱梁主要參數(shù)

1.2 水文地質(zhì)條件

（1）流向：九龍江特大橋橋位與河道水流方向基本呈正交，而橋梁軸線的法線方向與水流夾角接近0°。

（2）流速：西溪300～10年一遇的洪水水流平均流速達(dá)到了3.35～2.13m/s。

（3）潮位：最高潮位為4.77m，最低潮位為-2.373m，平均潮差為4.5m，最大潮差為6.7m。

（4）通航條件現(xiàn)狀條件：航道等級為內(nèi)行Ⅴ級，控制關(guān)鍵點在錦江懸索橋，通航凈高只有7.9m，最低潮凈高為12.5m。

1.3 工程安裝

在主墩0#塊（混凝土段）通過變幅橋面吊機將1#鋼箱梁（鋼混結(jié)合段）自運輸船起吊至拼裝支架進(jìn)行定位安裝；待強后施工全部剩余預(yù)應(yīng)力，然后變幅橋面吊機在原位進(jìn)行2#鋼箱梁，依次安裝3#～14#鋼箱梁節(jié)段；變幅橋面吊機在14#鋼箱梁節(jié)段吊裝16#邊跨鋼箱梁節(jié)段至拼裝支架上，再次吊裝15#鋼箱梁節(jié)段，回拖16#邊跨鋼箱梁節(jié)段完成主梁安裝。

圖2 鋼箱梁標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖（單位：mm）

目前，在水上超寬鋼箱梁吊裝施工過程中，通過橋面吊機進(jìn)行吊裝是最常見的施工方法。此方法采用2臺橋面吊機共同抬吊來完成吊裝，但橋面吊機在鋼箱梁吊裝中無法變幅；而在0#塊及邊墩位置受限的情況下，要完成鋼箱梁的吊裝施工需要配置其他大型浮式起重機，故設(shè)備進(jìn)出場費及吊裝費用較大，且大型浮式起重機資源較少，調(diào)配時間周期較長，易對工期產(chǎn)生較大影響[1-2]。

為了解決上述背景中的技術(shù)不足，在保證工程質(zhì)量、施工工期要求的前提下，文章提出了一種變幅橋面吊機安裝超寬鋼箱梁的施工方法，從而讓施工工序得以更好運行。

2 方案比選

通常情況下，水上超寬鋼箱梁安裝施工方法主要有兩種，分別為大型浮式起重機吊裝、2臺橋面吊機抬吊[3]。

2.1 大型浮式起重機吊裝

采用大型浮式起重機安裝水上超寬鋼箱施工方法，在航道等級和通航要求滿足條件的前提下，在橋位吊裝位置對浮式起重機進(jìn)行拋錨定位，運輸船將鋼箱梁節(jié)段運至指定位置后，通過大型浮式起重機將1#鋼箱梁節(jié)段吊裝至拼裝支架上，1#節(jié)段定位固定后進(jìn)行下一節(jié)段吊裝。由于大型浮式起重機在鋼箱梁對位調(diào)整作業(yè)過程中受到水流及漲落潮的影響，精度控制困難，導(dǎo)致質(zhì)量控制難度高及施工周期長。

該項目在航道等級及通航凈高受限的環(huán)境下，大型浮式起重機進(jìn)場困難，故此方案不可行。

2.2 2臺橋面吊機抬吊

采用2臺橋面吊抬吊安裝水上超寬鋼箱梁，首先在0#塊支架上拼裝0#塊節(jié)段，然后在拼裝完成的0#塊上面拼裝2臺橋面吊機；2臺橋面吊機拼裝完成后，運輸船將鋼箱梁節(jié)段運至橋面吊吊鉤下方，2臺橋面吊機通過專用吊具共同抬吊超寬鋼箱梁1#節(jié)段（鋼混結(jié)合段）；安裝鋼混結(jié)合段（混凝土梁）模板、鋼筋，澆筑混凝土，待強后施工全部剩余預(yù)應(yīng)力后，進(jìn)行橋面吊機前移進(jìn)行下一節(jié)段施工。

該項目1#塊需在拼裝支架上安裝，運輸船無法到達(dá)橋面吊下方，導(dǎo)致1#鋼箱梁節(jié)段無法吊裝到位，同時在邊墩進(jìn)行邊跨合龍時同樣受到拼裝支架的影響，故此方案也不可行。

2.3 變幅橋面吊機安裝超寬鋼箱梁

結(jié)合該項目特點提出了一種變幅橋面吊機安裝超寬鋼箱梁的施工方法，具體流程：利用雙變幅橋面吊機在0#塊上跨過拼裝支架起吊鋼箱梁1#節(jié)段，將鋼箱梁1#節(jié)段起吊至底面標(biāo)高超過拼裝支架頂標(biāo)高50cm后向小幅度變幅到達(dá)指定位置后，下放1#節(jié)段（鋼混結(jié)合段）到拼裝支架上；安裝鋼混結(jié)合段（混凝土梁）模板、鋼筋，澆筑混凝土，待強后施工全部剩余預(yù)應(yīng)力后，變幅橋面吊機在原位進(jìn)行2#節(jié)段吊裝與鋼混結(jié)合段匹配、焊接。在邊跨鋼箱梁安裝時，在14#節(jié)段安裝完成后，先將16#節(jié)段吊裝至邊墩旁支架上，16#節(jié)段存放位置需預(yù)留出15#節(jié)段吊裝及其與14#節(jié)段匹配、焊接的操作空間；待15#節(jié)段安裝完畢后將16#節(jié)段頂推就位焊接，完成合龍。

3 施工要點

該變幅橋面吊機安裝超寬鋼箱梁施工方法，降低了施工成本，提高了施工效率。在現(xiàn)場施工時，施工單位必須注意以下幾點：

（1）啟動卷揚機，使吊具的吊耳可以受力，并檢查鋼絲繩是否垂直，以及鋼箱梁與吊具是否連接好，從而調(diào)節(jié)吊具的微調(diào)油缸，以保證鋼箱梁被吊起時處于水平狀態(tài)[4]。

（2）每個梁段在正式提升前，均需進(jìn)行靜載和動載試車，同時調(diào)試起重機剎車系統(tǒng)。

（3）起鉤時要保證平穩(wěn)，分級加載使上下游均衡。

（4）鋼箱梁1#節(jié)段（鋼混結(jié)合）應(yīng)按照監(jiān)控指令對1#鋼梁進(jìn)行精確調(diào)整。

（5）將1#節(jié)段梁臨時焊接在鋼支墩上，以防止梁段在施工過程中發(fā)生位移。

（6）當(dāng)達(dá)到施工控制條件（鋼箱梁頂、底板溫差小于2℃）時，要進(jìn)行精匹配作業(yè)。

（7）在腹板位置布置千斤頂調(diào)整鋼箱梁軸線，并由箱梁中心線向兩側(cè)翼緣區(qū)逐條腹板進(jìn)行匹配連接。

（8）復(fù)測懸臂前端局部線形與軸線，焊接固定止頂交叉限位板，擰緊匹配件螺栓，鎖定吊機。

（9）腹板和頂板局部殘余高差用馬板配合千斤頂調(diào)整。

（10）在14#梁段吊裝完后，用橋面吊機先將16#梁段起吊、精確調(diào)位后，落于支架上。

（11）根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，推算標(biāo)準(zhǔn)溫度時的合龍口寬度，從而以此寬度決定15#梁段的長度。

（12）完成合龍后需在升溫之前（天亮前）完成環(huán)縫焊接，避免因溫度升高引起匹配件和碼板焊縫被破壞。

4 結(jié)束語

文章依托西溪主橋超寬鋼箱梁安裝施工實例，通過對現(xiàn)場環(huán)境、結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工工藝進(jìn)行分析，得出一種變幅橋面吊機安裝超寬鋼箱梁的施工方法，驗證了雙變幅橋面吊機安裝超寬鋼箱梁施工方法的經(jīng)濟合理性及施工高效性，滿足了在通航能力受限條件下施工的要求。文章對超寬鋼箱梁安裝進(jìn)行了較為詳細(xì)的介紹，對施工工藝方法及注意事項進(jìn)行了概述，可為類似水中超寬鋼箱梁安裝施工工程提供參考。