懸索橋淺灘區(qū)鋼箱梁無支架吊裝施工技術(shù)

牟 蕓,劉紅勝,胡振偉,何貝貝

(1.保利長大工程有限公司,廣州 510000;2.武昌首義學(xué)院城市建設(shè)學(xué)院,武漢 430064)

1 工程概況

西江特大橋位于廣東省清云高速公路上,主橋為北邊跨202 m+主跨738 m的雙塔雙跨吊懸索橋。北邊跨共14片鋼箱梁,其中B1～B5梁段位于西江淺灘區(qū),如圖1所示。

由于B1～B5位于淺灘區(qū),傳統(tǒng)運梁船舶無法直接運抵梁段下方。若采用常規(guī)搭設(shè)支架移運和存放梁段[1],由于B1～B5鋼箱梁梁面高,離河床面高65 m,支架工程量巨大;若采用疏浚河道的方案,需要完成清淤2萬m2,清淤量達(dá)10萬m3,且存在回淤現(xiàn)象。無論是采用支架法還是河道清淤疏浚的施工方案,工程量大,安全風(fēng)險大,施工進(jìn)度慢[2,3]。

為解決B1～B5鋼箱梁段的施工吊裝問題,參考類似工程無支架吊裝施工的方案[4-6],最終擬定了北邊跨淺灘區(qū)B1～B5鋼箱梁段無支架吊裝施工方案。

2 鋼箱梁無支架吊裝施工技術(shù)簡介

箱梁段無支架吊裝施工方案適用于懸索橋淺灘區(qū)鋼箱梁吊裝的施工,采用常規(guī)周轉(zhuǎn)材料和設(shè)備,可操作性強、安全可靠、施工進(jìn)度快,其主要特點為:

1)適用于無水區(qū)、淺灘區(qū)梁段的吊裝,綜合利用纜載吊機吊裝常規(guī)梁段施工技術(shù)、蕩移施工技術(shù)和移運大型重型梁段技術(shù)。

2)針對無永久吊索梁段,提出臨時吊索臨時固定方案,投入少,適用性強。臨時吊索長度可調(diào)節(jié),使得在后續(xù)梁段吊裝過程中,可以較好地適應(yīng)不斷變化的橋梁線型。

3)避免高大承重支架的施工,減小高空作業(yè)風(fēng)險,節(jié)約了工期和成本。

主要工藝原理為:1)在淺灘區(qū)搭設(shè)一個運梁棧橋,兼作運梁船靠泊的臨時碼頭。運梁船運送梁段靠泊碼頭后,纜載吊機行走至碼頭位置,將蕩移系統(tǒng)與梁段連接,蕩移梁段至運梁平車上,運梁平車運輸梁段至設(shè)計位置下方;纜載吊機行走至吊裝位置,提升梁段至設(shè)計位置。對于B1梁段,由于梁端已經(jīng)伸入過渡墩橫梁內(nèi),需進(jìn)行再次蕩移至設(shè)計位置。2)梁段吊裝就位后,與永久吊索連接。由于B1梁段無永久吊索,需設(shè)置兩組臨時吊索,將梁段臨時固定在主纜下方。3)采用逐片吊裝的方式進(jìn)行,即完成一片梁的卸船、移運、吊裝與固定后,再進(jìn)行下一片梁段的吊裝作業(yè)。

3 鋼箱梁無支架吊裝施工流程

3.1 施工準(zhǔn)備

3.1.1 運梁棧橋搭設(shè)

放樣出各排鋼管樁樁位,利用振動錘插打鋼管樁至設(shè)計深度,抄平鋼管頂面,安裝橫梁,安裝樁頂枕梁、承重貝雷梁、I25a工字鋼。鋪設(shè)雙拼I25a作為軌道墊梁,安裝運梁平車行走軌道。吊裝運梁平車至軌道上,通電調(diào)試上下游兩臺運梁車的同步性。運梁棧橋的布置圖如圖2所示。

3.1.2 蕩移系統(tǒng)安裝

卸船蕩移系統(tǒng)安裝在運梁棧橋上,卷揚機焊接固定在I25a工字鋼上,定滑車通過千斤繩固定在運梁棧橋上,卷揚機排繩將動、定滑車穿繩連接。動滑車通過千斤繩與待蕩移梁段連接。

B1梁段吊裝需要進(jìn)行二次蕩移。二次蕩移分兩階段進(jìn)行:先往主墩側(cè)蕩移1.73 m、再往過渡墩側(cè)蕩移1.3 m,需分別在過渡墩與主墩上設(shè)置蕩移系統(tǒng),布置要求同運梁棧橋。

3.1.3 臨時索夾及吊索安裝

邊跨處無起重設(shè)備,采用人工配合卷揚機安裝臨時索夾和臨時吊索,如圖3所示,抱緊主纜,設(shè)置千斤繩與相鄰永久索夾連接,防止受力后下滑。臨時索夾主體與主纜之間需墊5 mm黑膠皮保護(hù)主纜,與相鄰的永久索夾用4根φ24鋼絲繩(索夾千斤繩)連接。千斤繩兩端插繩套,對折使用,其與永久索夾緊固螺栓和臨時索夾耳板之間均采用10 t卡環(huán)連接。千斤繩長度在臨時索夾安裝完畢后實測量取。

3.2 纜載吊機拼裝與行走

3.2.1 拼裝工藝流程

安裝承重機構(gòu)→安裝起重卷揚機及儲繩筒→安裝轉(zhuǎn)向?qū)蚧啞┢鹬劁摻z繩→安裝吊具→安裝牽引系統(tǒng)→其余附屬構(gòu)件安裝。

3.2.2 試吊與驗收

纜載吊機內(nèi)部驗收完成后進(jìn)行移機作業(yè),移機就位后,進(jìn)行試吊,如圖4所示。

試吊采用分級加載的方式進(jìn)行,先進(jìn)行空載運行,然后按照額定荷載、110%動荷載運行,試吊物體采用鋼箱梁和成捆鋼筋,每次加載靜置10 min后,觀測主纜的跨度變化,測量主梁的變形值。

3.2.3 纜載吊機行走

纜載吊機采用“跨步”方式在主纜上行走。在塔頂沿縱向各備一臺牽引能力8 t的慢速卷揚系統(tǒng),作為吊機沿主纜向上行走的動力和向下行走的限制裝置,通過滑輪組、導(dǎo)向滑輪和固定于索夾的鋼絲繩托輥,連接于卷揚機,另一端錨固在行走系統(tǒng)上。

安裝完成后,進(jìn)行纜載吊機行走測試,測試吊機兩側(cè)同步行走的協(xié)調(diào)性以及行走過程主纜索夾的可操作性。在吊機移動前,組織好移機前檢查驗收工作,并組織好人員定人定崗工作。移機時,收緊卷揚機,解開、收起吊機夾緊和抗剪裝置,直至完全懸空,逐漸將吊機荷載轉(zhuǎn)換至行走輪上,操作吊機沿主纜行走一個循環(huán)行走,重新落下夾緊裝置及抗剪裝置至主纜上。

3.3 鋼箱梁吊裝

3.3.1 無吊索鏈段吊裝施工

無吊索梁段(B1梁段)吊裝施工步驟:沿灘涂區(qū)搭設(shè)運梁棧橋(圖5)→運梁船泊位在棧橋旁→纜載吊機吊具下放和鋼箱梁對接(圖6)→纜載吊機提升梁段(圖7)→將梁段縱拉蕩移至運梁車上→纜載吊機縱移至臨時索夾,運梁車運輸鋼箱梁至15#過渡墩處→下放吊具與鋼箱梁連接→鋼箱梁提升到過渡墩蓋梁下方→往大樁號方向蕩移1.73 m(圖8)→繼續(xù)提升至略高于蓋梁頂面標(biāo)高→放松蕩移系統(tǒng),鋼箱梁往回蕩移1.73 m→往小樁號方向蕩移,滑車組與鋼箱梁連接→繼續(xù)提升梁段略高于設(shè)計標(biāo)高→往小樁號蕩移1.3 m→鋼箱梁到位下放→與臨時吊索連接,解除吊具與鋼箱梁連接(圖9)。全橋合龍后,經(jīng)線形調(diào)整,B1梁段與過渡墩支座及B2梁段連接后,再拆除臨時吊索,完成梁段安裝。

3.3.2 有吊索梁段吊裝施工

有吊索梁段(B2～B5梁段)的施工步驟:沿灘涂區(qū)搭設(shè)運梁棧橋→運梁船泊位在棧橋旁→纜載吊機吊具下放和鋼箱梁對接→纜載吊機提升→縱拉蕩移至運梁車上,下放至運梁車上→纜載吊機縱移,運梁車運輸梁段至纜載吊機下方→下放吊具與鋼箱梁連接→鋼箱梁提升到設(shè)計標(biāo)高附近→與永久吊索連接,與小樁號梁段臨時匹配連接→解除吊具與鋼箱梁連接,移機進(jìn)行下一梁段吊裝。

4 質(zhì)量保證措施

在施工開始前,由項目總工主持召開由各級技術(shù)人員以及各相關(guān)專業(yè)隊、工班組操作人員參加的技術(shù)交底會議,并下發(fā)技術(shù)交底文件及技術(shù)交底相關(guān)資料,并對施工中的重點、難點及關(guān)鍵工序做特別的交底。建立以項目經(jīng)理為工程質(zhì)量第一責(zé)任人的工程質(zhì)量管理機構(gòu)和以項目總工、副總工負(fù)責(zé)的工程技術(shù)、質(zhì)檢、測量三位一體的質(zhì)量保證體系,嚴(yán)格執(zhí)行施工過程中的質(zhì)量控制;同時為質(zhì)檢、測量監(jiān)控體系配備責(zé)任心強、技術(shù)水平高的技術(shù)人員,從人員素質(zhì)上確保工程質(zhì)量。此外,還應(yīng)采取以下措施進(jìn)行質(zhì)量控制。

1)根據(jù)設(shè)計及規(guī)范給定的各種誤差范圍值(如表1所示),嚴(yán)格進(jìn)行操作,確保每一步操作均符合設(shè)計要求。

表1 鋼箱梁安裝實測項目

2)根據(jù)具體的施工進(jìn)度,提前確定橋位所在水域封航、局部封航、水上航道管制的范圍和時間,確保運梁駁船及時順利準(zhǔn)確的就位。

3)準(zhǔn)確測量近塔處淺水區(qū)范圍的水位情況,提前掌握橋位水域漲退潮的變化規(guī)律,以確定鋼箱梁合適的吊裝時間。

4)協(xié)助鋼箱梁運輸船只進(jìn)行水中駁船定位,確保其定位精度滿足吊裝要求。

5)在鋼箱梁吊裝施工前,對纜載吊機進(jìn)行全面的調(diào)試,確保其整個系統(tǒng)正常運行。

6)加強操作人員的培訓(xùn),使其完全熟悉鋼箱梁吊裝的各個工序,并熟練掌握纜載吊機起吊系統(tǒng)、行走系統(tǒng)的操作。

5 效益分析

在淺灘區(qū)采用無支架吊裝技術(shù)施工鋼箱梁:1)從經(jīng)濟效益的角度:該項技術(shù)利用運梁棧橋、臨時吊索、蕩移等措施,與常規(guī)高大支架方案相比,極大地減小了支架搭設(shè)與拆除工程量,節(jié)約工期2個月,減少人工1 200工日,減小周轉(zhuǎn)材料使用量800 t,節(jié)約直接成本240萬元;與采用疏浚河道的方案相比,避免了大方量的河道清淤,節(jié)約直接成本300萬元。2)從社會效益的角度:該項技術(shù)克服了無水或淺灘區(qū)吊裝高度高、質(zhì)量大以及懸索橋主梁吊裝期間主纜線形變化大等難題,方法簡單、施工快捷,且節(jié)約了大量工程材料,加快了工程進(jìn)度,對河道、航道無影響,綠色環(huán)保,社會效益良好。

6 結(jié) 語

在西江特大橋項目建設(shè)中,北邊跨的鋼箱梁梁段采用無支架吊裝施工技術(shù),很好地解決了邊跨淺灘區(qū)的鋼箱梁吊裝問題,投入少,安全可靠,施工進(jìn)度快,確保了項目安全、順利完成,其技術(shù)達(dá)到業(yè)內(nèi)先進(jìn)水平,為今后類似工程提供了經(jīng)濟、可靠、實用的技術(shù)參考。