余立志，彭小亮

（廣東省長大公路工程有限公司，廣東廣州510620）

外邊跨無支架鋼箱梁整體段吊裝施工關鍵技術

余立志，彭小亮

（廣東省長大公路工程有限公司，廣東廣州510620）

港珠澳大橋江海直達船航道橋設計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，采用外邊跨無斜拉索的布跨方案。外邊跨整體段長128.355 m，重約3516 t，采用無支架整體吊裝施工技術一體化安裝。現(xiàn)主要介紹外邊跨整體段雙起重船抬吊工藝、吊具設計及監(jiān)控措施。工程實踐表明：整體段吊裝吊具設計合理，吊裝工藝安全可靠，“逐級糾偏”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題。

港珠澳大橋；江海直達船航道橋；外邊跨整體段吊裝技術；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的超大型互聯(lián)互通跨海交通工程，基于并服務于項目建設條件、建設目標和需求，設計提出了“大型化、工廠化、標準化、裝配化”的項目建設理念和指導方針。

江海直達船航道橋設計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（見圖1），采用外邊跨無斜拉索的布跨方案。外邊跨整體段長128.355 m，重約3516 t，采用無支架整體吊裝施工技術一體化安裝。

圖1 江海直達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計

由于梁段重量大，受施工海域水深條件限制，超過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起重船對其進行抬吊，抬吊吊具選擇鋼箱梁和大直徑鋼管結(jié)構(gòu)，主、分吊點處吊耳鉸軸座板為復式并聯(lián)結(jié)構(gòu)。抬吊吊具鋼箱梁下部設有對稱的分吊點，分吊點與大節(jié)段鋼箱梁采用均衡輪組索具機構(gòu)連接。吊具鋼箱梁上部為4個主吊點通過鋼絲繩索具與吊具過渡梁連接，過渡梁再通過高性能無接頭插編鋼絲繩索具和起重船4主吊鉤連接（見圖2）。

圖2 外邊跨整體段吊裝吊具設計圖及其示意圖

大節(jié)段鋼箱梁上設置40個吊點，每個起重船對應20個吊點，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)該二級吊具的設計原理，二級吊具與鋼箱梁的連接采用串聯(lián)滑輪連接，保證了吊點的均勻受力，因此每臺起重船吊鉤所分配的荷載為該起重船的一級吊具重量（3200 t起重船一級吊具重185 t，2200 t起重船一級吊具重70 t）加二級吊具重量的一半（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規(guī)范》中“雙機抬吊宜選用同類型或性能相近的起重機，負載應合理分配，單機荷載不能超過額定荷載的80%”的要求。

圖3 邊跨大節(jié)段吊點布置圖（單位：mm）

3 外邊跨整體段鋼箱梁調(diào)位裝置設計與布置

（1）千斤頂配置：

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

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

（2）液壓泵站：2套。

（3）控制系統(tǒng)：2套。

千斤頂和臨時支座的布置均對應鋼箱梁梁內(nèi)加勁位置，其中輔助墩臨時支座利用了墩頂設計的永久支座（見圖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)４裁鏄烁邽?5.91～-4.72 m，設計施工低水位為-0.78 m，設計施工高水位為1.65 m，則水深為3.94～7.56 m。

圖4 調(diào)位裝置設計與布置示意圖(單位：mm)

長大海升3200 t起重船設計吃水深度為4.5 m，吊裝3200 t重物時前端吃水深度約為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標高，考慮波浪的影響，預留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 操作平臺安裝

操作平臺和掛梯在加工場整體加工制作，鋼箱梁吊裝前運至橋墩，采用起重船整體吊裝至墩頂就位，并在墩頂臨時固定。平臺寬1 m，沿墩身外側(cè)四周布置，通過雙拼20#槽鋼扁擔梁懸吊固定。操作平臺面板采用6 mm花紋板，縱向及橫向主梁采用I25 a工字鋼，四周設置1.2 m高護欄。平臺立面布置見圖5所示。

圖5 墩頂操作平臺立面示意圖（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

吊裝過程風力不超過6級。

圖6 永久支座安裝示意圖

長大海升號3200 t起重船與正力號2200 t起重船按圖7所示錨位泊位，并連接好吊點，吊索與吊耳的連接安排固定人員進行，由專人負責起吊前的各項檢查。

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，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、起重船的機械狀況、鋼箱梁的線形、接縫等均無異常后，方可繼續(xù)吊起。在起升過程中，控制起重船的起升速度，務必做到同步起升。

起吊至一定高度后，運輸駁船移出；起重船絞錨前移，至安裝位置上方（見圖8）。

圖8 整體段鋼箱梁吊裝就位示意圖

起重船前移過程需緩慢，確保起重機械的同步動作。實施抬吊作業(yè)時，監(jiān)控設備用于監(jiān)控載荷的角度和每根起重繩穩(wěn)定地通過起升操作的垂直度和作用力，監(jiān)控設備的使用有助于將起重機上的載荷控制在規(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，調(diào)整錨繩，微調(diào)定位、對位。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，以長大海升3200 t起重船為基準，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，兩起重船軸線各對應鋼箱梁左右吊點群中線。兩起重船要進行同步前移階段，需嚴格控制兩起重船橫向相對距離，避免相對距離偏差超過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應鋼箱梁軸線時，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距離示意圖

為了實時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1 m，采用兩臺全站儀架設在長大海升3200 t起重船船頭與船尾（見圖10），點1與點2互為后視點，且連線與船邊線平行，令測站坐標始終為（0,0），后視坐標為（0,ɑ），在兩儀器完成后視定向時，將水平角旋轉(zhuǎn)90°，此時物鏡方向面向正力2200 t起重船。這時另一組測控室人員攜兩把棱鏡立于正力船邊，并且正對兩臺儀器，利用測距功能，在兩起重船同步前移過程中，實時測量間距L1及L2，通過正力2200 t起重船調(diào)節(jié)錨纜，使L1=L2=59.5～60.5 m，此時兩船橫向間距滿足條件。每次觀測記錄前視y坐標，控制y坐標小于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，過渡墩上2臺三向千斤頂需保持聯(lián)動，輔助墩上4臺三向千斤頂需保持聯(lián)動（聯(lián)動高差精度要求1 mm），在豎向頂推作業(yè)時需同時進入工作狀態(tài)。

標高調(diào)整完成后，鎖定豎向千斤頂，進行水平方向的調(diào)位。

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

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)到設計位置。鎖定千斤頂進行臨時固定。

過渡墩南側(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)兩個方向均不鎖定。

圖10 測量監(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，用手拉葫蘆移動永久支座，使支座上座板與鋼箱梁底板的雙頭螺柱孔對正，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。

仔細檢查支座的中心及標高后，用環(huán)氧砂漿灌注錨栓預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，灌漿過程應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，灌漿前，應初步計算所需的漿體體積，灌注使用漿體不應與計算值產(chǎn)生過大誤差，應防止中間缺漿。

圖11為支座墩臺安裝及灌漿示意圖。

圖11 支座墩臺安裝及灌漿示意圖

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

灌注材料強度達到設計要求以后，進行體系轉(zhuǎn)換，卸除三維千斤頂及臨時支墊。

5 結(jié)語

港珠澳大橋江海直達船航道橋兩榀外邊跨整體段鋼箱梁已經(jīng)成功吊裝。此方案的順利實施，顯著地提高了經(jīng)濟效益。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，有利于整個質(zhì)量控制，更是實現(xiàn)了港珠澳大橋“大型化、工廠化、標準化、裝配化”的建設施工理念，減少了海上施工作業(yè)的風險、減少了對海洋環(huán)境的污染，縮短了施工工期，確保了工程進度與質(zhì)量。

U445.464

B

1009-7716（2017）11-0139-04

2017-07-26

余立志（1976-），男，湖南誼陽人，高級工程師，從事路橋工程施工技術管理工作。

10.16799/j.cnki.csdqyf h.2017.11.043