大跨度鋼棧橋液壓牽引整體滑移施工技術

關懷玉，李 偉，王道令

（中交一航局第一工程有限公司，天津 300456）

1 工程概況

營口港2號原油碼頭鋼棧橋是碼頭陸域與海上各裝卸泊位的連接棧橋，全長960 m，雙幅8跨，共16榀橋。單榀橋跨距為120 m，橋面全寬14.54 m，高20 m，采用下承式鋼管混凝土拱橋結構，單榀橋鋼結構凈重750 t（不含拱肋和橋面混凝土），見圖1所示。鋼棧橋在靠海邊陸域臨時設置的拼裝胎具上進行整橋拼裝后，依次滑移至岸邊，進入浮吊的吊裝幅度內，再采用浮吊整體吊運至海上橋墩安裝就位。

2 整體滑移施工工藝

2.1 滑移施工工藝原理

為實現鋼棧橋的滑移，在整橋拼裝現場鋼棧橋兩端橫梁的下方設置臨時混凝土軌道梁，在軌道梁上安裝鋼滑道，借鑒雪橇結構原理設計托移裝置作為滑移時承載整橋的滑移部件，利用鋼和聚四氟乙烯兩種材料間摩擦力較小的特性，采用聚四氟乙烯板作為摩擦材料，并在摩擦面注入潤滑油減小滑移過程中的摩擦力，選用新型的自動液壓連續頂推系統作為動力，在滑道端部設置牽引錨點，通過牽引繩拖動托移裝置在滑道內移動，將鋼棧橋拖拉至預定位置。

2.2 滑移系統的設計

滑移系統由滑移軌道基礎、滑道、牽引錨座、托移裝置、整體頂升裝置、牽引裝置等組成。

2.2.1 工藝流程

滑移軌道混凝土基礎施工→滑道設置牽引錨座設置→鋼橋整體頂升→托移裝置安裝→鋼橋整體回落在托移裝置上→牽引系統安裝→鋼橋整體滑移。

2.2.2 滑移施工現場布置

為便于鋼棧橋的整體安裝，將鋼棧橋拼裝地點設在工程現場附近離海岸邊40 m的陸域區域，見圖2所示。

結合鋼棧橋的結構特點，將滑移軌道設置在鋼棧橋端部橫梁的下部。

鋼棧橋在各拼裝工位支墩上進行整體拼裝，支墩的高度必須滿足頂升千斤頂頂升高度范圍內能順利安裝托移裝置。

2.2.3 滑移軌道的設置

2.2.3.1 基礎結構設計

本次施工根據現場條件和橋梁結構形式，在橋面系端橫梁正下方設置鋼筋混凝土條形基礎，同時，為方便現場施工，基礎上表面與地面平齊，見圖3所示。

滑移軌道基礎的設計主要包括地基承載力計算、截面設計和配筋設計等。

基礎的設計應按永久性進行設計，并能承受較長時間荷載而不會因突然加載而產生不均勻下沉；頂面水平，以減少推移過程中的阻力；在整橋頂升工位的相應部位適當加大基礎，以滿足整橋頂升的支座反力；同時，在每條混凝土滑道基礎縱向中心線兩側沿基礎縱向中心線方向設置預埋鋼板，以便固定滑道墊板。

2.2.3.2 滑道設計

滑道由軌道墊板和滑道槽鋼組成，見圖4所示。

滑道基礎上設置滑道墊板，墊板與混凝土條形基礎上的預埋鋼板間焊接牢固，在滑道墊板上安裝滑道，滑道采用重型槽鋼，與墊板間斷焊接固定。

2.2.4 牽引錨座的設置

2.2.4.1 牽引錨點的受力分析

滑移時托移裝置與滑道間的摩擦力：

式中：k1為動載系數，取k1=1.1；k2為不均衡系數，取k2=1.1；f為滑動摩擦系數，鋼與聚四氟乙烯間的滑動摩擦系數，在黃油潤滑狀態下，經多次試驗經驗數據，起動時為 0.11～0.14，運動中為0.04～0.06，取起動時的中間值，f=0.125；Q為整橋結構自重，取Q=7 500 kN；Q′為托移裝置等措施材料的自重，取Q′=50 kN。

采用在兩條滑移軌道海側端部各設置大型方形基礎，預埋錨固結構作為牽引錨點，因此單個錨點實際承受水平拉力：

因此每個牽引錨點應按最小承受陸側水平拉力571 kN進行設置。錨點正對滑道基礎，并在滑道基礎中心線上。

2.2.4.2 牽引錨座結構設計

鋼棧橋整體平移時牽引裝置需設置錨座，錨座需承受向陸域方向的水平拉力，在正對每條混凝土滑道靠近海岸的頂端處各設置一個錨點，本次錨座采用型鋼制作埋入滑道基礎頂端的混凝土中，見圖5所示。

2.2.5 托移裝置的設計

托移裝置作為滑移過程中的承載和移動部件，必須有足夠的強度和剛度，并能有效抵抗水平力，防止施工操作過程中失穩或者不可抗力事件的出現。

在兩條滑道上分別設置1個托移裝置，見圖6所示。為減少移動過程中的阻力，將托移裝置前后兩端進行煨彎處理，并在下表面敷貼能大幅降低摩擦系數的聚四氟乙烯板，用螺栓將聚四氟乙烯板與托移裝置連接牢固。

2.2.6 整體頂升裝置

2.2.6.1 整體頂升受力分析

本次施工采用4只250 t電動液壓千斤頂置于鋼棧橋設計的4個橋支座位置，使其受力狀態基本與鋼棧橋安裝后正式橋支座受力狀態一致，由于位置距離較遠，鋼棧橋兩端兩個千斤頂分別聯動操作，保證4只千斤頂工作時基本能均衡受力，因此每只千斤頂的受力：

式中：Q為整橋結構自重，取Q=7 500 kN；n為承載千斤頂數量，n=4。

千斤頂的負載系數：

式中：P0為千斤頂的額定載荷，P0=2 500 kN。

滿足鋼棧橋整體頂升承載要求。

2.2.6.2 整體頂升裝置結構設計及要求

整體頂升裝置用于將鋼棧橋整體頂升起來，以便托移裝置的安裝。主要由電動液壓千斤頂、上墊板和下墊板組成，見圖7所示。

在鋼棧橋每個支座旁各設置1臺電動液壓千斤頂，一榀橋共4只千斤頂；電動液壓千斤頂額定載荷250 t，頂升行程200 mm；在千斤頂上下各設置1塊厚鋼墊板，以利于應力擴散。

2.2.7 牽引裝置的設置

2.2.7.1 牽引裝置受力分析

滑移時托移裝置與滑道間的摩擦力：F=1 142 kN

牽引裝置可選擇兩套1 000 kN的液壓千斤頂。

千斤頂的牽引力為：F′=nF0=2×1 000=2 000 kN式中：n為液壓牽引裝置數量，n=2；F0為每只液壓千斤頂額定工作載荷，F0=1 000 kN。

可見，F′＞F，兩套1 000 kN液壓牽引裝置的牽引力大于鋼棧橋滑移時的摩擦力，滿足鋼棧橋整體平移牽引力的要求。

2.2.7.2 牽引設備的選用

根據鋼棧橋整體滑移牽引力要求，考慮滑移作業的效率和安全性等因素，本工程選用ZLD1000型自動液壓連續頂推系統作為牽引動力，其單套千斤頂公稱拉力為1 000 kN，張拉行程為200 mm，行進速度4～6 m/h，滿足使用要求。

ZLD系列自動液壓連續頂推系統，由1套主控系統，若干套泵站系統及所對應若干套千斤頂系統等小系統構成。用行程開關作為自動連續頂推系統的動作傳感元件，它將千斤頂活塞的位置信號傳遞給主控臺和泵站，主控臺將得到的信號進行邏輯組合后，再將控制信號傳遞給相應的泵站，泵站通過電磁閥去控制相應的千斤頂的動作，該過程形成一個閉環控制系統。

2.2.7.3 牽引設備的安裝

每條滑道基礎海側端部錨座前各設置1套自動液壓連續頂推千斤頂系統。每套液壓連續頂推千斤頂采用9根φ15.24 mm的鋼絞線作為牽引繩。液壓連續頂推千斤頂系統通過鋼支座與錨座固定連接，見圖8所示。在托移裝置靠海一側設置支座與千斤頂的工具錨固定連接，見圖9所示。

2.3 滑移施工方法

鋼棧橋整體拼裝完成后，即可安裝滑移系統裝置，將鋼棧橋整體滑移至岸邊待吊位置。

2.3.1 滑移施工步驟

1） 混凝土滑道基礎的施工，要達到強度后方可進行滑移施工。

2） 在條形混凝土基礎上安裝滑道墊板和滑道槽鋼，滑道槽鋼間對接接頭應焊接磨平。

3） 鋼棧橋拼裝完成后，采用頂升裝置將鋼棧橋整體頂升起來。

4） 清理干凈滑道槽鋼腹板內側，并用砂輪機磨去滑道表面鐵銹，在滑道上沿托移裝置滑動范圍內涂抹黃油。

5） 將托移裝置由滑道一端移入滑道內，將鋼棧橋整體落于兩端的托移裝置上。

6） 啟動液壓牽引裝置，將鋼棧橋向前滑動平移至海邊預定位置。

2.3.2 滑移過程存在的主要問題及預防、控制措施

1） 滑移軌道與托移裝置間水平誤差?；栖壍懒荷媳砻嫒菀桩a生一定的水平誤差，水平誤差太大將影響托移裝置與滑移軌道的貼合度，導致受力不均和牽引力過大，嚴重時將引起軌道梁開裂，因此軌道梁施工中加強水準測量，反復校核，嚴格控制水平誤差，對誤差較大處應在滑道墊板與軌道梁上表面之間進行填充處理，同時，在滑道墊板接縫處的連接要保證平順。

2） 整體滑移發生側向偏位。由于牽引裝置、托移裝置與鋼棧橋端橫梁軸線不重合等原因，易導致滑移過程中發生側向偏位，當偏位達到一定程度，托移裝置側邊將與滑道槽鋼卡死而滑移施工被迫中止，因此在牽引裝置、托移裝置安裝時應保證鋼棧橋端橫梁軸線的重合，在滑移過程中，應隨時監控偏位情況，及時根據偏位方向進行矯正。

3） 鋼棧橋兩端滑移步調不一致。由于受力不均或設備故障等原因，可能發生鋼棧橋兩端向前滑移距離不等，易發生卡澀甚至傾覆事故，因此，在滑移過程中，應隨時監控鋼棧橋兩端平移距離，防止一端過快或過慢，鋼棧橋兩端平移距離差應控制在50 mm以內。

3 結語

營口港2號原油碼頭鋼棧橋采用ZLD型千斤頂及配套設備作牽引力，采用聚氟乙烯板作為摩擦材料，并借鑒雪橇結構原理設計托移裝置作為平移時的承載滑移部件進行整體滑移，運行穩定、效率高、效果良好，取得較好的經濟效果和良好的社會效益。

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