大連星海灣跨海大橋鋼桁梁吊裝施工綜述

隋君華 鄭宏飛

(中交二公局第二工程有限公司，陜西 西安 710119)

大連星海灣跨海大橋鋼桁梁吊裝施工綜述

隋君華 鄭宏飛

(中交二公局第二工程有限公司，陜西 西安 710119)

以大連星海灣跨海大橋?yàn)槔Y(jié)合該工程特點(diǎn)，介紹了鋼桁梁吊裝新設(shè)備，并對(duì)鋼桁梁吊裝工藝的施工流程及其質(zhì)量控制措施進(jìn)行了詳細(xì)分析，為今后類似工程的施工提供了參考依據(jù)。

跨海大橋，鋼桁梁，吊裝，設(shè)備，施工工藝

1 工程概況

大連南部濱海大道東起金沙灘東側(cè)的金銀山，向西跨越星海灣，在高新園區(qū)填海區(qū)域登陸，全長約10.36 km。星海灣跨海大橋主橋位于大連著名旅游景點(diǎn)星海灣廣場(chǎng)南面，距離百年城雕1 000 m，大連南部濱海大道建成后，是大連環(huán)城快速路南環(huán)的重要組成部分。大連星海灣跨海大橋主橋?yàn)殡p塔三跨地錨式雙層通車鋼桁加勁梁懸索橋，跨徑布置為180+460+180=820 m。中跨主纜矢跨比1∶6.631，主纜橫橋向間距25.2 m，吊桿順橋向間距10 m。主橋總體布置圖見圖1。

加勁梁設(shè)計(jì)采用鋼桁架結(jié)構(gòu)，主要由主桁架、主橫梁和上、下平聯(lián)組成，主桁架采用整體節(jié)點(diǎn)板連接，所有桿件均為閉口箱形截面。主桁架高10 m，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段長10 m，加勁梁標(biāo)準(zhǔn)吊裝節(jié)段長20 m，單節(jié)段含上下橋面板，總吊裝重量接近600 t。

2 工程特點(diǎn)

1)新型橋梁形式：國內(nèi)首座海中地錨式雙層通車鋼桁加勁梁懸索橋，該類懸索橋建設(shè)沒有現(xiàn)成的經(jīng)驗(yàn)可借鑒。

2)施工環(huán)境惡劣：工程位于黃海海域，受海洋環(huán)境影響比較大，橋址處水深10 m～12 m，沒有島嶼等遮擋物，南方向風(fēng)比較頻繁，海上涌浪比較大，影響船舶就位和各種吊裝作業(yè)。

3)鋼桁梁?jiǎn)喂?jié)段重量大：鋼桁架、橋面板、活動(dòng)吊點(diǎn)等總重量達(dá)到600 t，為國內(nèi)懸索橋加勁梁最重吊裝梁段，這種大節(jié)段加勁梁吊裝施工工藝和吊裝設(shè)備研發(fā)為施工技術(shù)難點(diǎn)。

4)鋼桁梁施工控制措施復(fù)雜：塔柔、纜細(xì)、梁段重，每個(gè)梁段吊裝對(duì)索塔和主纜線形影響都比較大，幾乎每個(gè)梁段都有不同的控制措施。

3 鋼桁梁吊裝設(shè)備

3.1 起吊設(shè)備

鋼桁梁起吊設(shè)備包括：浮吊、自主研發(fā)的提升設(shè)備和跨纜吊機(jī)，其中：1)浮吊用于邊跨靠錨碇的1號(hào)和2號(hào)梁段，共4個(gè)梁段。2)自主研發(fā)的提升設(shè)備用于邊跨3號(hào)～9號(hào)梁段，共14個(gè)梁段，2套設(shè)備。3)跨纜吊機(jī)用于中跨10號(hào)～22號(hào)梁段，共25個(gè)梁段，4臺(tái)跨纜吊機(jī)，2臺(tái)一組抬吊。

3.2 吊具

3.2.1 活動(dòng)吊點(diǎn)

鋼桁加勁梁上弦桿截面尺寸較小，為密封結(jié)構(gòu)，不宜在上弦桿上鉆孔安裝活動(dòng)吊點(diǎn)，同時(shí)為了不讓上弦桿產(chǎn)生過多的附加應(yīng)力，也沒有在其上面焊接吊點(diǎn)。為了解決吊點(diǎn)問題，通過和設(shè)計(jì)單位共同研究，設(shè)計(jì)了一種抱箍式活動(dòng)吊點(diǎn)，該吊點(diǎn)既可以靈活安拆，又不會(huì)對(duì)鋼桁加勁梁上弦桿產(chǎn)生破壞。

3.2.2 跨纜吊機(jī)吊具

中跨跨纜吊機(jī)吊裝吊具采用鋼箱桁架組合結(jié)構(gòu)，該吊具可放在鋼桁梁上弦桿下面托底吊裝(20號(hào)、21號(hào)、22號(hào))，也可以放在橋面上利用耳板和鋼桁梁上的活動(dòng)吊帶連接吊裝(12號(hào)～19號(hào))。

3.2.3 浮吊吊具

錨碇處1號(hào)、2號(hào)梁段利用浮吊吊裝，原計(jì)劃采用矩形框架吊具，后根據(jù)裝船方案改為尼龍吊帶(租用大船吊帶，單根設(shè)計(jì)承載力200 t)，尼龍吊帶與鋼桁梁接觸部位用工裝保護(hù)。

3.2.4 邊跨3號(hào)～9號(hào)及10號(hào)、11號(hào)無吊具

邊跨3號(hào)～9號(hào)、10號(hào)、11號(hào)梁段吊裝不要吊具，其中：邊跨3號(hào)～9號(hào) 提升設(shè)備千斤頂支架與偏心活動(dòng)吊點(diǎn)直接連接；10號(hào)、11號(hào)梁段為降低吊裝重量，取消跨纜吊機(jī)吊具，跨纜吊機(jī)鋼絞線錨座和偏心活動(dòng)吊點(diǎn)通過四孔鋼板連接。

4 鋼桁梁吊裝工藝

4.1 吊裝順序

吊裝順序由監(jiān)控單位提供，鋼桁梁從跨中和錨碇向索塔方向?qū)ΨQ吊裝，最后在中跨側(cè)合龍，臨時(shí)鉸接和吊裝過程固接情況依據(jù)監(jiān)控指令施工，梁段編號(hào)如圖2所示，吊裝順序見表1。

表1 鋼桁梁吊裝順序表

4.2 浮吊吊裝工藝

1號(hào)梁段受沉箱影響需要用浮吊吊裝，根據(jù)監(jiān)控指令要求，在1號(hào)梁段下面設(shè)置支架，用1號(hào)梁段做配重梁段，在吊裝其他梁段時(shí)調(diào)整主纜線形。2號(hào)梁段因新研制的提升設(shè)備凈空不能滿足要求，因此需要采用浮吊吊裝。

4.3 液壓同步提升設(shè)備吊裝工藝

4.3.1 設(shè)備主要構(gòu)件

液壓同步提升設(shè)備主要構(gòu)件包括：4臺(tái)350 t千斤頂，4臺(tái)350 t千斤頂支架，4臺(tái)卷線器及鋼絞線，4個(gè)千斤頂、4個(gè)千斤頂支架及卷線器組合支架，4個(gè)鋼絞線上錨座，4個(gè)臨時(shí)索夾，2臺(tái)泵站，1臺(tái)同步控制計(jì)算機(jī)，若干數(shù)控線，4臺(tái)10 t卷揚(yáng)機(jī)，其他配套設(shè)備。

4.3.2 施工步驟

新研制的液壓同步提升設(shè)備工作原理與以往的跨纜吊機(jī)完全不同，該系統(tǒng)采用4臺(tái)倒置的連續(xù)千斤頂起吊鋼桁梁，起重鋼絞線通過上錨座和臨時(shí)索夾與主纜連接，其施工步驟如下：

1)鋼桁梁成品出廠前，在鋼桁梁上弦桿安裝活動(dòng)吊點(diǎn)，浮吊裝船并運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)；2)同步安裝臨時(shí)索夾，起吊鋼絞線上錨座與臨時(shí)索夾連接；3)運(yùn)梁船停在主纜下方的起吊位置，定位誤差不大于50 cm，安裝液壓同步提升設(shè)備；4)預(yù)緊起重鋼絞線，提升系統(tǒng)起吊鋼桁梁，提升過程計(jì)算機(jī)同步控制；5)手拉葫蘆輔助調(diào)整吊裝梁段與已安裝梁段靠攏，將永久吊索與鋼桁梁錨座連接；6)液壓同步提升設(shè)備慢速卸載，吊索完全受力后解除千斤頂支架與鋼桁梁臨時(shí)吊點(diǎn)的連接；7)拆除液壓同步提升設(shè)備，將該設(shè)備轉(zhuǎn)移到下一梁段吊裝位置；8)重復(fù)上述步驟進(jìn)行后續(xù)梁段的吊裝；9)隨著鋼桁梁節(jié)段吊裝的進(jìn)行，按照監(jiān)控指令臨時(shí)連接或永久連接鋼桁梁各節(jié)段上下弦桿、上下平聯(lián)桿和斜腹桿。

4.4 跨纜吊機(jī)吊裝工藝

在鋼桁梁吊裝準(zhǔn)備工作完成后，即可開始鋼桁梁吊裝施工。鋼桁梁垂直吊裝梁段按以下步驟進(jìn)行安裝：1)跨纜吊機(jī)攜帶吊具行走至吊裝位置定位，期間保持吊具距離水面高度不小于30 m；2)駁船運(yùn)輸梁段到達(dá)指定區(qū)域定位,定位誤差不大于50 cm；3)下放吊具，吊具與鋼桁梁臨時(shí)吊點(diǎn)連接；4)跨纜吊機(jī)垂直起吊梁段略高于已吊裝梁段高度20 cm～30 cm；5)手拉葫蘆輔助調(diào)整吊裝梁段與已安裝梁段靠攏；6)連接吊索，安裝鋼桁梁臨時(shí)連接件；7)跨纜吊機(jī)慢速卸載，吊索完全受力后解除吊具與梁段臨時(shí)吊點(diǎn)的連接；8)跨纜吊機(jī)行走至下一起吊位置定位；9)重復(fù)上述步驟進(jìn)行后續(xù)梁段的吊裝；10)隨著鋼桁梁節(jié)段吊裝的進(jìn)行，按照監(jiān)控指令臨時(shí)連接或永久連接鋼桁梁各節(jié)段上下弦桿、上下平聯(lián)桿和斜腹桿。

5 施工控制措施

施工控制措施主要包括前期監(jiān)控計(jì)算、吊裝過程控制和吊裝過程監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)修訂。

1)根據(jù)前期監(jiān)控計(jì)算結(jié)果，確定了鋼桁梁吊裝順序、鋼桁梁連接方式、主纜線形控制、索塔應(yīng)力控制和停機(jī)位置確定等。a.鋼桁梁吊裝順序：中跨和邊跨交替吊裝，先合龍中跨12號(hào)梁段，最后合龍邊跨8號(hào)梁段，采用幾何合龍方式。b.鋼桁梁連接方式：1號(hào)和2號(hào)梁段采用滑動(dòng)面，中跨設(shè)置4個(gè)鉸，邊跨設(shè)置3個(gè)鉸，其余標(biāo)準(zhǔn)梁段逐段剛接。c.主纜線形控制措施：在1號(hào)梁段下面設(shè)置支架，并且將剛性吊桿換成可變形的臨時(shí)柔性吊桿；在邊跨跨中設(shè)置配重。d.索塔應(yīng)力控制措施：按照監(jiān)控指令分級(jí)向中跨頂推索鞍，總頂推量638 mm。e.停機(jī)位置：邊跨同步提升設(shè)備和跨纜吊機(jī)停機(jī)位置根據(jù)監(jiān)控計(jì)算的主纜線形確定。

2)吊裝過程控制主要包括：吊裝前索夾驗(yàn)收、索鞍限位驗(yàn)收、吊點(diǎn)吊具驗(yàn)收和吊裝設(shè)備驗(yàn)收；吊裝過程設(shè)備操控、跨纜吊機(jī)行走腳抱箍緊固、吊裝過程索塔偏位測(cè)量(前幾個(gè)梁段)、梁段起吊過程平衡監(jiān)測(cè)。

3)吊裝過程監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)修訂。原監(jiān)控方案給出的中跨20號(hào)梁段需要和21號(hào)梁段剛接，3號(hào)梁段和2號(hào)梁段剛接，在吊裝中跨20號(hào)梁段和邊跨3號(hào)梁段時(shí)，由于主纜線形變化很大，這兩個(gè)梁段剛接困難，故改為鉸接，后續(xù)梁段也全部改為鉸接。

在原監(jiān)控方案中主索鞍在吊裝完某一梁段后向中跨頂推，根據(jù)前期收集的主纜線形和索塔偏位情況分析，后續(xù)3號(hào)、4號(hào)、5號(hào)梁段吊裝，索塔應(yīng)力超出設(shè)計(jì)要求的應(yīng)力極限，因此需采取措施控制索鞍向邊跨滑移，解決索塔應(yīng)力超限問題。根據(jù)計(jì)算分析，在吊裝這幾個(gè)梁段過程，吊機(jī)加載達(dá)到監(jiān)控給定值(70%～80%)，采用2臺(tái)600 t千斤頂回縮油缸控制索鞍滑移。

6 結(jié)語

大連星海灣跨海大橋的建設(shè)，填補(bǔ)了中國橋梁史上大跨徑雙層通車鋼桁梁懸索橋建設(shè)的空白，更是開啟了世界大跨徑地錨式懸索橋由陸上“走入”海中的新篇章，對(duì)將來國內(nèi)大跨徑雙層通車鋼桁梁懸索橋以及世界海中大跨徑地錨式懸索橋的建設(shè)起著至關(guān)重要的作用。

通過對(duì)大連星海灣跨海大橋雙層通車鋼桁梁600 t級(jí)超重梁段吊裝技術(shù)進(jìn)行研究，研發(fā)新工藝及鋼桁梁吊裝新設(shè)備。液壓同步提升設(shè)備吊裝利用4臺(tái)連續(xù)千斤頂?shù)怪闷鸬蹁撹炝海淖兞藗鹘y(tǒng)的跨纜吊機(jī)吊梁技術(shù)，將懸索橋加勁梁節(jié)段吊裝重量提升到600 t級(jí)以上。

[1] 閆友聯(lián),趙有明.特大跨徑懸索橋全液壓跨纜吊機(jī)設(shè)計(jì)研究[J].橋梁建設(shè),2004(4)：201-202.

[2] 張 騰.潤揚(yáng)大橋懸索橋上部結(jié)構(gòu)施工專用設(shè)備跨纜吊機(jī)的開發(fā)研發(fā)[J].筑路機(jī)械與施工機(jī)械化,2005(1)：79-80.

[3] 吳建強(qiáng),彭 武.KLD3700型跨纜吊機(jī)在潤揚(yáng)大橋懸索橋鋼箱梁吊裝施工中的應(yīng)用[J].筑路機(jī)械與施工機(jī)械化,2005(7)：96-97.

[4] JTG/T F50—2011，公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].

Overview on steel truss hoisting construction of Xinghaiwan sea-crossing bridge in Dalian

Sui Junhua Zheng Hongfei

(ChinaCommunication2ndBureau2ndEngineeringCo.,Ltd,Xi’an710119,China)

Taking Xinghaiwan sea-crossing bridge in Dalian as an example, combining with the engineering properties, the paper introduces new steel truss hoisting equipment, and specifically analyzes steel truss hoisting construction technology procedures and quality control measures, which has provided some guidance for similar engineering construction in future.

cross-sea bridge, steel truss, hoisting, equipment, construction technology

2015-03-06

隋君華(1980- )，男，工程師； 鄭宏飛(1980- )，男，工程師

1009-6825(2015)14-0173-02

U445

A