運河上浮吊船整體架設鋼桁梁施工技術

任其震（中鐵二十局集團第一工程有限公司，江蘇蘇州215000）

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運河上浮吊船整體架設鋼桁梁施工技術

任其震
（中鐵二十局集團第一工程有限公司，江蘇蘇州215000）

摘 要：在運河上采用浮吊船整體架設鋼桁梁，投入小、封航時間短、安全系數高。針對具體工程項目詳細介紹了鋼桁梁拼裝的場地布置、基礎、支架設計以及用浮吊船整體架設鋼桁梁的施工工藝。鋼桁梁架設順利完成，相關經驗可為類似施工提供借鑒。

關鍵詞：浮吊船；鋼桁梁；場地布置；現場拼裝；整體架設

1　工程概況

蘇南運河蘇州市區段三級航道整治工程項目，位于蘇州市滸關鎮，橫跨京杭大運河。新建鋼桁梁橋主橋計算跨徑93．6m，全長95m，主桁架中心距為9m，跨中31．2m范圍設懸臂外挑，該范圍人行道含護欄全寬17m；主橋剩余部分人行道（含護欄）全寬7m，桁架結構全寬9．52m。

該橋為全焊接設計，全橋重6 500kN。主桁架、上下平聯、橋門架、橫聯、縱聯及橫梁等焊接部件的鋼板均采用Q345qD級橋梁用低合金結構鋼，其中主桁架下弦桿腹板采用Q345qD－Z15鋼，二層樓梯鋼板采用Q345D鋼材。

2　總體施工方案

2．1施工方案比選

在內河航道上，架設如此重的鋼桁梁一般采用浮托法施工，即沿橋梁縱向支架法拼裝鋼桁梁，在航道上用浮拖船作為支撐點，利用牽引將鋼梁整體移至墩柱上就位。該施工方案占用臨時支架時間長、封航時間長，并且占用了引橋的施工場地，影響引橋的施工。由于本項目工期短，并且引橋外側受房屋拆遷的影響，無法提供95m鋼桁梁的拼裝場地，因此我部從施工工期及施工成本的角度考慮，決定采用浮吊船整體架設鋼桁梁。

2．2浮吊船整體架設鋼桁梁總體施工方案的確定

首先工廠化集中加工制作鋼桁梁各桿件塊體，陸路運輸至橋頭，然后在運河岸邊陸地拼裝焊接成整體結構，最后再用浮吊船整體架設就位于現場橋墩支座上固定。

95m鋼桁架橋現場安裝，在橋位附近的京杭大運河岸邊區域選擇滿足橋梁拼裝需要的空地，進行場地平整壓實硬化處理。在硬化后的場地上布設桁架片立式組裝的臨時擱置點基礎，鋼桁梁立式拼裝的臨時擱置點為8個C25鋼筋混凝土基礎；然后在鋼桁梁臥拼區拼裝桁架桿件，組裝成桁架片體分段件；最后再利用兩臺100t汽車吊，抬吊組裝分段的桁架片體進行立拼焊接。鋼桁架橋梁整體立式組裝區域緊靠于臥拼區，以便于抬吊的桁架片體能夠直接擱置在臨時擱置點上。整體鋼桁梁的吊裝，采用2臺浮吊船（500t＋300t）聯合抬吊安裝。

3　鋼桁梁現場拼裝施工

3．1場地布置

為保證現場施工順利進行，具體的施工平面布置原則為：①在滿足施工的條件下，盡量節約施工用地；②盡可能減少臨時建設投資；③在保證場內交通運輸暢通和滿足施工材料堆放要求的前提下，最大限度地減少場內運輸，特別是減少場內二次搬運；④滿足汽車吊機、運輸車輛場內行走需要；⑤在平面交通上，要盡量避免與其它生產單位相互干擾；⑥符合施工現場衛生、安全技術和防火規范要求。

根據拼裝現場的場地尺寸，同時為了方便橋梁的安裝和浮吊船的吊裝，在京杭大運河邊橋位附近岸邊設置一塊順岸堤向的施工場地（100m×28m）。

現場臥拼區域，布置在橋梁立拼區域的后側（遠離駁岸側），臥拼區域寬度為10m，立拼區域寬度為13．5m，場地總長度為100m。整個場地在清除表面松散土并碾壓后，采用40cm厚道渣回填并壓實。施工現場平面布置如圖1所示。

圖1　施工現場布置圖（單位：m）

3．2臨時擱置點基礎設計

全橋設置8個臨時擱置點基礎，用于鋼桁梁立拼施工。擱置點基礎采用C25鋼筋混凝土，幾何尺寸為3m×4．5m×0．4m。

全橋重650t，中間基礎承受最大荷載為：6 500 kN／（3×2）＝1 083kN。混凝土基礎自重為129．6 kN。因此對于地基承載力的要求為：（1 083＋129．6）kN／（3×4．5）m2＝89．8kPa。

地基處理形式為：清除表面松散土并碾壓后，采用40cm厚道渣回填并壓實。經現場試驗測得道渣頂面的承載力為180kPa＞89．8kPa。

道渣底面為粉質黏土，查設計圖紙說明知其承載力容許值為110kPa，經現場試驗測得承載力為160kPa。因此，臨時支墩基礎的地基承載力滿足要求。

3．3立拼支架

拼裝支架分為下支架和上支架兩種，下支架全部為工字鋼組拼而成，直接作用在鋼筋混凝土基礎上，高度為30cm，采用30號工字鋼直接固定于臨時擱置點基礎上，用于支承桁架的下弦桿件節點。下支架結構見圖2。

圖2　下支架結構示意圖

上支架為鋼管格構式組合支架，主要作用是穩定立拼時分段成型的桁架。格構支架以?400mm× 8mm鋼管和16號槽鋼組合焊接而成；格構支架頂部采用雙拼32號工字鋼橫擔，鋼管之間采用16號槽鋼連接。上支架的基礎采用C25混凝土基礎，幾何尺寸為1．5m×1．5m×0．4m，每節段分別設置2排上支架。上支架結構見圖3。

圖3　上支架結構示意圖

3．4鋼桁梁立拼施工

根據總體施工方案，該鋼桁梁首先采取分段臥拼，然后分段立拼成整體，最后采用2臺浮吊船整體吊裝。為便于施工，我部將鋼桁梁分為3段，每段長約32m。該桁架總重量為6 500kN，為了減輕吊裝時的總重量，在整體立拼時，兩端部15m范圍內的上下橋面板和樓梯暫不安裝。待整體桁架橋梁吊裝就位固定后，再利用汽車吊安裝橋面板，即在采用浮吊船整體吊裝時，吊裝重量為6 000kN。

3．4．1鋼桁梁立拼施工工序

兩側中跨主桁架安裝→中跨下橫聯安裝→中跨下層橋面板安裝→中跨上層橋面板安裝→中跨上橫聯安裝→邊跨主桁架安裝→邊跨下橫聯安裝→下層橋面板安裝→上層橋面板安裝→外挑懸臂橋面安裝→上橫聯安裝→整橋吊裝。

3．4．2鋼桁梁立拼施工方法

95m鋼桁梁分成3段，利用2臺100t汽車吊翻身側桁架片至立拼支架上，分段焊接成整體桁架橋梁。鋼桁梁分段情況見圖1。

橫聯、橋面板等采用單臺25t汽車吊站位在內側通道向后倒退安裝，與兩側主桁架焊接固定。

4　鋼桁梁吊裝施工

鋼桁梁吊裝前，應對橋梁支座的軸線和高程進行復核，并對鋼桁梁的施工預拱度進行測量，滿足要求后，方可進入整體吊裝工序。

4．1航道疏浚

為了保證吊裝時浮吊船能夠正常航行，因此需要對航道內浮吊船行走區域進行疏浚，保證浮吊船吃水深度在2．5m以上。疏浚方式采用挖泥船清淤的方式，向外轉運。

4．2兩臺浮吊船的起吊負荷驗算

500t浮吊船采用65°仰角，臂長40m，吊點距船頭9．5m，起吊高度36m，查浮吊船起重負荷表得到該浮吊船最大起吊能力為400t。300t浮吊船采用65°仰角，臂長40m，吊點距船頭9．5m，起吊高度36m，查浮吊船起重負荷表得到該浮吊船最大起吊能力為300t。兩臺浮吊船起吊位置如圖4所示。

圖4　浮吊船起吊位置示意圖（單位：mm）

設500t浮吊船吊裝重量為F1，300t浮吊船吊裝重量為F2，則：

F1＋F2＝6 000kN，6 000kN×93．6m÷2＝F1×（39m＋46．8m÷2）＋F2×46．8m÷2。得到：F1＝3 600kN＜4 000kN，F2＝2 400kN＜3 000kN。因此吊點的位置及浮吊船的選用滿足要求。

4．3吊裝鋼絲繩的驗算

每臺浮吊船上有2個主鉤，4個吊點，16根吊裝鋼絲繩。根據鋼絲繩允許拉力計算公式S＝P／K。

根據《鋼絲繩安全技術規范》，當鋼絲繩用作捆綁吊索時，安全系數取8～10，根據本工程的技術特點，采用K＝10。鋼絲繩受力狀況見圖5。

圖5　浮吊船臂長、仰角示意圖

鋼絲繩允許拉力S＝3 600kN／（16×cos30°）＝259．8kN，計算鋼絲繩破斷拉力P＝S×K＝259．8 kN×10＝2 598kN。

鋼絲繩選用?80mm的纖維芯鋼絲繩，換算系數取0．8，查粗直徑鋼絲繩力學性能表（GB／T20067－2006）得鋼絲繩的破斷拉力P＝3 530kN×0．8＝2 824kN＞2 598N。

因此，鋼絲繩的選用符合要求。

4．4整體吊裝

在所有準備工作完成后，兩艘浮吊垂直于河岸線，然后同步緩慢起吊，起吊過程中應保持兩臺浮吊的基本均勻一致性，兩吊點高差不超過10cm，采用刻度標尺測量儀器控制，每30cm測量一次，做到統一號令，起降有序［1］。

起吊后，浮吊起重鋼絲繩緩緩提升，使桁架橋脫離臨時支架，然后2臺浮吊依靠后錨鋼絲繩向后退至河中間，依靠鋼絲繩牽引緩慢轉身，使2臺浮吊慢慢平面旋轉轉至90°，使其正面朝向橋位方向，再啟動移位裝置，浮吊朝著橋位安裝位置方向緩慢移動，在行駛到預先設定的位置后，由浮吊將鋼桁橋慢慢降落，放置在橋墩處的安裝支座上，待桁架支承鋼板和墩頂支座鋼板對位后，浮吊船松降起重鋼絲繩，拆除起重繩索等設施，然后退出。

4．5鋼桁梁就位

桁架橋在吊裝過程距離支座位置50cm以內后，采用微調措施，在蓋梁支座位置耳墻上預先設置好4臺5t手拉葫蘆，每端各2個。桁架橋吊裝離支座50cm以內時，掛好手拉葫蘆并收緊，浮吊船慢速精確移動，此時，鋼桁梁邊移動邊收緊手拉葫蘆，直至桁架橋達到支座位置固定。

桁架橋初步定位后，對軸線貫通測量，確保吊裝過程中軸線不出現偏差。如有偏差，應通過浮吊船和手拉葫蘆共同微調。調整達到設計要求后，進行梁底支座鋼板的焊接。

5　結束語

為控制工程成本，本項目選擇300t和500t浮吊船進行鋼桁梁的整體吊裝，經過對施工方案的詳細論證，各項數據均滿足施工要求。在吊裝過程中，通過各項工作的認真準備，并對各種機械設備及工序的認真檢查，在京杭運河上的這座鋼桁梁橋已經安全的架設完畢。

參考文獻

［1］蓋琪琳．京杭運河大橋中承式鋼管拱施工技術［C］／／山東公路學會．公路交通與建設論壇．濟南：濟南出版社，2003：218－221

Construction Techniques for the Integral Erection of Steel Truss Beams with Floating Cranes on Canals

Ren Qizhen
（1st Engineering Co．Ltd．of the 20th Bureau Group of China Railway，Suzhou 215000，China）

Abstract：The application of floating cranes to the integral erection of steel truss beams on canals helps to lower the cost，shorten the route－closing time，and improve the security of construction．With real projects as examples，introduced in the paper are the layout of the construction site，the design of the foundation and the supporting scaffolds and the construction processes for the integral erection of the steel truss beam with floating cranes on canals．The successful completion of the integral erection may serve as a useful reference for other similar projects．

Key words：floating crane；steel truss beam；layout of the site；assembling at the site；integral erection

作者簡介：任其震（1981—），男，工程師，主要從事土木路橋工程施工技術管理工作 466952827＠qq．com

收稿日期：2015－09－14

中圖分類號：U445．467

文獻標識碼：B

文章編號：1672－3953（2016）01－0071－04

DOI：10．13219／j．gjgyat．2016．01．019