港珠澳大橋非通航孔橋鋼箱梁吊裝關鍵設備研究

（廣東省長大公路工程有限公司，廣東 廣州 510000）

港珠澳大橋非通航孔橋鋼箱梁吊裝關鍵設備研究

余瑋瑋

（廣東省長大公路工程有限公司，廣東 廣州 510000）

以港珠澳大橋非通航孔橋鋼箱梁吊裝為工程依托，對關鍵設備進行設計開發；主要介紹了3200t雙臂架變幅式起重船、鋼箱梁吊具和三維調節系統。3200t雙臂架變幅式起重船是目前國內起重量最大的雙臂架變幅式起重船，惡劣海況適應性強，技術先進，安全性高；鋼箱梁吊具采用桁架式結構設計，具有結構簡單、可靠、操作方便、受力均勻、起吊載荷大等特點；三維調節系統將X、Y、Z三個方向，六個自由度的調節集成為一體，采用PLC編程控制系統，精度高，安全性高，拆裝方便，極大地提高了施工效率。

鋼箱梁吊裝；起重船；吊具；三維調節系統

1 工程概況

港珠澳大橋是我國繼三峽工程、青藏鐵路之后又一重大基礎設施項目，是具有國家戰略意義的世界級跨海通道。其主體工程橋梁工程非通航孔橋段采用110m跨鋼箱連續梁橋，以通航孔橋為界，東側非通航孔橋里程樁號為K22+083～K27+253，跨徑組合7×(6×110)+(5×110)=5170m；西側非通航孔橋里程樁號為K28+247～K29+237，跨徑組合5×110+4×110=990m。單片鋼箱梁的最大吊重為2312t，最小吊重為1930t。采用3200T雙臂架變幅式起重機進行吊裝。

2 鋼箱梁吊裝施工方案

鋼箱梁制作完成后由大型平駁船運輸至橋位處，起重船拋錨就位，安裝好吊具并將吊具與鋼箱梁連接。通過絞錨移動起重船，將鋼箱梁吊至安裝位置上方，通過起重船吊臂變幅進行粗調，并下落至安裝位置，通過墩頂和臨時牛腿下的三維調節裝置，精確調整鋼箱梁的位置，然后連接鋼箱梁。非通航孔鋼箱梁吊裝示意見圖1。

圖1 非通航孔橋鋼箱梁吊裝示意圖

3 關鍵設備研究

港珠澳大橋地處伶仃洋海域，海況復雜，長時間直面風、流、浪多重作用，吊裝作業施工難度大，工程精度要求高，環保要求高，可替代設備資源有限。為保障吊裝作業的安全可靠性和安裝便利性，在此背景下，研發了3200t雙臂架變幅式起重船，鋼箱梁吊具，三維調節系統等一批關鍵設備。

3.1 3200t雙臂架變幅式起重船

3.1.1 起重船尺寸與規格

船體尺寸為110m×48m×8.4m，設計吃水4.8m，結構吃水6m。4只800t主吊鉤，額定起重能力3200t，起升高度100m，AC-14錨8只。

3.1.2 優越性能體現

①目前國內起重量最大的雙臂架變幅式起重船，其液壓、電器設備均選用國際先進的設備。②整船配有先進的電控系統、安全保護系統等，高精度GPS輔助定位，惡劣海況適應性強，技術先進，能很好的滿足本工程大型鋼箱梁吊裝的需要。③采用8個錨，錨力強，保證船體平穩，安全性高，配有短距離推進系統，移動就位方便，有利于提高施工效率。④該船通過船級社CCS認證，可拖航于無限航區，自帶污水處理設備，滿足本合同工程對施工環保的要求。3200t雙臂架變幅式起重船見圖2。

圖2 3200t雙臂架變幅式起重船示意圖

3.2 鋼箱梁吊具

鋼箱梁吊具共分為兩層，上層為一級吊具，下層為二級吊具。一級吊具總重175t，二級吊具總重500t。

3.2.1 一級吊具

一級吊具尺寸為24m×5.375m，鋼結構采用焊接結構，主要鋼結構材料均采用低合金高強度結構鋼Q345-B、Q460-C、Q620等。

吊具主要由無接頭繩圈、上梁、連接梁、支撐梁、拉桿組件、吊臂、下端澆鑄鋼絲繩索具等組成。

吊具通過無接頭繩圈對折使用，與起重船連接，無接頭繩圈分兩側布置，左側上梁和連接梁通過中間軸進行連接，此種方式有利于保證吊具承載均勻。支撐梁的下部為4個吊臂組件，用于連接索具。吊具的吊臂組件為上下層兩體結構，中間用銷軸連接。其中上端孔連接到支撐梁上，使吊臂組件整體可以左右擺動，用于滿足尺寸的吊具連接。當連接鋼箱梁時，鋼箱梁的吊點跨度比較大，吊臂將在兩個方向傾斜，吊臂的下端將向外側傾斜。為平衡吊臂傾斜對支撐梁吊耳的影響，設置了鋼拉桿組件，用于將兩個吊臂組件連接，平衡吊臂傾斜產生的分力。

3.3.2 二級吊具

二級吊具采用桁架式機構設計，具有結構簡單、可靠、操作方便、受力均勻、起吊載荷大等特點。

主要部件包括：桁架梁、調節梁、通用梁、鋼絲繩索具、滑輪等。

吊具與鋼箱梁間采用串聯滑輪連接，保證吊點受力均勻，不需對某一吊點單獨調節。同時為適應鋼箱梁變寬段吊裝要求，吊具下吊點設計成可移動式結構，方便吊點在寬度方向調整。針對鋼箱梁吊點布置情況，每間隔2.5m設置一吊點。由于各滑輪間采用一根鋼絲繩串聯連接，保證了各吊點受力均勻。下吊點串聯結構見圖3。

圖3 下吊點串聯結構示意圖

吊具寬度調節在兩桁架梁下弦桿間設連接梁，固定滑輪套在連接梁上，可沿梁左右移動。通過手輪帶動絲桿調節動滑輪位置，從而實現吊點在寬度方向的調節，以適應鋼箱梁變寬段吊裝要求，吊點寬度調節到位后用鎖緊裝置將定滑輪鎖緊，防止其在使用過程中發生移動。吊具寬度調節裝置見圖4。

圖4 吊具寬度調節裝置示意圖

3.3 三維調節系統

三維調節系統根據本項目需要進行專項設計，可滿足鋼箱梁精確對位的施工需要。

三維調節系統由三向千斤頂、臨時支座、液壓泵站、控制系統組成。三向千斤頂可進行X、Y、Z三個方向的調節，PLC編程控制。可對鋼箱梁等大型結構件的X、Y、Z三個維度、六個自由度進行精確定位。三向千斤頂規格參數見表1。

表1 三向千斤頂規格參數表

優越性能體現：①三維調節系統將X、Y、Z三個方向的調節集成為一體，采用PLC編程控制系統，可通過“線控”或者“遙控”方式完成三維調控各個環節的動作，安全性高。②液壓系統均使用世界可靠品牌全進口零部件，設備品質高，傳感器可靠、靈敏度高，調節精度高，技術先進，可有效保證施工質量和各項施工控制指標。③三維調節系統采用四個單頂來調整物體在六自由度的精確定位的，特別是物體的原地旋轉是國內首創。④拆裝方便，有利于提高施工效率。操作簡單可靠，精度高，可精確至0.5mm。其高效性更可有效提高結構體定位連接作業的效率。整個系統精調過程耗時約30分鐘。

三維調節系統見圖5，三維自由度調整見圖6。

圖5 三維調節系統示意圖

4 結語

圖6 三維自由度調整示意圖

以港珠澳大橋非通航孔橋鋼箱梁吊裝為工程背景，詳細介紹了3200t雙臂架變幅式起重船、鋼箱梁吊具和三維調節系統三類關鍵設備的技術參數和優越性，可為今后其他類似項目在關鍵設備的研發和選型方面提供有價值的借鑒參考。

[1]孟凡超，劉明虎，等.港珠澳大橋設計理念及橋梁創新技術[J].

TU61

：A

：1671-0711（2017）06（上）-0107-03