虎門二橋坭洲水道橋超大散索鞍吊裝關(guān)鍵技術(shù)

張玉濤

摘要：散索鞍吊裝是懸索橋上構(gòu)施工關(guān)鍵工序之一。坭洲水道橋散索鞍鞍體重達(dá)169.04t，為目前世界上最大的散索鞍。本工程散索鞍吊裝施工具有轉(zhuǎn)運(yùn)工序復(fù)雜、鞍體翻身復(fù)雜、吊裝難度大的特點(diǎn)，針對散索鞍吊裝的技術(shù)難點(diǎn)，并結(jié)合本工程現(xiàn)場施工條件，設(shè)計一種安全可靠、經(jīng)濟(jì)的吊裝方法十分必要。本文通過介紹虎門二橋坭洲水道橋超大散索鞍吊裝關(guān)鍵技術(shù)，以期對今后類似工程提供一定借鑒。

【關(guān)鍵詞】虎門二橋;懸索橋;散索鞍吊裝;關(guān)鍵技術(shù)

1.工程概況

虎門二橋工程是廣東省高速公路網(wǎng)規(guī)劃中連接廣州和東莞的重要東西向通道，路線起于廣州市南沙區(qū)，經(jīng)廣州市南沙區(qū)、番禺區(qū)，并先后跨越大沙水道、海鷗島、坭洲水道后，穿越虎門港進(jìn)入東莞市沙田鎮(zhèn)，終點(diǎn)與廣深沿江高速公路相接。

虎門二橋項目內(nèi)包含兩座跨江懸索橋，其中坭洲水道橋為主跨1688m不對稱雙塔雙跨鋼箱梁懸索橋，其跨徑位居鋼箱梁懸索橋世界第一。（如圖1）

坭洲水道橋散索鞍鞍體采用鑄焊結(jié)合的結(jié)構(gòu)方式。散索鞍為擺軸式，由鞍體、底座、底板、上下承板及其余附屬構(gòu)件組成，散索鞍三維構(gòu)造圖如圖2所示。散索鞍底板單件重5.84t，底座單件重28.4t，西散索鞍鞍體重169.04t，東散索鞍鞍體重164.7t，具體組成構(gòu)件參數(shù)見表1。

坭洲水道橋散索鞍吊裝主要技術(shù)難點(diǎn)如下：

①運(yùn)輸方式多、轉(zhuǎn)運(yùn)工序復(fù)雜、棧橋承載力有限、河堤通行有限，確保運(yùn)輸安全至關(guān)重要;

②散索鞍鞍體最大吊裝重量超過160t，此外起吊系統(tǒng)自重達(dá)45t，加上吊具、鋼絞線等重量，吊裝過程中，散索鞍吊架最大承受吊裝荷載達(dá)230t。這對吊架的強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性都是極大的考驗;

③鞍體翻身到空纜姿態(tài)過程復(fù)雜，風(fēng)險高;

④預(yù)埋件預(yù)埋位置精度要求高，索鞍安裝要求精度高。散索鞍最終安裝偏位：≤±2mm;安裝底板中心高程：≤+5mm;安裝面平面位置度偏差：≤±2mm。實(shí)施高精度的測量控制及精細(xì)的安裝施工是保證散索鞍安裝精度的重點(diǎn)工作。

綜合考慮上述技術(shù)難點(diǎn)，結(jié)合現(xiàn)場施工條件設(shè)計一種安全可靠、經(jīng)濟(jì)的吊裝方法十分必要。

2.散索鞍吊裝施工

2.1吊架設(shè)計及安裝

東、西散索鞍吊架結(jié)構(gòu)形式一致，立柱跨度（橫橋向）布置為3.5m+7m+3.5m，兩主桁之間跨度（縱橋向）為7.2m。軌道梁、立柱均采用HW400×408×21×21，材料為Q345b鋼材;腹桿、加勁桿及橫向連接桿均采用背拼28a槽鋼，Q235b鋼材;節(jié)點(diǎn)板采用厚2cm的Q345b鋼板。主桁立柱之間，立柱與軌道梁之間全部采用坡口完全熔透焊縫，焊縫進(jìn)行100%超聲波探傷;其它構(gòu)件焊縫均采用角焊縫，焊高不小于10mm。吊架布置圖如圖3所示。

2.2吊裝系統(tǒng)

吊裝系統(tǒng)由吊裝平車梁、移運(yùn)器、縱移軌道及提升系統(tǒng)組成。吊裝系統(tǒng)采用1臺294t連續(xù)液壓千斤頂作為提升動力，最大提升速度為30m/h，千斤頂內(nèi)入19根φ18mm抗扭轉(zhuǎn)鋼絞線束;專用吊具為組焊結(jié)構(gòu)，由錨盒、主梁、扁擔(dān)梁以及吊帶組成;橫移裝置采用履帶式重物移運(yùn)器;橫移軌道設(shè)于吊架縱梁上，縱移采用千斤頂進(jìn)行，一個縱移行程為1m。

2.3散索鞍運(yùn)輸

西散索鞍鞍體采用“船運(yùn)+浮吊轉(zhuǎn)運(yùn)+運(yùn)輸車”的方式運(yùn)至起吊位置進(jìn)行起吊安裝;東散索鞍鞍體采用“船運(yùn)+碼頭龍門吊轉(zhuǎn)運(yùn)+運(yùn)輸車”的運(yùn)輸方式。

2.4鞍體翻身精細(xì)化控制

散索鞍鞍體“空纜”安裝狀態(tài)向錨跨側(cè)傾斜一定角度，鞍體在吊裝前應(yīng)使鞍體呈“空纜”狀態(tài)傾角放置，保證散索鞍以空纜狀態(tài)起吊安裝。

鞍體運(yùn)輸過程中是平躺的姿態(tài)，運(yùn)至起吊點(diǎn)后必須進(jìn)行角度調(diào)整，即翻身。翻身過程為整個散索鞍吊裝工程的關(guān)鍵。詳細(xì)步驟如下：

第一步：脫車。此過程需注意：①鞍體與托架接觸位置墊木板以防損傷鞍體;②運(yùn)輸車就位位置提前標(biāo)記好;③卸車時綁扎兩根麻繩反拉，防止鞍體橫橋向擺動。脫車過程示意見圖4。

第二步：卸車。此過程需注意：①鞍體與撐腳接觸位置墊木板防止損傷鞍體;②卸車架提前就位等待。脫車過程示意見圖5。

第三步：準(zhǔn)備翻身。此過程需注意：①鞍體與卸車架綁扎牢靠方可縱移就位，并保持平緩;②防翻身過度鋼絲繩用20t手拉葫蘆調(diào)整長度。準(zhǔn)備翻身過程示意見圖6。

第四步：翻身。此過程需注意：①翻身過程中要保持緩慢、平穩(wěn);②定位撐架在旁提前就位等待，采用履帶吊、塔吊及人工配合就位。翻身過程示意見圖7。

第五步：翻身完成，準(zhǔn)備正式吊裝。此過程需注意：①鞍體與起吊定位架綁扎牢靠后方可平移;②平移過程中要盡可能緩慢、平穩(wěn)。

翻身過程為散索鞍吊裝關(guān)鍵步驟，也是風(fēng)險最大的一步，主要體現(xiàn)在：①翻身過程易使鋼絞線偏角超過限值（≤5°），超過限值則鋼絞線會彎折從而損傷破斷;②翻身過程鋼絞線偏折對吊架產(chǎn)生側(cè)向作用力，吊架側(cè)向剛度小，對吊架是附加考驗;③翻身快到位時，如操作不當(dāng)則易發(fā)生翻身過度。因此在翻身過程中必須嚴(yán)格控制提升高度與滑動距離的匹配關(guān)系，提升高度與滑動距離的匹配關(guān)系如表2所示。

翻身過程嚴(yán)格按上表2個行程進(jìn)行翻身，提前在地面上畫好行程標(biāo)記線。通過提升高度與滑動距離進(jìn)行雙控、反拉防翻身過度鋼絲繩及在最后一個行程測量精確輔助定位等措施，把風(fēng)險嚴(yán)控到最低。通過翻身過程的精細(xì)化控制鞍體成功完成翻身。

2.5鞍體吊裝

采用扁擔(dān)梁結(jié)構(gòu)按空纜姿態(tài)進(jìn)行吊裝，吊具能適應(yīng)縱橫向的轉(zhuǎn)動以適應(yīng)鞍體重心位置的變化。

鞍體進(jìn)行試吊合格后，進(jìn)行鞍體吊裝。當(dāng)散索鞍提升高度達(dá)到要求位置時，停止起吊，并水平向內(nèi)移至纜索中心線處。將散索鞍慢慢放下，采用20t手拉葫蘆配合調(diào)整就位，直至散索鞍完全置于底座上面，此時不得松開起吊系統(tǒng)。利用全站儀等測量儀器配合定位撐架液壓千斤頂，將散索鞍調(diào)整至空纜狀態(tài)。具體吊裝作業(yè)步驟如下：`

第一步：吊具安裝。將專用吊具與散索鞍連接，起吊姿態(tài)為空纜安裝姿態(tài)。

第二步：提升、橫移。起吊提升鞍體，至設(shè)計高度后，將鞍體緩慢橫移到安裝位置上方。

第三步：下放安裝。緩慢下降鞍體，在接近底座時再核對位置，利用橫向行走系統(tǒng)及20t手拉葫蘆精確調(diào)整鞍體與底座的相對位置，使鞍體與底座安裝結(jié)合面縱橫兩個方向完全對準(zhǔn)后，緩慢下放鞍體。

第四步：姿態(tài)調(diào)整。鞍體安裝好后，利用定位撐架上的千斤頂調(diào)整索鞍傾斜角度至空纜姿態(tài)。

第五步：固定鞍體。鞍體位置調(diào)整好之后，在定位撐架上焊接撐桿固定鞍體。

3.結(jié)束語

坭洲水道橋散索鞍已順利安裝完成，根據(jù)對現(xiàn)場吊裝施工全過程分析，有以下幾方面需要注意：

（1）散索鞍體重量大，轉(zhuǎn)運(yùn)過程中要特別注意沿途狀況，所經(jīng)之地相關(guān)結(jié)構(gòu)物都要進(jìn)行相關(guān)驗算，特別是棧橋，每運(yùn)完一個鞍體都必須檢查驗收;

（2）鞍體翻身過程為風(fēng)險最大的過程，必須進(jìn)行精細(xì)化控制;

（3）因鞍體的實(shí)際重心會與設(shè)計位置有偏差以及翻身后最終的姿態(tài)與安裝姿態(tài)會有偏差，因此吊裝的吊具要滿足鞍體縱橋向及橫橋向的轉(zhuǎn)動;

（4）鞍體橫移過程中兩臺千斤頂應(yīng)盡量保持同步，減少對吊架的側(cè)向作用力，保證結(jié)構(gòu)安全;

（5）由于散索鞍姿態(tài)定位撐架剛度較大，為了適應(yīng)后續(xù)索股架設(shè)過程中散索鞍作用力的變化，在鞍體與定位撐架接觸位置加墊橡膠支墊。

【參考文獻(xiàn)】

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