南京五橋索塔鋼殼吊裝運輸及拋錨定位研究

陳 平

(南京市公共工程建設中心，江蘇 南京 210019)

1 工程概況

南京五橋創新性采用縱向鉆石型鋼—混組合塔，標準節段高度4.8 m，其中最大節段縱橋向寬14.5 m，橫橋向寬約13.8 m。

鋼殼部分為雙壁異形箱型結構，雙壁間距1.2 m，由內外鋼壁板、豎向加勁肋、水平加勁肋、水平角鋼、豎向角鋼、焊釘組成。外側鋼壁板標準厚度為14 mm，內壁板標準厚度為6 mm。最復雜的下塔柱標準斷面見圖1[1]。

作為大節段鋼結構，不僅體積大，而且重量重，在長江上吊裝運輸及拋錨定位難度高，風險大，本文主要針對這一全過程進行分析研究。

2 吊裝運輸分析

2.1 廠內運輸

除平穩安全的將超大超重鋼殼節段運輸至碼頭，更重要的是防止鋼殼節段變形。經分析，采用2臺液壓運梁平車并排方式同步并聯運送，針對最重的中塔ZT1和邊塔BT1節段，節段底部支撐腿間增設抬梁保證其運輸平穩安全。

2.2 裝船準備工作

1)根據鋼殼節段結構特點以及重量、重心分布，確定吊點位置，并設計特制框式吊具，采用碼頭800 t門吊配合進行吊裝，見圖2。

2)編制配載圖：根據鋼殼重心、支撐點及船舶的受載重心情況，編制配載方案，并在甲板上標明擺放點、防止在裝運過程中發生傾斜，造成運輸安全隱患，見圖3。

2.3 吊裝裝船

1)吊裝前，先復核運輸船的支墩位置，保證支撐墩支撐于節段壁板角部，利用水準儀對支撐墩進行調平，保證各支撐點支撐穩固。

2)為防止運輸過程中損傷壁板坡口，在節段壁板底部設置專用的支撐。

3)按照設計圖要求連接好吊耳，擰緊螺栓。采用800 t門吊，利用框式吊具吊裝節段，避免節段壁板受水平力而導致壁板側向變形。框式吊具下采用4根直徑50 mm，長度為3 m的循環鋼絲繩吊裝，單根鋼絲繩可承35 t重量，吊耳處采用55 t卸扣，保證承載力需要。

4)吊耳及框式吊具計算分析采用ANSYS軟件，建立有限元模型，計算結果如圖4所示，均可滿足吊裝安全的需要。

其中，吊耳及吊點處節段的等效應力最大約277 MPa，為局部應力，位置在吊耳銷孔及上排左右兩側高強螺栓連接處附近。

框式吊具吊裝最重節段時的等效應力最大約為267 MPa，主要集中于吊耳銷孔兩側的局部范圍。

同時，針對下塔柱節段進行吊裝分析，吊點選擇在較厚的中間鋼殼靠近角點位置，考慮鋼殼的自重和鋼筋重量。

由圖5分析可知，最大位移為豎向位移4.126 mm，滿足要求；鋼殼應力較小，吊點處應力較大，為172 MPa，滿足要求。

2.4 綁扎固定

2.4.1捆扎方法

根據鋼殼尺寸及重量，選用適裝船舶，根據裝載和卸船順序編制配載圖和捆扎固定方案，確定捆扎流程，形成完整的最終方案。

捆扎工具與鋼殼不能直接接觸，一般接觸、受力小的地方墊1層～2層橡皮；受力略大的地方需在橡皮上再放一層10 mm～20 mm木板；受力較大者，還需增加一層3 mm～7 mm的鋼板。

2.4.2捆扎加固

1)裝船支墊：用10 mm～20 mm厚的薄木板襯墊，放置于鋼塔節段支架與船舶貨艙甲板之間，以增大支架與船舶貨艙甲板間的摩擦力，防止大件位移，減少船舶裝載總高度，增加船舶穩性。

2)運輸裝載：裝載時，根據配載示意圖，將裝載船舶系固于指定裝載位置，由吊裝人員將鋼塔節段吊到船艙指定位置的支架上；待吊裝鋼絲繩不受力后，對船舶吃水進行全面檢查，并認真做好吃水記錄；如船舶有縱、橫傾現象，對節段做適量位移調整，確保船舶處于正浮狀態，再進行加固。

3)裝載完畢，在節段支架的前后左右分別用工字鋼襯檔支襯定位，并將工字鋼牢固焊接于載貨甲板上，確保節段和船體固定為一體。

4)捆扎加固：為防止運輸途中船舶搖擺，使用鋼絲繩、螺絲、卸扣等將鋼殼緊固于船舶甲板上，保證節段與船體固定為整體。

3 現場拋錨定位

3.1 拋錨前的準備工作

1)認真查閱資料，了解拋錨范圍內各類條件等對船舶操作的影響。進入橋位拋錨范圍前，利用雷達、望遠鏡瞭望，觀察橋位拋錨范圍內的其他船舶通行情況。

2)抵達橋位拋錨范圍前應停車、換向、倒車啟動試驗，以防長時間航行，主機出現故障；同時檢查錨機液壓并預熱等。

3)控制船速，鑒于施工為滿載狀態，拋錨余速應低于1節。

4)設置一定區域的禁航水域，并且在禁航水域外的來船方向設置一艘海事執法船進行巡航執勤。

3.2 船舶定位方式

1)船舶進入施工水域，調順船身，距吊點外側30 m，緩慢上行。當船駛過大橋約200 m后停車淌航。若船速過快，微倒右車，待船無前進速度后，拋下左錨，錨到水底后，微倒右車，船有后退速度后，邊松錨鏈邊緊鏈，確認錨已抓入水底后，停車利用流水后退淌航；待船距大橋約50 m時，進車右微舵上行，將船舶定位于大橋內側30 m、大橋上200 m處，拋下右錨，錨到水底后，微倒左車，船有后退速度后，邊松錨鏈邊緊鏈，確認已抓入水底后，停車利用流水后退淌航；待船距大橋約50 m，微倒車同時松左右錨錨鏈，讓船繼續后退，當船艏退過大橋10 m后，扎緊左右錨，艏八字錨完成。

2)船艏退至大橋下10 m后，用舵保向，利用機動小艇將左艉錨運至吊點外側30 m、下100 m處拋下，利用艉錨機或卷揚機絞緊左艉錨，讓左艉錨抓入水底，左艉錨即完成；用同樣的方法完成右艉錨拋錨，艉八字錨拋錨即完成。

3)左右艉錨成功完成后，同步慢鉸左右艏錨，緩慢松左右艉錨，讓鋼塔節段、塔柱重心與橋上吊點在同一橋梁直線上，若節段、塔柱重心、與吊點左右有誤差，松緊左右不同錨鏈微調，利用GPS精確定位，確保節段、塔柱重心與吊點不超過50 cm，定位即完成。

4)落潮流錨泊定位過程[2]。

船舶沿塔邊上駛，艉過約60 m時，拋下艏錨，操縱船舶緩速后退，利用錨艇控制船位，始終保持艏艉中心線與中塔軸線平行，艏錨送出約80 m錨鏈，拋下艉錨，絞艏錨鏈，松艉錨纜，艉錨纜送出約40 m時，使艏艉錨鏈(纜)均受力，停松絞，使船位穩定，利用拋錨艇送出1號、2號、3號、4號錨及錨纜，送出錨纜長度均約150 m，各錨纜分別與船舶艏艉線保持約45°夾角，分別收絞1號、2號、3號、4號錨纜，調整船位至適合鋼殼吊裝位置。

5)定位船輔助定位。

提前考慮風速、水流速較大時的拋錨控制方案，在運輸船舶自身動力拋錨定位確有困難時，可增加一艘500P拖輪輔助定位。

風速、水流速過大時則停止拋錨作業。

4 結語

通過對吊裝運輸全過程的分析，明確了廠內運輸、裝船準備、吊具準備、吊點確定，并對受力和變形進行計算，以及捆綁固定等一系列關鍵工序，確保了吊裝運輸的有效性。

加強拋錨定位前準備工作，確定適合南京五橋施工現場的拋錨定位方式，為索塔鋼殼的準確安全吊裝奠定基礎。