水岸連接大跨度鋼引橋水上安裝技術研究

秦季冰

（中交三航局第三工程有限公司，江蘇 南京 210000）

1 工程概況

本工程碼頭2 個泊位船岸連接均采用60.0m×4.5m（長×寬）鋼引橋與后方墩臺連接；后方墩臺之間的連接采用36.0×4.0m（長×寬）、48.0×7.0m、45.0×7.0m、46.6×7.0m、46.9×7.0m、18.0×4.0m、12.0×4.0m、24.0×4.0m 八種鋼引橋。

60.0m×4.5m 鋼引橋主桁架選用空腹拱桁式焊接結構，兩端橫梁采用32a 雙工字鋼結構，中橫梁及縱梁采用32a 單工字鋼結構；上下平聯斜桿均采用單工字鋼結構，鋼引橋一端采用滾輪支座，另一端采用弧形支座，其立面圖如圖1，跨中結構斷面圖如圖2。60.0m×4.5m 主桁架施工應設置預拱度40mm,其拱應作成平順曲線。鋼引橋在使用期內應注意定期檢查和維修保養。本次安裝工程吊裝地理位置形式復雜，2 座60m鋼引橋一端位于躉船上，一端位于岸上轉運站，且60m 鋼引橋單件重達95t，涉及的人員、機械、設備較多，吊裝難度較大。

圖1 60m 鋼引橋立面圖

圖2 60m 鋼引橋跨中斷面圖

2 工程特點

2.1 自然條件

荊州港李埠港區一期綜合碼頭工程碼頭區域位于長江子堤南側河岸區，陸域區位于長江子堤北側耕地地范圍內。場地地形起伏較大，由北至南呈“”型展布。勘察期間，碼頭 區 域 高 程39.65～40.12m，陸域區地面高程37.07～40.29m。

表層地質如下：①1 層素填土人工堆積層（Qm1）。該層主要于陸域區西北部分布，厚2.20～7.80m。①2 層素填土人工堆積層（Qm1）。該層主要分布于碼頭區域及陸域區大部分場地，厚0.30～2.00m。②層粉質粘土夾粉土第四系全新統沖積層（a1）。該層于碼頭區域及陸域區大部分場地分布，厚0.70～3.20m。③層粉砂夾粉土第四系全新統沖積層（）。該層于碼頭散貨泊位前方轉運站及棧橋分布，厚1.30m～2.90m。

2.2 施工方案選擇

2.2.1 施工難點。本工程共計44 座鋼引橋，其中2 座60m鋼引橋一端位于躉船上，一端位于岸上轉運站，吊裝地理位置形式復雜，且60m 鋼引橋單件重達95t，后方陸域部分單件重量超過30t 的鋼引橋多達9 座，還有一座45m鋼引橋橫跨長江子堤，整體吊裝難。

2.2.2 方案比較。前期根據對60m鋼引橋吊裝位置的實地考察，提出了兩種吊裝方案。第一種為陸上一臺500t、一臺350t 汽車吊接力抬吊施工，第二種為水上浮吊船一次性整體吊裝。經過多次的實地勘察及分析，綜合比較兩種方案的優缺點如下：（1）鋼引橋岸側平臺寬度為28m，鋼引橋整體伸出平臺42m，如果選擇陸上安裝，在選用500t 汽車吊的情況下也需要在平臺外側10m 處搭設臨時擱置平臺，用于鋼引橋的臨時擱置換吊點，整體的風險系數較大，且平臺外10m處為岸坡護角，底部均為淤泥，更增加了風險系數。（2）上游側鋼引橋一側為原碼頭部分，岸坡向岸側縮進，場地較小，無法停350t 吊車，導致2 臺吊車均需停靠在下游側進行吊裝，旋轉作業容易相互影響，風險系數大。（3）經過我方多方咨詢，結合現場鋼引橋安裝時間，我方聯系到1 艘800t 浮吊船在安裝時間節點會經過我方安裝區域，可以利用船機調遣的孔隙進行安裝施工。綜上所述，60m鋼引橋采用陸上接力抬吊的可行性不高且安全風險較大，因此最終選擇采用800t 浮吊船進行水上整體吊裝。

3 施工技術方案

3.1 施工流程

60m鋼引橋安裝工藝流程如圖3 所示。

圖3 60m 鋼引橋安裝工藝流程圖

3.2 鋼引橋安裝

3.2.1 進場檢查。鋼結構進場前按構件明細表核對構件的材質、規格及外觀質量，查驗零部件的技術文件（合格證、試驗、測試報告以及設計文件、設計要求、結構試驗結果的文件），所有構件必須經過編號、分類、數量統計等檢查，全部達到要求，方可允許進場。進場后，鋼構件的堆放要下鋪設墊木，按種類、型號、吊裝順序編號分區放置，并由專人監管。

3.2.2 準備工作。鋼引橋安裝場地施工前對原地面進行整平碾壓密實，在現場搭設制作平臺，對需要安裝的混凝土結構進行強度檢測。

鋼引橋在現場必須碼放整齊，鋼引橋底下必須墊枕木，按照排架尺寸放置相對應的鋼引橋。在現場進行各結構段的焊接拼裝，焊接拼裝方案同場內制作方法。拼裝完成后進行橋面系花紋鋼板的鋪設，完成后開始統一進行吊裝。對于部分影響鋼引橋螺栓安裝及吊裝的花紋鋼板在鋼引橋吊裝完成后再進行安裝。

正式安裝前，項目部組織業主、監理、設計、船機設備操作人員、現場安裝工人進行了多次研討，就安裝過程中出現的各類問題進行了探討，并提出了建設性的意見，經過共同商議確定了最終的安裝方案。

正式起吊前，項目部組織設備對鋼引橋進行了試吊，鋼引橋起吊至離地面1m 時，觀察鋼引橋的起吊偏位情況，設備和吊物有無異常情況，停滯30 分鐘沒有問題后，再開始正式起吊。鋼結構安裝前應對鋼引橋進行檢查，檢查要求如表1 所示。

表1 鋼結構安裝前檢查要求表

對不滿足設計要的要及時進行調整，調整到位后方可進行安裝。

3.2.3 60m 鋼引橋吊裝。60m 鋼引橋在2#轉與1#、3#轉運站之間的場地上進行拼裝，拼裝完成后等待躉船到位后開始安裝。

首先60m 躉船就位，75m 躉船向岸側移動至水位邊，將60m鋼引橋橫向轉運至岸坡前沿，800t 浮吊船向岸側靠攏，將上游側60m鋼引橋吊運出來。如圖4 所示。

圖4 60m 鋼引橋吊運示意圖

起吊時在鋼引橋的兩端分別掛四根纜風繩，四個人分別拉住兩根纜風繩，控制起吊后的穩定，之后將鋼引橋緩緩旋轉至與浮吊船背架平行，此后將纜風繩系在800t 浮吊吊臂上進行加固。然后800t 浮吊船向江側退，使鋼引橋移出躉船范圍，之后浮吊船向上游移動至安裝位置，再向岸側移動至就位處進行鋼引橋安裝。移運示意圖如圖5 所示。

圖5 60m 浮吊船移運剛引橋示意圖

鋼引橋開始起吊速度一定要慢，由指揮人員統一指揮。為了保證安全，人員不能站在鋼引橋的正下方。

當鋼引橋整體移至安裝就位處上方時，浮吊船定位開始就位鋼引橋，鋼引橋的整體下落的速度控制在1m/min 之內，在鋼引橋的兩側墩臺及躉船上上四名安裝工，準備安裝鋼引橋。

安裝技術人員配備對講機，鋼引橋下落時隨時提供信息給指揮吊裝人員，在距離轉運站前方兩米處停止下落，此時兩名安裝工人分別在兩側拉緊纜風繩，穩定后浮吊船帶著鋼引橋緩慢整體向轉運站移動，待鋼引橋進入轉運站后，立即將錨鏈通過手拉葫蘆與鋼引橋端部連接，利用手拉葫蘆將鋼引橋拖至弧形支座內就位，拉緊手拉葫蘆后，將錨鏈與墩臺上錨環連接。在臨時加固完成后，浮吊船繼續下放鋼引橋，鋼引橋下落速度控制在1 米/分鐘，在躉船上上2 名安裝工，待鋼引橋完全下落至躉船上后及時將錨鏈與鋼引橋連接固定。（圖6）

圖6 60m 鋼引橋安裝示意圖

上游60m 鋼引橋安裝完成后，以同樣的方法將下游60m 鋼引橋移出躉船范圍，之后等待75m 躉船就位，就位完成后按照上述安裝方案完成下游60m鋼引橋安裝。

3.2.4 檢查驗收。在鋼引橋吊裝完成后，應對鋼引橋的水平度、跨中垂直度，側向彎曲、軌距等進行仔細的檢查驗收，并做好詳細的檢查驗收記錄。

4 設備選擇及驗算

4.1 設備選擇

60m 鋼引橋單件重量為94.19t，因跨度大，重量重，數量僅2 座，且為水上安裝，考慮到作業面有限，因此選擇800t 浮吊船進行水上安裝，根據800t 浮吊船性能參數，在背架55°的情況下，副鉤起重量為250t，工作幅度48m，起重凈高54m。鋼引橋在躉船外側安裝，吊點距躉船外邊距離為1/2*60+14=44m。兩側吊點距兩端18m，根據起吊時鋼絲繩與鋼引橋夾角53°計算起吊高度為24.841+（42.6-29）（實時水位高差）=38.441m。根據浮吊船性能起重量250t＞94.19t，工作幅度48m＞44m，起重凈高54m＞38.441m，可以滿足60m鋼引橋的安裝。

4.2 鋼絲繩驗算

鋼絲繩選用[G]為1770Mpa 的6×37+FC 纖維芯鋼絲繩，安全系數K 取5.0，鋼引橋最大自重為94.19t，吊裝方式采用捆綁吊裝。選用800t 浮吊船安裝，考慮到60m鋼引橋兩端擱置面標高不一致，因此考慮極限狀態下只有江側兩根鋼絲繩受力,鋼絲繩與構件夾角為53°。

江側兩根鋼絲繩受力：

式中D為鋼絲繩直徑單位mm；

K'為某一類別鋼絲最小破斷拉力系數，這里去0.33；

R0為鋼絲繩公稱抗拉強度，單位MPa，這里為1770MPa。

則破斷拉力F0=373.8t＞294.8t，滿足要求。

因此，60m鋼引橋采用繩徑80mm鋼絲繩。

吊裝60m 鋼引橋吊點距兩端18m，選擇長度不低于20m鋼絲繩。

4.3 吊耳驗算

4.3.1 計算參數

表2

4.3.2 計算示意圖（圖7）

圖7 吊耳示意圖

4.3.3吊耳驗算

（1）吊耳豎向荷載：Fv=K×Fk=1.65 ×58.96=97.2 84kN；

（2）吊耳橫向荷載：FH=Fv×tanα=97.284×tan16°=27.896kN；

（3）吊索方向荷載：FL=Fv/cosα=97.284/cos16°=101.204kN；

（4） 徑向彎矩：M=FH×(L-R)=27.896×(0.3-0.12)=5.021kN·m；

（5）吊耳板吊索方向的最大拉應力：σL=FL/ (S(2R-D))=101.204×103/ (30×(2×120-80))=21.084N/mm2≤[σ]=134.4N/mm2。

滿足要求！

（6）吊耳板吊索方向的最大剪應力：τL= FL/(S(2R-D))=101.204×103/ (30×(2×120-80))=21.084N/mm2≤[τ]=80.6N/mm2

滿足要求！

（7）吊耳板角焊縫應力校核：

角焊縫面積：A=LDP×S=450×30=13500mm2

角 焊 縫 的 拉 應 力 ：σa= Fv/A=97.284 ×103/13500=7.206N/mm2

角 焊 縫 的 剪 應 力 ：τa= FH/A=27.896 ×103/13500=2.066N/mm2

角焊縫的彎曲應力：σab=6M/ (S×LDP2)=6×5.021×106/(30×4502)=4.959N/mm2

組合應力：σ=((σa+σab)2+4τa2)0.5=((7.206+4.959)2+4×2.0662)0.5=12.848N/mm2≤[σ]=134.4N/mm2

滿足要求！

5 結論

依托李埠港項目60m鋼引橋浮吊安裝工程，筆者通過工程特點分析、安裝工藝研究和理論驗算，得出：采用浮吊安裝可提高類似水岸連接大型鋼引橋安裝的可靠性，簡化安裝工藝，為工程的順利進行提供保障，給類似項目提供借鑒參照。