京杭運河湖西航道雙浮吊整體吊裝鋼桁架施工方案及關(guān)鍵技術(shù)要點

◎熊瑞 趙曉 中交水運規(guī)劃設(shè)計院有限公司

鋼桁架橋梁安裝現(xiàn)階段主要采用拖掛法、吊裝法、支架法或兩種方法混合使用，由于京杭運河的特殊性，施工的同時必須保證通航船舶的安全，減少對通航船舶的影響，鋼桁梁現(xiàn)場拼裝完成后整體吊裝施工不僅能保證自身的拼裝質(zhì)量，加快施工進度，同時也節(jié)約了施工成本，雙機抬升吊裝也能將通航影響降低到最低限度，同時，鋼桁架橋梁在安裝過程中還能起到良好的施工效果。結(jié)合高樓橋施工實例，分析應(yīng)用當前內(nèi)河航道雙浮吊整體吊裝鋼桁架施工是航道橋梁架設(shè)的重要方法。

雙機抬吊法是結(jié)構(gòu)安裝中經(jīng)常采用的一種非常重要的吊裝方法，當出現(xiàn)以下情況時，就需要考慮采用雙機抬起法：當結(jié)構(gòu)件的重量超過一臺吊車的額定吊裝能力時，采用雙機抬吊法吊裝是一種非常重要的吊裝方法之一；在結(jié)構(gòu)件外形尺寸較大的情況下，使用單機作業(yè)，雖然一臺起重機械的額定起重量可以滿足需要，但由于起重高度或起吊幅度受到限制，構(gòu)造件翻起或立起吊裝[1]。

1.項目概述

高樓橋主橋上部采用下承式鋼桁架結(jié)構(gòu)形式，主桁架采用華倫式三角桿件體系，主梁長100m，計算跨徑98.3m，桁架總高15.0m，橋梁總寬11.0m，最高通航水位35.8m，航道凈空7m，航道寬70m，橋上最大縱坡2.48%，主橋桁梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件采用節(jié)點外全焊接連接方式，縱向連接系設(shè)計，橋架上平面設(shè)縱向連接系，十字式腹桿體系，結(jié)構(gòu)采用華倫式三角桿件體系，上平聯(lián)橫撐采用箱形桿件，包括寬400mm、厚20mm的面板和700mm的截面高度以及16mm的腹板；斜桿截面呈工字型，其中翼緣板寬400mm、厚20mm、截面高度400mm、腹板厚度14mm。橋門架及橫向連接系設(shè)計，采用工型截面、翼緣板厚16mm、腹板厚16mm的鋼桁架兩端設(shè)置橋門架。橫向連接系布置于A3、A3’、A5、A5’位置，全橋共4道，上端與上平聯(lián)橫桿焊接，下端與斜腹桿交叉點焊接。橫向連接系采用了截面高度和寬度均為400mm、板厚16mm和12mm的工字型截面桿件。上端與上平聯(lián)橫桿焊接，下端與斜腹桿交叉點焊接。高樓橋全橋桿件均為Q345q-D級橋用低合金結(jié)構(gòu)鋼，用于上弦、下弦、腹桿、上平聯(lián)、下平聯(lián)、橋門架和拼接板等部位，全橋重量590.142t。新增橋面板不在此列。主桁架在吊裝完成后，擬安裝橋面板。下承式鋼桁架能夠滿足主跨大、建筑高度小、工期短的要求，具有自重輕、跨越能力強、建筑高度小、施工速度快等特點。

2.施工方法的選擇

高樓橋設(shè)置在現(xiàn)狀京杭運河湖西航道高樓渡口南側(cè)，橋梁中心線與航道中心線交角85度。電力、通訊等桿線在附近分布較多，現(xiàn)場可利用場地有限；同時，湖西航道船舶通航量大，噸位重，航道上不宜設(shè)置支架，施工不能拖拉。因此，鋼桁架主體桿件采用工廠加工制作，運到工地進行組裝后再整體吊裝的施工方式，既能減少對正常通航船舶的沖擊，降低施工成本，又能保證鋼桁架的質(zhì)量和速度，是一種新型鋼桁架的施工方式。

3.浮吊船舶確定

根據(jù)現(xiàn)場工況、鋼桁架重量、結(jié)構(gòu)形式及航道浮吊設(shè)備市場行情等因素，經(jīng)測試浮吊組合在最佳角度（60 度）時，采用2 臺浮吊（610t+500t）進行整體吊裝，高樓橋鋼桁架重量約為590.142t，起重力滿足要求。同時，考慮到610t級內(nèi)河浮吊體積較大，為避免設(shè)備進場問題造成吊裝工期滯后，應(yīng)合理選擇航路和航道通航橋梁凈空高度。

圖1 浮吊外形示意圖

4.鋼桁架吊裝施工方案

4.1 施工準備

（1）技術(shù)準備。高樓橋鋼桁架吊裝屬于超過一定規(guī)模，危險性較大工程。因此，鋼桁架現(xiàn)場焊接組裝驗收合格后，必須在整體吊裝前編制好整體吊裝方案，并經(jīng)專家論證后，才能進入吊裝施工流程，按照論證后的吊裝方案進行吊裝。

（2）測量。在鋼桁架吊裝前，為了方便鋼桁架吊裝和定位，測量人員事先將鋼桁架的邊線和中心線放出到固定支墩頂端；同時，對誤差超過規(guī)范要求的支墩頂部高程(即鋼桁架底板高程)是否準確進行復(fù)核，以便及時調(diào)整。測量人員在吊裝鋼桁架的過程中進行了全過程的測量。

（3）吊裝作業(yè)流程。兩艘浮吊并排定位→調(diào)整船位及趴桿角度→落鉤掛穿鋼絲繩連接吊耳→同時起吊→向外慢移→起錨移位→就位安裝→松/脫鉤→退場。

4.2 吊裝準備工作

4.2.1 浮吊進場與停靠

本次吊裝選用了自帶航行動力的浮吊船，在航行中將主扒平放在浮箱上，副扒放下，隨主艇一起用浮箱拖行。船只進入待施工水域后，先進行本船停靠作業(yè)。按正常的碼頭停靠流程進行，停靠應(yīng)盡可能靠近碼頭前沿，保證停穩(wěn)。

4.2.2 吊裝水域準備

雙浮吊在吊裝水域完成組裝后，長約50m，寬約38.6m，吃水空載0.8m，滿載吃水2.2m，在浮吊停泊和吊裝區(qū)域內(nèi)，河床深度符合浮吊吃水要求。施工水域河面寬80m左右，鋼桁架安裝位置距吊裝位置30m左右。吊裝前需提前與當?shù)睾Ｊ虏块T聯(lián)系，按規(guī)定提前發(fā)布禁航通告，請海事部門在吊裝當日提前做好吊裝水域上下游的禁航工作，確保吊裝順利進行。同時，需要用兩艘小船在吊裝范圍區(qū)域內(nèi)進行逐步、網(wǎng)式摸底，探測吊裝范圍區(qū)域內(nèi)的水深。確保浮吊能夠順利起吊、轉(zhuǎn)彎、移動。安排專人密切注意吊裝當日的天氣情況，風(fēng)力6級或6級以上時停止吊裝。檢查定海神針的牢固性，保證定海神針在浮吊轉(zhuǎn)體時必須能承受水平拉力。檢查起吊所用的鋼絲繩和卸扣，發(fā)現(xiàn)有問題及時更換鋼絲繩和卸扣。

4.2.3 吊裝關(guān)鍵技術(shù)

1）浮吊穿定位。兩艘浮吊船進入施工現(xiàn)場后，先由610t浮吊進入現(xiàn)場進行錨泊定位，接著由500t浮吊進入現(xiàn)場進行定位。浮吊與浮吊之間用鋼絲繩連接，形成并排，調(diào)整好船位，利用配備的兩艘錨船進行拋擲前后八字錨，并參照本船的參數(shù)和停泊岸邊或碼頭水域的情況對錨泊長度進行調(diào)整，以最終實現(xiàn)起吊、移位、停靠等作業(yè)流程為宜。施工船舶拋錨定位后，施工標志和信號將按交通運輸部內(nèi)規(guī)顯示，船首和船尾均有專人值守。

2）吊點設(shè)置。本次吊裝采用鋼桁架下弦桿件上設(shè)8個點，合為4個點，配合吊裝的浮吊船有2艘，起吊鉤均為雙主鉤。610t浮吊雙主鉤需配備直徑為Φ100的鋼絲繩（長40m，共4根），500t浮吊雙主鉤需配備直徑為Φ100的鋼絲繩（長40m，共4根），另配備直徑為Φ70的鋼絲繩（長15m，共12根），用于兜鋼桁架下梁吊點位置，吊點位置用鋼管包裹，起保護鋼絲繩作用。配備直徑為Φ85的卸扣，共12個，用于浮吊鉤頭向下雙環(huán)與下梁雙環(huán)向上連接。吊點位置設(shè)置在底橫梁上，底橫梁用直徑Φ120的鋼管包裹，吊點使用鋼絲繩卸扣捆扎式吊裝。各吊點位置在吊裝鋼絲繩固定時，下弦桿側(cè)面各焊接一塊擋板。同時，鋼桁架空隙處要保證受力后鋼絲繩能穿過[2]。

3）試吊及起吊。吊裝作業(yè)前一定要進行試吊，既能找到準備不足的地方，又能很好的杜絕一些吊裝隱患，提高吊裝施工的安全性。對所有浮吊、吊具在鋼桁架吊裝前進行仔細檢查，確保其安全系數(shù)足夠。加強吊裝指揮人員和有關(guān)操作手之間的協(xié)作配合，協(xié)同作業(yè)。捆綁完成后試吊，待鋼桁梁和支墩完全脫離后觀察吊具、浮吊及架體變形情況。在繼續(xù)進行試吊前，確認各部件安全牢靠。

確認準備工作完成后，施工總指揮將吊運指令下達給副指揮長。接到起吊指令后，副指揮長對在卷揚機旁待命的操作手進行對講機、手勢指揮，實施起吊作業(yè)。當兩臺浮吊同時將鋼桁架離位20～30cm時，指揮長發(fā)出停止指令，所有起動裝置停止，主鉤上掛鋼桁架作二次制動，設(shè)定靜止狀態(tài)。在沒有異常情況下，啟動卷揚機，將鋼桁架緩慢吊到預(yù)定高度后，靜止不動。

4）吊裝驗算：①浮吊船吊裝能力驗收：根據(jù)浮吊船工況，其吊臂仰角60°時，610t、500t浮吊船，起吊總質(zhì)量約1015t，作業(yè)半徑12m，每艘浮吊船最大承重300t左右，鋼桁架總質(zhì)量加上動載系數(shù)小于兩艘浮吊船最大承重，故吊裝能力符合吊裝要求。②索具驗算：浮吊船主鉤均為雙主鉤，采用8點吊裝，在鋼桁架下弦桿件上設(shè)置吊點，將吊耳與索具通過脫扣進行連接。經(jīng)測算，選用規(guī)格為1670MPA、6×61+FC的直徑為100mm的鋼絲繩和8根60t的卸扣。吊索最小拉力為5500KN，超過起重重量5087.6KN的吊點，符合要求。

4.3 吊裝位移及轉(zhuǎn)體

起吊作業(yè)時，應(yīng)隨時關(guān)注起重承載器的變化，禁止出現(xiàn)承載超重。應(yīng)暫緩起升，然后按起吊作業(yè)流程進行作業(yè)。浮吊移位采用自帶動力，90度轉(zhuǎn)體時采用調(diào)整錨線長度及方向緩慢移動的方式進行。轉(zhuǎn)體時四周有專人進行指揮及時調(diào)整錨固鋼絲繩。將浮吊與碼頭之間的纜繩松放，使碼頭錨纜收縮，使浮吊遠離碼頭，至其正向外側(cè)方后，將碼頭錨纜松放，碼頭與側(cè)錨纜同時收縮，使浮吊對應(yīng)外延位置鋼桁架待停點；前后調(diào)節(jié)錨纜，使處于懸空狀態(tài)的鋼桁架端部正對著它將要安裝的底座正上方。

4.4 鋼桁架安裝就位

移位時統(tǒng)一指揮松放艉錨纜，同時收縮艏錨纜，操作時實行點動，禁止連動，保證移動時各錨纜同時上勁和平緩收放。浮吊要同步慢行，過程中要讓浮吊在需要安裝的位置上平穩(wěn)移動；前后調(diào)整錨纜，使鋼桁架懸停在支座正上方10cm處，在測量檢查安裝準確無誤后，緩慢下降到固定支座安裝位置，將吊索取下，結(jié)束本次吊裝工作。浮吊船返回指定停泊區(qū)，收回拖曳纜繩，并通知海事部門復(fù)航。

4.5 安全控制措施

（1）參加吊裝的人員一定要對本次吊裝的內(nèi)容了如指掌，做到工作任務(wù)清楚，吊裝質(zhì)量清楚，施工方法清楚，安全注意事項清楚，技術(shù)措施清楚。

（2）對所需的起重機械、機具、工具在吊裝作業(yè)前進行認真維護，保證其性能優(yōu)良、實用可靠，保證浮吊船舶的纜繩錨點牢固。

（3）安全帶、梯子或作業(yè)平臺、安全帽、安全網(wǎng)等使用的安全工具，在高空作業(yè)前應(yīng)進行檢查和維護。

（4）吊裝時要保持平衡，不能碰撞，必要時應(yīng)設(shè)置控制鎖止構(gòu)件走向的纜繩。

（5）吊裝過程中，不論何種崗位出現(xiàn)故障，均不能擅自離崗，應(yīng)立即報告指揮長[3]。

5.結(jié)語

京杭運河湖西航道是京杭運河重要干線之一，由于船舶通航流量大，無法長時間封閉航道施工，加之高樓橋鋼桁架整體吊裝施工封航時間不到4小時，因此對運河航道的通航影響較小。

鋼桁架采用整體吊裝施工，充分發(fā)揮工廠化、裝配式施工優(yōu)勢，充分保證鋼桁架結(jié)構(gòu)焊接、拼裝質(zhì)量，提高施工質(zhì)量。整體吊裝施工相對于其他施工方式而言，既縮短了大橋建設(shè)工期，又節(jié)省了建設(shè)費用。

采用自航動力雙浮吊整體吊裝，解決了吊裝時的起吊能力問題，保障了浮吊船舶在靠泊期間航道的通航寬度，最大限度地減少了吊裝對航道通航的沖擊。

浮吊之間由于水的特性，可以自動對吊力進行平衡。當一艘浮吊受力過大時，受力程度由另一艘浮吊在水的浮力作用下自行分擔(dān)。

此次成功整體吊裝高樓橋鋼桁架，對雙浮式吊裝鋼桁架整體受力的可行性進行了驗證，從實際技術(shù)應(yīng)用上為今后更大跨度跨河、跨航道橋梁吊裝施工提供了更好的參考和借鑒。