JQ160-40架橋機(jī)在蝶式高樁碼頭構(gòu)件安裝中的應(yīng)用

◎ 何劍 中交第四航務(wù)工程局有限公司

高樁梁板碼頭上部預(yù)制構(gòu)件的安裝，長(zhǎng)期以來基本上是依賴于大型浮吊安裝。傳統(tǒng)起重船海上安裝方法因海上安裝作業(yè)受天氣、風(fēng)（涌）浪等因素影響大，其安裝施工安裝精度差、施工進(jìn)度慢且安全隱患多。而水工結(jié)構(gòu)“水轉(zhuǎn)陸”施工是水工施工近年來采用的施工思路。在公路、鐵路等工程建設(shè)中構(gòu)件安裝使用架橋機(jī)是十分成熟的工藝，架橋機(jī)是支承在橋梁結(jié)構(gòu)上，可沿縱向自行變換支承位置，用于將預(yù)制橋梁梁體安裝在橋墩指定位置的一種專用起重機(jī)，是橋梁預(yù)制安裝法使用最多的起吊設(shè)備[1]。本文結(jié)合項(xiàng)目施工工藝，給出架橋機(jī)安裝預(yù)制構(gòu)件施工方案，有效避開海上施工風(fēng)險(xiǎn)，有效加快施工進(jìn)度并提高安裝精度。

1.工程概況

惠州港荃灣港區(qū)荃美石化碼頭項(xiàng)目為高樁梁板式碼頭，平面采用蝶式布置。泊位主要由作業(yè)平臺(tái)、系纜墩、引橋和人行板橋組成。泊位通過引橋與后方道路連接，包括垂直碼頭前沿線的主引橋和平行碼頭前沿線的支引橋。碼頭上部結(jié)構(gòu)采用橫梁及空心板結(jié)構(gòu)，下橫梁高1.3m，上橫梁高1.15m；引橋上部結(jié)構(gòu)采用預(yù)應(yīng)力空心板，梁高1.0m，每跨引橋由8塊空心板組成；其上為現(xiàn)澆面層，厚度為150mm。預(yù)制構(gòu)件共1166件，其中邊梁88件（15.85t/件）尺寸（m）：7.2×0.8（0.6）×1.1；縱梁232件（14.05t/件）尺寸（m）：7.2×1.0（0.6）×1.1；管架梁7件（19.8t/件）尺寸（m）：7.2×1.0×1.1；預(yù)制面板576件（11.3t/件）尺寸（m）：3.5×3.07（2.32）×0.3；預(yù)應(yīng)力空心板263件（41.15t/件）尺寸（m）：14.8×1.495（1.49）×1.0。

2.施工工藝

2.1 碼頭結(jié)構(gòu)整體施工流程

碼頭結(jié)構(gòu)整體施工流程為PHC樁施打→鋼棧橋（平臺(tái)）搭拆→嵌巖樁施工→現(xiàn)澆樁帽（橫梁）施工→JQ160-40架橋機(jī)安拆→安裝下橫梁（預(yù)應(yīng)力空心板）→現(xiàn)澆節(jié)點(diǎn)→安裝縱梁→安裝面板→現(xiàn)澆面層→附屬設(shè)施施工。

圖1 鋼棧橋平面布置圖

2.2 鋼棧橋搭設(shè)方案及施工

搭建鋼棧橋作為連接岸邊和碼頭作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的施工通道和臨時(shí)施工平臺(tái)結(jié)構(gòu)形式為鋼管樁+樁頂分配梁+貝雷梁+鋼橋面系結(jié)構(gòu)。鋼棧橋位于1#引橋北側(cè)，整體結(jié)構(gòu)由岸側(cè)延伸至碼頭轉(zhuǎn)向墩處，在轉(zhuǎn)向墩處分別由南、北向延伸至1#系纜墩和14#系纜墩，全橋約9115.8m2，長(zhǎng)1061m；全幅標(biāo)準(zhǔn)寬度為8m，橋面局部考慮后期混凝土澆筑、架設(shè)泵車、預(yù)制構(gòu)件運(yùn)輸與安裝等加寬至12m，鋼棧橋排架間距主要為12m，局部為3m，每排架樁基間距為3.2m；鋼棧橋?yàn)棣?29×7mm鋼管樁+2I32a分配梁+貝雷梁+I20a分配梁@30cm+10mm橋面板；棧橋兩側(cè)布置欄桿，高度1.2m，踢腳板高度30cm，電纜槽布置于欄桿外側(cè)，棧橋整體結(jié)構(gòu)標(biāo)高為+5.5m。采用“釣魚法”進(jìn)行施工，鋼棧橋施工順序由1#引橋開始，由岸側(cè)向海側(cè)施工，達(dá)到轉(zhuǎn)向平臺(tái)后先由北向南施工至1#系纜墩，結(jié)束后回到轉(zhuǎn)向墩由南向北施工至14#系纜墩完成整個(gè)鋼棧橋施工。

結(jié)合計(jì)算手冊(cè)，貝雷梁采用允許應(yīng)力法進(jìn)行計(jì)算，其他結(jié)構(gòu)采用極限承載力法進(jìn)行檢算[2]。人群、欄桿等結(jié)構(gòu)按照鋼棧橋的自重的1.05倍選取；荷載組合系數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)組合：1.0×自重+1.0×活載（貝雷梁軸力、剛度計(jì)算）、基本組合：1.3×自重+1.5×活載（強(qiáng)度、穩(wěn)定性計(jì)算）選用MidasCivil進(jìn)行整體建模計(jì)算，鋼管樁底部為固結(jié)，上下分配梁之間全部為鉸接，即上層分配梁的彎矩不傳遞至下層分配梁[3]。選擇最不利跨徑進(jìn)行驗(yàn)算，計(jì)算模型如圖2所示。

圖2 鋼棧橋整體驗(yàn)算模型圖

結(jié)合地質(zhì)進(jìn)行，對(duì)嵌固點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算，嵌固點(diǎn)計(jì)算引用規(guī)范計(jì)算[4]。根據(jù)計(jì)算結(jié)果表明棧橋結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性滿足規(guī)范要求，且鋼棧橋限速為15km/h。

2.3 JQ160-40架橋機(jī)安拆

本項(xiàng)目架橋機(jī)擬采用JQ160-40（1臺(tái)）安裝碼頭預(yù)制構(gòu)件。架橋機(jī)安拆流程：陸地裝組件→安裝支腿總成→安裝主梁→安裝平車→安裝天車→安裝附件→安裝電器→安裝監(jiān)控→調(diào)試→驗(yàn)收→整機(jī)調(diào)試→驗(yàn)收→檢驗(yàn)→試吊裝→投入使用→完工拆除。

架橋機(jī)第一次安裝在安裝點(diǎn)1，采用整體拼裝抬吊模式，鋼棧橋?qū)?2m，此處為加寬處，可以在加寬處臨時(shí)擺放主梁、中支腿、前支腿等安裝部件，安裝時(shí)，履帶吊站在靠近預(yù)制梁安裝區(qū)，正對(duì)吊裝位置，等引橋部分梁板安裝完成后，在引橋尾端橋面拆除，拆除點(diǎn)足夠?qū)挘颂幤脚_(tái)也是加寬處理，并且屬于交叉口，前方已經(jīng)預(yù)制完成。足夠架橋機(jī)拆除以后，部件臨時(shí)擺放，安拆區(qū)域如圖3所示。

圖3 設(shè)備安裝區(qū)域圖（總圖左1、安裝點(diǎn)1左2、安裝點(diǎn)2左3）

再在安裝點(diǎn)2安裝，拼裝步驟基本相同，此處已經(jīng)預(yù)制完成，預(yù)制引橋橋面12m，鋼棧橋?qū)?m，組成一片長(zhǎng)約48m，寬20m的平臺(tái)，可滿足安裝拆除要求。等引橋架設(shè)完成后，再移機(jī)至安裝點(diǎn)2，最后在安裝點(diǎn)2位置進(jìn)行拆除。最后組織運(yùn)輸車輛進(jìn)場(chǎng)，裝車、退場(chǎng)。JQ160-40架橋機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 JQ160-40架橋機(jī)主要技術(shù)參數(shù)

2.4 JQ160-40架橋機(jī)各部件介紹

JQ160-40架橋機(jī)總長(zhǎng)66m，本項(xiàng)目安裝梁板只需要4節(jié)主梁，共48m，每節(jié)主梁重6.5t，兩幅主梁中心距為5.5m；設(shè)有2臺(tái)起升能力為80t+80t的起重天車；支承部分由前總成、中支腿總成和2組反托行走機(jī)構(gòu)及后支腿組成；電控柜設(shè)置在主梁尾部。主梁結(jié)構(gòu)為兩根，主梁頂面設(shè)有天車軌道，采用同一高強(qiáng)度截面。架橋機(jī)整機(jī)外觀及主梁結(jié)構(gòu)見圖4。

圖4 架橋機(jī)整機(jī)外觀（上）及主梁結(jié)構(gòu)（下）圖

前支腿固定在主梁前下端，在工作時(shí)隨主框架一起移動(dòng)并滿足工況所需的功能要求，前支腿主要由壓板、橫梁、伸縮套、油缸、液壓系統(tǒng)組成，前支腿總成見圖5（左一）。中支腿安裝在中支腿橫移雙路軌上面，在工作時(shí)隨主框架一起移動(dòng)并滿足工況所需的功能要求，中支腿主要由壓板、橫梁、行走機(jī)構(gòu)組成，中支腿總成見圖5（左二）。頂升機(jī)構(gòu)主要由支架、頂升油缸、液壓系統(tǒng)等組成，用于輔助支腿軌道轉(zhuǎn)換。架橋機(jī)設(shè)置有2臺(tái)起重天車及縱向行走小車，起重天車結(jié)構(gòu)見圖5（左三）。

圖5 前支腿總成（左一）、中支腿總成（左二）、起重天車結(jié)構(gòu)（左三）圖

整機(jī)液壓系統(tǒng)按功能不同分成各支腿液壓系統(tǒng)，支腿較簡(jiǎn)單，手動(dòng)控制，操作方便，起動(dòng)平穩(wěn)。架橋機(jī)電氣系統(tǒng)主要由配電系統(tǒng)、起重天車控制系統(tǒng)等組成，可進(jìn)行按鈕操作或遙控操作，操作簡(jiǎn)單方便。

2.5 構(gòu)件運(yùn)輸及安裝流程

預(yù)制構(gòu)件安裝工藝流程：施工前準(zhǔn)備工作→物資、設(shè)備、人員進(jìn)場(chǎng)→架橋機(jī)拼裝→架橋機(jī)驗(yàn)收、試吊、取證（預(yù)制梁梁運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)）→架橋機(jī)過孔→架橋機(jī)喂梁（支座安裝并驗(yàn)收合格）→架橋機(jī)橫向移動(dòng)、定位、落梁→預(yù)制梁橫向鋼筋的連接、縱向連接→下一跨預(yù)制梁的安裝。

預(yù)制梁運(yùn)輸均考慮由運(yùn)梁車從鋼棧橋通行，運(yùn)輸采用2臺(tái)大功率、大噸位的DYLC160型運(yùn)梁車（性能參數(shù)詳見表2），以預(yù)制廠的道路及鋼棧橋（橋面寬8m）為運(yùn)梁通道。施工過程中運(yùn)梁通道應(yīng)及時(shí)進(jìn)行維護(hù)，運(yùn)梁前進(jìn)行仔細(xì)地檢查，確保滿足運(yùn)梁車的通行要求，通道縱坡不大于5%，橫坡不大于3%。

表2 運(yùn)梁車參數(shù)表

架橋機(jī)在要架梁的主線橋上，鋼棧橋與要架主線橋間隔20cm，可將路軌直接平鋪到鋼棧橋上，要在鋼棧橋上預(yù)留車輛通道，路軌可以鋪到鋼棧橋的一半，預(yù)留4米寬作為車輛通道（詳見圖6），運(yùn)梁至架橋機(jī)下方，用架橋機(jī)起吊后，橫移至架梁部位進(jìn)行預(yù)制梁安裝。

圖6 移動(dòng)預(yù)制梁至待架跨內(nèi)位置

為增強(qiáng)梁的穩(wěn)定性，防止預(yù)制梁在運(yùn)輸過程側(cè)翻應(yīng)根據(jù)梁高、運(yùn)梁車尺寸制作運(yùn)梁固定架使預(yù)制梁運(yùn)輸過程中，梁與運(yùn)梁車結(jié)合為一體。運(yùn)輸過程在預(yù)制梁的兩側(cè)用手拉葫蘆拉住固定于運(yùn)梁車上，防止運(yùn)梁過程中預(yù)制梁上下跳動(dòng)影響運(yùn)梁安全。固定架采用厚20mm的鋼板焊成Ⅱ型，并與車體焊接牢固。

運(yùn)梁車裝梁時(shí)，預(yù)制梁重心應(yīng)落在臺(tái)車縱向中心線上，偏差不得超過20mm。預(yù)制梁落在運(yùn)梁車上時(shí)，預(yù)制梁與臺(tái)車支承間應(yīng)墊硬木板或膠皮，以便保護(hù)預(yù)制梁混凝土和防止滑動(dòng)。

為防止運(yùn)輸過程中因顛簸造成位移，裝車后必須進(jìn)行捆扎緊固。采用φ19.5毫米的鋼絲繩2副，5噸手拉葫蘆4只捆扎緊固。護(hù)角墊在鋼絲繩與梁體接觸處，保護(hù)梁體不受損傷，梁體與車體之間用硬木（枕木）支墊。

2.6 架橋機(jī)過孔

架橋機(jī)過孔前必須全面檢查架橋機(jī)各部位，確認(rèn)完好無故障才能準(zhǔn)備過孔，若在上孔架設(shè)完畢后過孔，上孔預(yù)制梁必須相互連接，本文以過最大孔15米孔為例進(jìn)行說明。

首先將架橋機(jī)尾支腿頂起，收回后反托，用后縱移桁車將后反托吊起前移至離中支腿約8米處，打開后反托油頂，使后反托受力后，松開中支腿總成與主梁壓板連接，頂升后反托、前支腿油缸，使中支腿總成脫離主梁，用前縱移桁車吊起中支腿（附帶軌道12m），主梁盡量保持在同一水平面上，啟動(dòng)前縱移桁車帶著中支腿總成前移，直至中支腿與前支腿之間的距離達(dá)到2米長(zhǎng)位置時(shí)停止前移（中支腿和后反托之間距離保持26米），中支腿總成就位后，下部用枕木墊實(shí)（枕木搭成井字形，最高不能超過3層）并確認(rèn)其穩(wěn)固，鋪墊路軌使中支腿路軌保持水平，同時(shí)收回前支腿油頂和后反托油頂，直至主梁坐落在中支腿反滾輪組上，注意保持架橋機(jī)主梁處于水平狀態(tài)。待主梁落實(shí)、穩(wěn)定后，徹底收回前支腿并附帶路軌。

2.7 架橋機(jī)安裝預(yù)制構(gòu)件

架橋機(jī)至架梁狀態(tài)，預(yù)應(yīng)力空心板長(zhǎng)14.8m，加上車身長(zhǎng)，約20m，兩縱移桁車可直接掛鉤前后端同時(shí)起吊。

運(yùn)梁車將預(yù)制梁沿架橋機(jī)主梁中心線方向運(yùn)至架橋機(jī)尾部（也可通過架橋機(jī)橫移對(duì)準(zhǔn)砼預(yù)制梁中心線，此時(shí)小車位于桁車梁中心位置，避免偏載），前端運(yùn)到架橋機(jī)中支腿后部最近距離處（1#小車正下方）。1#、2#小車吊具位于預(yù)制梁吊裝（孔）位置，捆起梁體前后端起吊預(yù)制梁。捆梁時(shí)預(yù)制梁底部與鋼絲繩應(yīng)上好護(hù)角，以保護(hù)梁體及鋼絲繩免遭破壞，之后可起吊。待1#、2#起吊高度可以安全通過中支腿上平面時(shí)，停止起吊。同時(shí)啟動(dòng)1#、2#縱移桁車，同步向前縱移。安裝預(yù)制梁就位可由起重小車橫移、整機(jī)橫移、縱移桁車微量縱移等幾種動(dòng)作分別調(diào)整而實(shí)現(xiàn)。

3.結(jié)論

JQ160-40架橋機(jī)在本項(xiàng)目構(gòu)件安裝中的成功應(yīng)用可以得出這樣的結(jié)論：

（1）JQ160-40架橋機(jī)在蝶式高樁碼頭構(gòu)件安裝是成功的，技術(shù)上是可行的。

（2）架橋機(jī)安裝預(yù)制構(gòu)件可顯著提升安裝的效率，有效保證構(gòu)件安裝的施工安全和質(zhì)量，對(duì)縮短工期有利。

（3）具有推廣價(jià)值，可供應(yīng)類似碼頭結(jié)構(gòu)施工借鑒。