懸索橋淺灘區鋼箱梁無支架吊裝施工技術

牟 蕓,劉紅勝,胡振偉,何貝貝

(1.保利長大工程有限公司,廣州 510000;2.武昌首義學院城市建設學院,武漢 430064)

1 工程概況

西江特大橋位于廣東省清云高速公路上,主橋為北邊跨202 m+主跨738 m的雙塔雙跨吊懸索橋。北邊跨共14片鋼箱梁,其中B1～B5梁段位于西江淺灘區,如圖1所示。

由于B1～B5位于淺灘區,傳統運梁船舶無法直接運抵梁段下方。若采用常規搭設支架移運和存放梁段[1],由于B1～B5鋼箱梁梁面高,離河床面高65 m,支架工程量巨大;若采用疏浚河道的方案,需要完成清淤2萬m2,清淤量達10萬m3,且存在回淤現象。無論是采用支架法還是河道清淤疏浚的施工方案,工程量大,安全風險大,施工進度慢[2,3]。

為解決B1～B5鋼箱梁段的施工吊裝問題,參考類似工程無支架吊裝施工的方案[4-6],最終擬定了北邊跨淺灘區B1～B5鋼箱梁段無支架吊裝施工方案。

2 鋼箱梁無支架吊裝施工技術簡介

箱梁段無支架吊裝施工方案適用于懸索橋淺灘區鋼箱梁吊裝的施工,采用常規周轉材料和設備,可操作性強、安全可靠、施工進度快,其主要特點為:

1)適用于無水區、淺灘區梁段的吊裝,綜合利用纜載吊機吊裝常規梁段施工技術、蕩移施工技術和移運大型重型梁段技術。

2)針對無永久吊索梁段,提出臨時吊索臨時固定方案,投入少,適用性強。臨時吊索長度可調節,使得在后續梁段吊裝過程中,可以較好地適應不斷變化的橋梁線型。

3)避免高大承重支架的施工,減小高空作業風險,節約了工期和成本。

主要工藝原理為:1)在淺灘區搭設一個運梁棧橋,兼作運梁船靠泊的臨時碼頭。運梁船運送梁段靠泊碼頭后,纜載吊機行走至碼頭位置,將蕩移系統與梁段連接,蕩移梁段至運梁平車上,運梁平車運輸梁段至設計位置下方;纜載吊機行走至吊裝位置,提升梁段至設計位置。對于B1梁段,由于梁端已經伸入過渡墩橫梁內,需進行再次蕩移至設計位置。2)梁段吊裝就位后,與永久吊索連接。由于B1梁段無永久吊索,需設置兩組臨時吊索,將梁段臨時固定在主纜下方。3)采用逐片吊裝的方式進行,即完成一片梁的卸船、移運、吊裝與固定后,再進行下一片梁段的吊裝作業。

3 鋼箱梁無支架吊裝施工流程

3.1 施工準備

3.1.1 運梁棧橋搭設

放樣出各排鋼管樁樁位,利用振動錘插打鋼管樁至設計深度,抄平鋼管頂面,安裝橫梁,安裝樁頂枕梁、承重貝雷梁、I25a工字鋼。鋪設雙拼I25a作為軌道墊梁,安裝運梁平車行走軌道。吊裝運梁平車至軌道上,通電調試上下游兩臺運梁車的同步性。運梁棧橋的布置圖如圖2所示。

3.1.2 蕩移系統安裝

卸船蕩移系統安裝在運梁棧橋上,卷揚機焊接固定在I25a工字鋼上,定滑車通過千斤繩固定在運梁棧橋上,卷揚機排繩將動、定滑車穿繩連接。動滑車通過千斤繩與待蕩移梁段連接。

B1梁段吊裝需要進行二次蕩移。二次蕩移分兩階段進行:先往主墩側蕩移1.73 m、再往過渡墩側蕩移1.3 m,需分別在過渡墩與主墩上設置蕩移系統,布置要求同運梁棧橋。

3.1.3 臨時索夾及吊索安裝

邊跨處無起重設備,采用人工配合卷揚機安裝臨時索夾和臨時吊索,如圖3所示,抱緊主纜,設置千斤繩與相鄰永久索夾連接,防止受力后下滑。臨時索夾主體與主纜之間需墊5 mm黑膠皮保護主纜,與相鄰的永久索夾用4根φ24鋼絲繩(索夾千斤繩)連接。千斤繩兩端插繩套,對折使用,其與永久索夾緊固螺栓和臨時索夾耳板之間均采用10 t卡環連接。千斤繩長度在臨時索夾安裝完畢后實測量取。

3.2 纜載吊機拼裝與行走

3.2.1 拼裝工藝流程

安裝承重機構→安裝起重卷揚機及儲繩筒→安裝轉向導向滑輪→穿起重鋼絲繩→安裝吊具→安裝牽引系統→其余附屬構件安裝。

3.2.2 試吊與驗收

纜載吊機內部驗收完成后進行移機作業,移機就位后,進行試吊,如圖4所示。

試吊采用分級加載的方式進行,先進行空載運行,然后按照額定荷載、110%動荷載運行,試吊物體采用鋼箱梁和成捆鋼筋,每次加載靜置10 min后,觀測主纜的跨度變化,測量主梁的變形值。

3.2.3 纜載吊機行走

纜載吊機采用“跨步”方式在主纜上行走。在塔頂沿縱向各備一臺牽引能力8 t的慢速卷揚系統,作為吊機沿主纜向上行走的動力和向下行走的限制裝置,通過滑輪組、導向滑輪和固定于索夾的鋼絲繩托輥,連接于卷揚機,另一端錨固在行走系統上。

安裝完成后,進行纜載吊機行走測試,測試吊機兩側同步行走的協調性以及行走過程主纜索夾的可操作性。在吊機移動前,組織好移機前檢查驗收工作,并組織好人員定人定崗工作。移機時,收緊卷揚機,解開、收起吊機夾緊和抗剪裝置,直至完全懸空,逐漸將吊機荷載轉換至行走輪上,操作吊機沿主纜行走一個循環行走,重新落下夾緊裝置及抗剪裝置至主纜上。

3.3 鋼箱梁吊裝

3.3.1 無吊索鏈段吊裝施工

無吊索梁段(B1梁段)吊裝施工步驟:沿灘涂區搭設運梁棧橋(圖5)→運梁船泊位在棧橋旁→纜載吊機吊具下放和鋼箱梁對接(圖6)→纜載吊機提升梁段(圖7)→將梁段縱拉蕩移至運梁車上→纜載吊機縱移至臨時索夾,運梁車運輸鋼箱梁至15#過渡墩處→下放吊具與鋼箱梁連接→鋼箱梁提升到過渡墩蓋梁下方→往大樁號方向蕩移1.73 m(圖8)→繼續提升至略高于蓋梁頂面標高→放松蕩移系統,鋼箱梁往回蕩移1.73 m→往小樁號方向蕩移,滑車組與鋼箱梁連接→繼續提升梁段略高于設計標高→往小樁號蕩移1.3 m→鋼箱梁到位下放→與臨時吊索連接,解除吊具與鋼箱梁連接(圖9)。全橋合龍后,經線形調整,B1梁段與過渡墩支座及B2梁段連接后,再拆除臨時吊索,完成梁段安裝。

3.3.2 有吊索梁段吊裝施工

有吊索梁段(B2～B5梁段)的施工步驟:沿灘涂區搭設運梁棧橋→運梁船泊位在棧橋旁→纜載吊機吊具下放和鋼箱梁對接→纜載吊機提升→縱拉蕩移至運梁車上,下放至運梁車上→纜載吊機縱移,運梁車運輸梁段至纜載吊機下方→下放吊具與鋼箱梁連接→鋼箱梁提升到設計標高附近→與永久吊索連接,與小樁號梁段臨時匹配連接→解除吊具與鋼箱梁連接,移機進行下一梁段吊裝。

4 質量保證措施

在施工開始前,由項目總工主持召開由各級技術人員以及各相關專業隊、工班組操作人員參加的技術交底會議,并下發技術交底文件及技術交底相關資料,并對施工中的重點、難點及關鍵工序做特別的交底。建立以項目經理為工程質量第一責任人的工程質量管理機構和以項目總工、副總工負責的工程技術、質檢、測量三位一體的質量保證體系,嚴格執行施工過程中的質量控制;同時為質檢、測量監控體系配備責任心強、技術水平高的技術人員,從人員素質上確保工程質量。此外,還應采取以下措施進行質量控制。

1)根據設計及規范給定的各種誤差范圍值(如表1所示),嚴格進行操作,確保每一步操作均符合設計要求。

表1 鋼箱梁安裝實測項目

2)根據具體的施工進度,提前確定橋位所在水域封航、局部封航、水上航道管制的范圍和時間,確保運梁駁船及時順利準確的就位。

3)準確測量近塔處淺水區范圍的水位情況,提前掌握橋位水域漲退潮的變化規律,以確定鋼箱梁合適的吊裝時間。

4)協助鋼箱梁運輸船只進行水中駁船定位,確保其定位精度滿足吊裝要求。

5)在鋼箱梁吊裝施工前,對纜載吊機進行全面的調試,確保其整個系統正常運行。

6)加強操作人員的培訓,使其完全熟悉鋼箱梁吊裝的各個工序,并熟練掌握纜載吊機起吊系統、行走系統的操作。

5 效益分析

在淺灘區采用無支架吊裝技術施工鋼箱梁:1)從經濟效益的角度:該項技術利用運梁棧橋、臨時吊索、蕩移等措施,與常規高大支架方案相比,極大地減小了支架搭設與拆除工程量,節約工期2個月,減少人工1 200工日,減小周轉材料使用量800 t,節約直接成本240萬元;與采用疏浚河道的方案相比,避免了大方量的河道清淤,節約直接成本300萬元。2)從社會效益的角度:該項技術克服了無水或淺灘區吊裝高度高、質量大以及懸索橋主梁吊裝期間主纜線形變化大等難題,方法簡單、施工快捷,且節約了大量工程材料,加快了工程進度,對河道、航道無影響,綠色環保,社會效益良好。

6 結 語

在西江特大橋項目建設中,北邊跨的鋼箱梁梁段采用無支架吊裝施工技術,很好地解決了邊跨淺灘區的鋼箱梁吊裝問題,投入少,安全可靠,施工進度快,確保了項目安全、順利完成,其技術達到業內先進水平,為今后類似工程提供了經濟、可靠、實用的技術參考。