龍門大橋邊跨鋼箱梁關鍵施工技術

中圖分類號：U445.4 文獻標識碼：A DOl：10.13282/j.cnki.wccst.2025.04.048文章編號：1673-4874（2025）04-0172-04

0 引言

現(xiàn)代大跨徑懸索橋往往使用預制鋼箱梁，鋼箱梁成功吊裝是大跨徑懸索橋順利施工的關鍵。當前懸索橋鋼箱梁跨中施工普遍使用大型纜載吊機，此工藝成熟且安全可靠，業(yè)內(nèi)認可度較高。而邊跨的鋼箱梁無吊桿區(qū)往往因為無法設置纜載吊機，使鋼箱梁無法直接運至正下方，是整個橋梁吊裝難度最大的部分[1]?，F(xiàn)業(yè)內(nèi)采取的方法多為搭設支架拖拉法、搭設支架頂推法、增加臨時吊桿法等，但是都是安全風險高、施工成本大的作業(yè)工藝方法。本文以龍門大橋邊跨鋼箱梁施工為例，其以巧妙的平面施工設計和大膽創(chuàng)新的施工工藝，將多重困難的邊跨鋼箱梁成功吊裝，此項技術作為行業(yè)內(nèi)的首創(chuàng)，可供業(yè)內(nèi)參考。

1龍門大橋及邊跨鋼箱梁特點簡介

龍門大橋位于廣西市，是西部陸海新通道的重點工程，主橋是龍門大橋項目的核心工程，其跨徑布置為50m+1098m+50 m單跨吊索全漂浮體系懸索橋。梁體為預制單元鋼箱梁，梁寬38.6m，高3.2m，均通過在廠內(nèi)預制成單元段，通過海運至現(xiàn)場?？缰卸螢?2個鋼箱梁單元，采用常規(guī)的纜載吊機吊裝，兩個邊跨段均為7個不同類型的預制鋼箱梁段組合，約為 74m，1480 t（見圖1）。索塔無設計橫梁支撐鋼箱梁，邊跨段鋼箱梁依靠過渡墩和第一根吊桿承重，為全漂浮體系。邊跨段因其地形狹小，無法泊船，海邊氣候惡劣，加上設計橋面距地面40m高，很難搭設同標高的支架平臺，邊跨施工難度極大。經(jīng)多方研究，邊跨的鋼箱梁采用蕩移法上岸 + 整體提升法 + 蕩移落梁的整體施工工法最為合理。

圖1龍門大橋1/2鋼箱梁平面布置圖

2邊跨鋼箱梁施工工序簡述

因為龍門大橋兩側(cè)邊跨施工工藝相似，本文以龍門大橋西岸為例，簡述邊跨施工的順序如下[2]：（1）梁下搭設承重支架，安裝蕩移系統(tǒng)；（2纜載吊機按照順序吊起船運鋼箱梁單元段，利用卷揚機將鋼箱梁單元段蕩移至鋼立柱支架上；（3在鋼立柱支架上完成7個邊跨鋼箱梁單元段的焊接，使其組合在一起；（4）在整體鋼箱梁上安裝4組（每組500t）千斤頂提升站，提升站通過鋼絞線束臨時連在主纜上；（5）利用提升站將鋼箱梁整體提升，安裝跨中段的永久吊桿；（6在邊跨端部設置卷揚機蕩移系統(tǒng)，將鋼箱梁蕩移至支座位置，落梁后拆除提升站。其工藝如圖2所示。

圖2施工順序示意圖

3關鍵施工技術介紹

龍門大橋邊跨鋼箱梁整體提升法關鍵施工技術體現(xiàn)在兩個方面：（1）鋼箱梁單元段的蕩移上岸技術；（2）邊跨梁段的整體提升技術[3]。這兩個工藝的施工技術難度高，精密控制量大，動用機械設備和作業(yè)人員多，安全風險高，容易造成重大的安全質(zhì)量事故。

3.1鋼箱梁單元段的蕩移上岸技術

（1）臨時鋼立柱支架搭設。根據(jù)7個鋼箱梁單元的布置 （A～G） ，鋼立柱的承重能力和抗傾覆能力必須滿足要求，而且越矮越好。由于主塔下橫梁的存在，根據(jù)施工現(xiàn)場實際工況，西岸塔區(qū)滑移支架的設計高度與下橫梁高度一致，為 9m ，支架的設計長度約為 73m 根據(jù)建模驗算，支架立柱鋼管采用 ?820mm×10m m鋼管，布置間距為6. 5～7.5m ；平聯(lián)及斜撐主要采用2I20a工鋼，樁頂承重梁采用3I56型鋼，滑移軌道承重梁采用2HN700 x 300型鋼4。詳見圖3。

圖3鋼立柱支架及鋼箱梁放置示意圖

（2）蕩移系統(tǒng)設置[5。錨碇門架上設置2臺（左幅、右幅各1臺）10t卷揚機放出 22mm 鋼絲繩。在主纜至邊跨距離塔柱第10個永久索夾位置處（定滑輪，該位置距離塔柱中軸線135.6m）和吊鉤附近（動滑輪）設置一組50t滑輪組，導出6線，形成減力滑輪組合。主纜處的滑輪組采用防滑輸送帶膠皮進行包裹，并采用 22mm 鋼絲繩進行纏繞固定，動滑輪吊鉤設置在纜載吊吊機銷軸上。沿著蕩移拉力方向，2個卷揚機最大輸出拉力： 2×10t× 6=120 t。蕩移系統(tǒng)工作布置及滑輪組布置如圖4、圖5所示。

圖4蕩移系統(tǒng)工作布置示意圖

圖7鋼箱梁吊點和重點分布示意圖

圖5蕩移系統(tǒng)滑輪組布置示意圖

（③蕩移上岸作業(yè)。龍門大橋的鋼箱梁單元段采用纜載吊機豎直起吊，卷揚機側(cè)向拖拉的方式蕩移上岸（圖6）。船運鋼箱梁至主塔附近，纜載吊機垂直提升單節(jié)段鋼箱梁一定距離后，由錨碇門架的2臺10t卷揚機 + 滑輪組 + 22mm鋼絲繩組成的蕩移系統(tǒng)，將單節(jié)段鋼梁吊裝蕩移至支架上，然后通過支架上的滑移軌道，拉拖至相應位置。其中纜載吊最大蕩移角度為 14.31^° ，蕩移距離為34.1m，纜載吊所受最大拉力為鋼梁及吊具自重2962.48KN；蕩移卷揚機蕩移角度為27.3°，最大牽引力為751.28kN。詳見圖 6。

圖6蕩移作業(yè)和最大受力分析示意圖

3.2邊跨鋼箱梁的整體提升技術

3.2.1整體工作面布置

根據(jù)鋼箱梁安裝順序，蕩移上岸的7個單元鋼箱梁進行焊接拼裝，焊接拼裝完畢后，采用4臺豎向提升站整體提升整段鋼箱梁。提升站上端連接主纜臨時吊具，下端連接鋼箱梁的臨時吊耳（廠內(nèi)生產(chǎn)時同步設置），提升站的千斤頂系統(tǒng)和液壓泵站放置在鋼箱梁面上，控制系統(tǒng)即通過數(shù)據(jù)線設置在已完成澆筑的混凝土梁面上（見圖7、圖8。當鋼箱梁整體提升至設計標高 +0.5 m時，利用蕩移上岸的錨碇門架處的10t卷揚機，重新設計滑輪組，將整體鋼箱梁蕩移至支座的正上方，然后緩慢落梁。

3.2.2提升站工作結(jié)構(gòu)

提升站主要由4臺LSD6500-400提升千斤頂、2臺2QMDJB145 ×2M 液壓泵站、2套 OMDJ-1C2 控制系統(tǒng)（以下簡稱QMDJ控制系統(tǒng)）共三大部分組成，并配置臨時索夾、柔性鋼絞線，構(gòu)成完整的自動提升系統(tǒng)，其工作結(jié)構(gòu)如圖8所示。該系統(tǒng)的工作原理：（1）技術員操作控制系統(tǒng)；（2）液壓泵站接收命令升壓或減壓；（3）千斤頂按泵站液壓閥要求執(zhí)行提升頂?shù)闹黜敾钊旄?、縮缸，夾持頂緊錨、松錨等動作，從而實現(xiàn)重物的提升、下降。

圖8提升站工作結(jié)構(gòu)示意圖

整個鋼箱梁提升站主要由4臺 LSDGEOO-4OO 提升千斤頂、2臺2QMDJB145 ×2M 液壓泵站、2套 OMDJ-1C2 控制系統(tǒng)（以下簡稱QMDJ控制系統(tǒng)）三大部分組成，并配置相應的鋼絞線作為柔性拉桿，構(gòu)成完整的自動提升系統(tǒng)。提升千斤頂是提升動作的執(zhí)行機構(gòu)，按泵站液壓閥要求執(zhí)行提升頂?shù)闹黜敾钊旄?、縮缸，夾持頂緊錨、松錨等動作，從而實現(xiàn)重物的提升、下降。提升千斤頂上安裝位移和壓力傳感器，工作時把提升頂?shù)膭幼鳡顟B(tài)反饋給控制系統(tǒng)。

LSD6500-400提升千斤頂主要由主頂、上夾持頂、下夾持頂、導向部件、構(gòu)件夾持頂?shù)?大部分組成。上夾持頂與主頂?shù)幕钊噙B，下夾持頂與主頂油缸下部的撐腳相連，該類型千斤頂最大提升力為6500KN，單次行程為 400mm ，其結(jié)構(gòu)如圖9所示。

QMDJB145×2M液壓泵站是提升系統(tǒng)的動力源。通過泵站輸出的液壓油去驅(qū)動千斤頂，實現(xiàn)提升千斤頂?shù)闹黜斏旄?、縮缸，夾持器緊錨、松錨。通過控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)，精確調(diào)節(jié)千斤頂?shù)膭幼骺炻?，實現(xiàn)構(gòu)件的平穩(wěn)移動。

QMDJ控制系統(tǒng)是基于工業(yè)PLC控制技術，集人機界面、傳感器技術、通信技術于一體的多功能控制裝置。該系統(tǒng)功能可以通過旋鈕、按鈕操作實現(xiàn)，方便簡單，也可以通過觸摸屏界面上的功能鍵實現(xiàn)遠程操控，并能將設備當前的運行狀態(tài)及實時數(shù)據(jù)直觀地顯示在操作界面上，讓操作者能掌控全局。

3.2.3邊跨鋼梁整體提升、蕩移落梁施工及計算

提升站垂直起吊整體鋼箱梁，提升過程中，4臺提升站計算機同步控制，且整個提升過程蕩移鋼絲繩緩慢收繩并保持不受力狀態(tài)。當鋼梁提升至設計高度約 + 0.5m時，跨中梁段位置永久吊索與鋼梁連接，接著錨碇門架上用于牽引蕩移的10t卷揚機緩慢收繩，提升站根據(jù)情況逐漸放繩，緩慢下放鋼箱梁，使邊跨鋼箱梁蕩移至設計位置，最端部坐落于永久支座上。在核對位置無誤后，逐步放松提升站的鋼絞線，完成受力體系轉(zhuǎn)換。在蕩移落梁過程中，鋼箱梁蕩移水平距離為5.0m，蕩移角度為 2.81^° ，西岸錨碇門架卷揚機蕩移牽力合計為744.20kN. ，受力分析如圖10所示。

圖10蕩移落梁受力分析示意圖

4 工藝優(yōu)勢分析

大跨徑懸索橋邊跨無吊桿區(qū)的鋼箱梁施工，往往是整個鋼箱梁施工最困難的部分。目前行業(yè)內(nèi)該類型工程的一般施工方法，即采用搭設與設計同高的支架進行焊接拼裝，較少采用整體提升法。以宜昌伍家崗長江大橋和浙江秀山大橋主橋鋼箱梁架設為例，在無吊桿區(qū)施工工藝為：（1）搭設2層支架，第一層矮支架臨近船只，第二層高支架為設計梁底標高，分別用來臨時存梁；（2）第一次蕩移上岸，放在矮支架上，接著拖拉至第二層支架腳下；（3）把鋼箱梁從第一層支架蕩移到第二層支架上；（4）將二層的鋼箱梁拖拉至設計位置，完成整體焊接；（5）安裝永久吊桿，完成受力轉(zhuǎn)換，拆卸支架。其施工工藝如圖11所示。

圖9LSD6500-400提升千斤頂結(jié)構(gòu)示意圖

圖11宜昌伍家崗長江大橋無吊桿區(qū)鋼箱梁施工工藝示意圖

與之相比，龍門大橋采用整體提升法，取消高支架施工，所采用的工藝在質(zhì)量、安全、經(jīng)濟、工期方面取得較大的優(yōu)勢。

質(zhì)量優(yōu)勢：鋼箱梁單元段在較矮的地方焊接拼裝，施工更加方便，可以使用登高車作業(yè)和中型汽車吊作業(yè)，焊接效果更好，同時可以進行全方位的質(zhì)量檢測。

安全優(yōu)勢：減少了第二層支架的搭設，減少了高層支架搭設的安全風險，減少了高空焊接作業(yè)，減少了第二次蕩移作業(yè)，減少了高空拖拉鋼箱梁作業(yè)，大大降低了施工風險，但是增加整體提升作業(yè)，技術難度大。

經(jīng)濟優(yōu)勢：主要是減少二層支架搭設的費用，以龍門大橋2個邊跨為例，鋼支架由9m高增加至40m高，措施費需增加200萬元左右，但是使用千斤頂提升站所需的費用為80萬，兩個邊跨可以節(jié)約120萬元左右。工期分析：由于邊跨鋼箱梁施工往往不在關鍵線路上，自由作業(yè)時間較長，所以工期往往不在考慮范圍之內(nèi)。但是采用龍門大橋的工藝，減少二層支架搭設時間15d，減少二次蕩移時間7d，共可以節(jié)約22 d^[6]

5結(jié)語

龍門大橋邊跨鋼箱梁施工采用蕩移法轉(zhuǎn)移 + 整體提升法 + 蕩移落梁的整體施工工法，此工法作為業(yè)內(nèi)首創(chuàng)的工藝工法，開創(chuàng)了箱梁整體提升的新紀錄。整個施工過程中安全、質(zhì)量、進度始終處于可控狀態(tài)，而且有較大有優(yōu)勢，作為成功的例子，應用推廣性強。

參考文獻

[1]向中富.橋梁施工控制技術M].北京：人民交通出版社，2001：5-33.

[2]傅泓力，陳軍鋒.秀山大橋鋼箱梁架設施工安全管理[J].公路，2019，64（9）：205-209.

[3]魏華，劉紅釗，李煒東，等.跨線鋼箱梁橋頂推落梁過程的數(shù)值模擬J」.沈陽工業(yè)大學學報，2017，39（4）：475-480.

[4]常大寶.泰州長江大橋鋼箱梁吊裝施工關鍵技術[J].中外公路，2012，32（4）：196-199.

[5]孫琦，李輝，林飛楊.宜昌伍家崗長江大橋鋼箱梁架設技術[J].橋梁建設，2012，52（5）：142-148.

[6]鐘繼衛(wèi).大跨度懸索橋鋼箱梁吊裝精細化分析[J].橋梁建設，2010（6）：9-12.

[7]劉邦，劉建，柯紅軍.大跨度懸索橋鋼箱梁吊裝施工技術分析[J]公路與汽運，2021（6）：127-130，136.