復雜環(huán)境條件下的跨河大橋鋼桁梁吊裝施工技術

康水琴

中交三航局興安基建筑工程有限公司 上海 201315

1 工程概況

龍華港橋位于上海市徐匯區(qū)豐溪路（規(guī)劃濱江路—龍水南路）新建道路中，橋梁樁號K0＋573.62～K0＋918.62，橋全長345 m。南、北引橋均采用一聯90m預應力混凝土連續(xù)箱梁。主橋采用兩跨（82.5＋82.5=165 m）連續(xù)鋼桁梁，為雙層橋面，上層結構寬25m，下層結構寬10.1～13.7 m，高為5.88～10.50 m，鋼結構總質量約3 220 t。

主橋結構采用全鋼全焊接桁梁組合體系，正交異性橋面板與桁架組合為一整體，共同受力。桁式采用三角桁，節(jié)間長11 m。中間平段梁高7 m，支點局部區(qū)域梁高增大，中支點處為10.4 m，邊支點處為7.8 m，之間以圓弧過渡。

龍華港匯入黃浦江河口處，河口寬50～110 m，為喇叭形。河口北側30 m處有一寬35.2 m船塢，從黃浦江水域看上游是上海海事局董家渡海事處龍華辦事處碼頭，下游是花木碼頭。河道兩側防汛墻頂高為＋4.7～＋6.5 m。

龍華港橋主橋墩、臺由3#、5#邊墩和4#中墩組成。3#、5#邊墩建在上游河道和下游船塢南、北駁岸上，墩臺離駁岸防汛墻9.0～13.7 m。主橋鋼桁梁擱置在墩臺主柱上將兩岸貫通（圖1、圖2）。

2 施工環(huán)境

2.1 水深

龍華港河口處因常年回淤，退潮時基本露出灘涂。經測量，實際河床泥面標高為－1.50～±0.00 m，現場情況無法滿足浮吊滿載吃水深度要求，須進行清淤，以保證吊裝施工的進行。

圖1 鋼結構主橋立面示意

圖2 鋼結構主橋中墩斷面示意

2.2 下方軌交線

軌道交通7號線穿越3#墩和4#墩之間，與4#墩最近間距19 m，地鐵盾構頂面泥層厚約21.5 m，河床清於需考慮地鐵盾構頂面泥層的覆蓋厚度。

2.3 航道

該區(qū)域航道較為狹窄，過往的運輸船較多。安裝時在構件起駁和移船階段航道需實行全封閉，在構件定位階段實行半個航道封航。為此，應事先提出申請，需報請海事部門批準同意。

2.4 潮位

根據施工進度及設備配置情況，安裝主橋鋼桁梁計劃安排在11月上旬。根據當年11月份黃浦江吳涇區(qū)段日潮位表顯示，工作時間段的最低潮位在＋0.65～＋0.95 m之間。由于吳涇水文站離龍華港有一定距離，現場實測最低潮位與潮汐表相差0.5 m，即施工區(qū)水域最低潮位在1.15～1.45 m。

3 吊裝施工總體構想

由于龍華港橋3#～4#主墩之間有軌交7號線穿越且施工區(qū)水域面積狹小，浮吊移動緊貼防汛墻，因此，疏浚深度受到嚴重限制。根據上海申通地鐵公司的要求，7號線上部卸載不能超過2.0 t/m2、挖泥深度不能超過2 m。為此，根據現場施工條件和主橋結構特點，在與設計、制造單位反復交流討論后，決定將主橋鋼桁梁分成5段，利用臨時支墩進行臨時擱置后現場拼接合攏，由一艘1 100 t浮吊負責吊裝。分成5段后單段構件最大質量控制在1 000 t之內。

4 主要施工工藝

4.1 鋼桁梁分節(jié)長度及質量

主橋鋼桁梁總長165 m，總質量約3 220 t。分5段制作、安裝，分段最大長度44 m，最大質量821 t。

4.2 起重船選擇

根據吊重能力和吃水要求，擬考慮選擇秦航工68#浮吊安裝施工，最大起重能力為1 100 t。

4.3 臨時支撐設置

吊裝前根據分段長度和構件質量設置臨時支撐[1-3]。

臨時支撐共有2種形式：第一種是位于陸上、船塢內和騎跨在防汛墻上的支撐，采用的是在鉆孔灌注樁上設置鋼筋混凝土承臺的支承方式；第二種是位于龍華港內離防汛墻較遠的支撐，采用的是在鋼管樁上設置鋼平臺的支承方式，考慮到水上鋼承臺懸臂較大，安裝過程中頂部有位移可能，因此在鋼柱之間設置了桁架橫向支撐。臨時支墩的設置主要考慮上海申通公司對軌交7號線安全保護的有關規(guī)定，同時避免了對防汛墻結構的影響。混凝土承臺頂面預埋鋼板，標出中心線，便于安放支座，橋梁支座可以電焊點上，安裝時當定位擋塊。

4.4 測量和放線

安裝前在3#、5#邊墩和4#中墩3個設計橋墩和各臨時支撐位置放出鋼桁梁中心線、支墩縱向位置線，測量出各支墩支承點的實際標高尺寸并記錄。安裝定位用的靠山U字形擱墩，事先經測量定位。安裝過程中，測量人員全過程進行跟蹤，確保鋼橋中心線位置和支座處標高值相吻合。

4.5 旋轉式吊鉤的配置

由于現場水域條件狹窄，在鋼桁梁分段吊裝時有3段構件要進行斜吊作業(yè)，給構件定位帶來了很大困難。為此采用2種吊鉤，一種是自行設計的750 t可旋轉吊鉤，懸掛在起重船的2只大鉤上，用于3段鋼桁梁的安裝（圖3）；另一種是浮吊配置的550 t雙吊鉤，用于另外2段正面吊裝作業(yè)（圖4）。

圖3 750 t旋轉吊鉤作業(yè)

圖4 550 t雙吊鉤作業(yè)

4.6 鋼橋分段合攏用定位附件的設置

為了便于現場分段的合攏、定位，在鋼橋分段接縫處上下弦桿的上表面上設置合攏定位板，插入定位銷和螺栓，用擋塊作為頂升千斤頂的依托。

4.7 吊點設置

考慮到分段質量和現有索具配置，鋼橋分段吊裝采用8點吊，通過計算，在鋼橋上弦桿的適當位置設置吊點。

4.8 作業(yè)水域的疏浚和防汛墻保護

由于起重船最大吃水深達4.0 m，而現場作業(yè)水域淤積嚴重，因此對作業(yè)水域河床進行了疏浚，河床疏浚至－2.0 m標高，滿足了正常起重作業(yè)需要。與此同時，為了防止疏浚作業(yè)對防汛墻造成危害，另行采取了措施對防汛墻實施保護。

4.9 安裝順序

本安裝工程中5個鋼桁梁節(jié)段的安裝順序為：南側第1節(jié)鋼桁梁25 m→南側第2節(jié)鋼桁梁44 m→中間節(jié)鋼桁梁27 m→北側第2節(jié)鋼桁梁44 m→北側第1節(jié)鋼桁梁25 m。

由于現場條件的限制，吊裝南1段時起重船與主橋中心線夾角很小，如果采用由中心向兩邊拓展安裝的方式，則安裝南1段時起重船扒桿會與南2段鋼桁梁上翼緣相碰，所以我們將南1段首先吊裝，由南至北依次吊裝，避免了起重船扒桿與鋼桁梁相碰。

4.10 構件起駁和安裝時的船舶與錨位布置

構件起駁和安裝時的起重船位置和拋錨位置，按照實際水文情況隨時進行調整。

4.11 構件調平

本工程中僅有2個節(jié)段實施正面雙鉤吊，另外3個節(jié)段采用單鉤斜吊，這樣構件的調平工作就顯得十分重要。因此我們正確計算了構件的重心位置，在此基礎上設置了合適的吊點位置?，F場操作時，若發(fā)現構件起駁時有較明顯的不平衡現象，則立即通過增加短鋼絲繩和卡環(huán)的方法進行調平。

4.12 構件吊裝

構件吊裝由專職起重指揮負責，設起重指揮2人，其中一人負責船舶指揮，另一人負責構件安裝指揮，起重船做的動作由船舶指揮發(fā)號施令。

浮吊升扣時檢查起重鋼絲繩、工屬具的外觀質量，確保完好，起駁時大鉤動作緩慢，使鋼絲繩逐漸拉緊受力。起升離船甲板10 cm后，對吊點、構件和鋼絲繩再次進行仔細檢查，確認安全后方正式起吊[4-6]。

起重船移船前，安排專人進行水域瞭望，注意錨纜松緊和附近水域其他船舶的安全，并與海事部門保持密切聯系。

4.13 構件定位

構件的大致定位由起重船進行操作，在構件兩端的2組支墩上預先設置2對橫向限位板，然后將構件大致移動到位，限位板和構件間隙控制在5～10 cm。構件的精確定位采用三維調節(jié)方法，即在起重船不松鉤的情況下對構件橫向、垂向和縱向均用千斤頂實施頂升微調。

1）橫向和豎向定位：定位前在鋼橋分段兩端的下弦桿腹板和底板交叉位置設置一組“U”字形擱墩。每一節(jié)段鋼桁梁共設8組擱墩，吊裝時當其底板高度接近所需標高時，在不松鉤的情況下分別用設置在“U”形鋼墩外側的一對15 t千斤頂進行橫向頂升微調，使鋼橋中心線橫向位置達到規(guī)定要求。豎向位置調節(jié)的千斤頂位于擱墩凹陷處，千斤頂為320 t液壓式。頂升時由專人指揮，以保持動作基本同步。頂升到位后在每個擱墩的2個凸出處用墊鐵塞緊，確保標高符合要求。之后，320 t千斤頂卸載。

2）縱向定位：縱向定位前在接縫處上、下弦桿合攏處兩側約30 cm位置設置一對擋塊，另制作一組“口”字形千斤頂支架。定位時將千斤頂支架套入擋塊內，然后將千斤頂放入千斤頂支架和擋塊之間頂移，進行構件縱向合攏。千斤頂型號為30 t螺旋式。調整時先打入2根定位銷，然后依次鎖緊接口之間的定位板上的螺栓和螺母，最后30 t千斤頂卸載。

5 工期安排

本安裝工程根據鋼梁制作、臨時設施設置、防汛墻加固和河道清淤等進度安排，初步定于在11月上旬潮位合適的時段進行鋼梁吊裝。

考慮到防汛墻和軌交7號線的安全，河床挖泥標高為－2.0 m，沒有達到低潮位時4.2 m水深正常作業(yè)要求，所以根據潮汐表計算的潮位時段，進行趕潮水作業(yè)。本鋼橋共5個分段的現場合攏工作預計7 d完成。

6 結語

本工程事前對鋼桁梁安裝可能出現的不利因素進行了周到詳盡的分析，并對采取的相應措施進行了多次優(yōu)化，每天在潮水漲起前做好一切吊裝準備工作，漲潮時在符合起重船吃水的情況下吊裝，嚴格按照制訂的施工方案實施，在退潮前完成當天的吊裝，1 d順利完成1段的吊裝工作，5個分段，連續(xù)5 d，按質按量完成（圖5）。由于安裝過程中未出現意外因素，所以比預計的7 d工期提前了2 d，受到了各方的好評。

圖5 完工的龍華港橋

在本橋鋼桁梁吊裝施工中，將原先整座橋梁整體吊裝的方案優(yōu)化成5個分段安裝，采取了設置臨時支墩的措施，結合黃浦江潮汐規(guī)律，計算好潮水漲落的具體時段，較好地控制了吊裝時間。雖然黃浦江上來往船只繁忙，海事監(jiān)管嚴格，作業(yè)區(qū)水深有限，且河床下有軌交7號線，施工環(huán)境相當復雜，但由于準備充分，仍提前完成了橋梁的安裝，為整個工程爭取了寶貴的時間。該施工方案的設計，在施工中發(fā)揮了極佳優(yōu)勢，為今后類似的吊裝工程提供了寶貴的經驗。