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      混合梁剛構(gòu)橋超長(zhǎng)節(jié)段鋼箱梁整體吊裝工藝
      ——以安海灣特大橋?yàn)槔?/h1>
      2021-12-13 07:58:06陳偉杰彭自強(qiáng)
      工程技術(shù)研究 2021年18期
      關(guān)鍵詞:運(yùn)輸船吊機(jī)吊具

      陳偉杰,張 永,彭自強(qiáng)

      1.中交一公局廈門(mén)工程有限公司,福建 廈門(mén) 361000

      2.江西飛尚科技有限公司,江西 南昌 330052

      3.基礎(chǔ)設(shè)施安全監(jiān)測(cè)與評(píng)估國(guó)家地方聯(lián)合工程研究中心,江西 南昌 330052

      鋼-預(yù)應(yīng)力混凝土混合梁連續(xù)剛構(gòu)橋是一種新型梁式橋,它將連續(xù)剛構(gòu)橋主跨跨中的混凝土箱梁部分替換為超長(zhǎng)節(jié)段鋼箱梁,混凝土梁和鋼箱梁在結(jié)構(gòu)層次上連接在一起,共同構(gòu)成了主梁[1-2]。超長(zhǎng)節(jié)段鋼箱梁整體吊裝的施工難度比原來(lái)懸臂混凝土梁段增大很多,經(jīng)驗(yàn)尚不成熟[3]。文章結(jié)合安海灣特大橋主橋跨中鋼箱梁吊裝施工,探討了相關(guān)施工工藝要點(diǎn)。

      1 工程概況

      安海灣特大橋是一座主橋跨徑為(135+300+135)m的混合梁連續(xù)剛構(gòu)橋,主墩兩側(cè)采用混凝土懸澆,中跨合龍段為103m鋼箱梁整體吊裝,鋼箱梁與混凝土節(jié)段間設(shè)5m長(zhǎng)鋼混結(jié)合段,箱梁重達(dá)1272t。

      2 工程關(guān)鍵步驟和重難點(diǎn)

      該項(xiàng)目施工的關(guān)鍵步驟如下:運(yùn)輸船沿水路將超長(zhǎng)節(jié)段鋼箱梁運(yùn)送到主橋主跨下方,船系錨固定位置后,用主橋主跨橋面處的提升吊機(jī),將鋼箱梁從船體甲板上整體垂直提升,直到混凝土橋面處,然后精心調(diào)整位置,直到鋼箱梁與混凝土梁準(zhǔn)確對(duì)接。

      安海灣特大橋跨中合龍段超長(zhǎng)節(jié)段鋼箱梁整體吊裝施工過(guò)程有以下施工重難點(diǎn):(1)整體吊裝過(guò)程環(huán)節(jié)多,綜合難度大,合龍配合精度要求高;(2)吊裝施工對(duì)航道安全影響大,影響水域范圍為垂直航向50~60m,順航道方向100~150m;(3)橋址水位較淺,運(yùn)輸船作業(yè)需要利用高潮位時(shí)間,鋼箱梁吊裝作業(yè)時(shí)間苛刻,要盡可能利用好空間和時(shí)間。

      3 超長(zhǎng)節(jié)段鋼箱梁整體吊裝施工工藝

      3.1 橋面吊機(jī)改造

      吊裝的關(guān)鍵步驟是采用4臺(tái)額定500t提升力主千斤頂,從運(yùn)輸船甲板上提升鋼箱梁到混凝土梁面處,混凝土中跨梁端必須有可靠的提升吊機(jī)。原跨中混凝土梁端懸澆的菱形掛籃具有一定的承載能力,但不足以提供此次鋼箱梁吊裝所需條件,為此利用掛籃進(jìn)行了吊機(jī)的改造,加固了全套裝置,增設(shè)了成套起吊、提升裝置和姿態(tài)調(diào)整裝置[4],安裝完成后如圖1所示。

      圖1 大型橋面吊機(jī)

      具體過(guò)程如下:(1)加固梁上原有掛籃。拆解邊跨掛籃并將主桁架轉(zhuǎn)運(yùn)至中跨,與中跨的菱形掛籃主桁進(jìn)行拼裝。要注意對(duì)構(gòu)配件進(jìn)行修整驗(yàn)收和檢測(cè)探傷。(2)增設(shè)聯(lián)接桿件部件,以加強(qiáng)整個(gè)桁架的穩(wěn)定性和剛度。加固前支點(diǎn)及后錨節(jié)點(diǎn)箱:安裝前、后鋼支墩,內(nèi)加鋼筋網(wǎng)片并填充C55鋼筋混凝土,在頂面焊接鋼板封閉;各錨點(diǎn)加設(shè)墊塊,增大錨點(diǎn)受力面積,避免應(yīng)力集中導(dǎo)致混凝土破損,甚至引起安全問(wèn)題。(3)在前支座四周及軌道底部支墊墊梁,支點(diǎn)填充密實(shí),使其受力均勻。(4)在橋面吊機(jī)掛籃的主桿件上安裝振弦式表面應(yīng)變計(jì),對(duì)桿件內(nèi)力進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),并通過(guò)4G傳輸模塊上傳至飛尚云平臺(tái),及時(shí)掌握結(jié)構(gòu)實(shí)際狀態(tài)[5]。(5)安裝提升主千斤頂、液壓系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)控制機(jī)柜等,并進(jìn)行試運(yùn)行。

      3.2 鋼箱梁準(zhǔn)備

      (1)鋼箱梁用專用運(yùn)輸船運(yùn)送到主橋下方指定位置,由于會(huì)占用航道較長(zhǎng)時(shí)間,事先需與海事部門(mén)進(jìn)行計(jì)劃申報(bào)溝通,采取通航管制措施,確保安全。(2)運(yùn)輸船體較大,行至橋址區(qū)后,采用橫向定位法進(jìn)行錨泊定位,如圖2所示。系錨后開(kāi)始收緊錨鏈及纜繩,移動(dòng)船體。采用專用拖輪輔助定位,以減少作業(yè)時(shí)間,降低對(duì)航道的影響。(3)在超長(zhǎng)節(jié)段鋼箱梁四個(gè)角點(diǎn)安裝測(cè)量棱鏡,在吊裝過(guò)程中測(cè)量坐標(biāo),以保持鋼箱梁的姿態(tài),如圖3所示。

      圖2 運(yùn)輸船錨泊定位

      圖3 鋼箱梁角點(diǎn)坐標(biāo)測(cè)量

      3.3 鋼箱梁提升

      在氣象條件達(dá)到作業(yè)要求時(shí),經(jīng)海事部門(mén)同意,可安排鋼箱梁的提升作業(yè)具體時(shí)間。具體利用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)控制4臺(tái)額定500t提升力的主千斤頂來(lái)實(shí)現(xiàn)提升。(1)全橋確定吊裝過(guò)程的安全核查點(diǎn),包括起吊點(diǎn)、吊具、吊索、橋面吊機(jī)、吊機(jī)錨固點(diǎn)、主梁梁體,以及表觀和應(yīng)變、油壓、位移監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),還包括氣象數(shù)據(jù);定人定崗對(duì)各檢查點(diǎn)先進(jìn)行預(yù)檢,查看相關(guān)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),以保證鋼箱梁、主橋、機(jī)械均處于正常狀態(tài)。(2)在運(yùn)輸船到達(dá)前,通過(guò)提升主千斤頂下放箱梁吊具至預(yù)定吊裝高度,再用卷?yè)P(yáng)機(jī)將吊具向上回拉提升一定高度,直至不影響運(yùn)輸船錨泊定位的高度,從而縮短準(zhǔn)備時(shí)間,減少運(yùn)輸船占用航道的時(shí)間。(3)待運(yùn)輸船舶錨泊定位完成后,利用卷?yè)P(yáng)機(jī)再次下放吊具至鋼箱梁吊點(diǎn)處,直至鋼絞線松弛,將吊具與鋼箱梁吊點(diǎn)進(jìn)行銷(xiāo)接。(4)各千斤頂油缸逐漸加壓至2.5MPa,然后暫停,對(duì)所有檢查點(diǎn)和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查,保證鋼箱梁、主橋、機(jī)械裝備、氣象條件均處于正常狀態(tài)。(5)提升系統(tǒng)同步加力,直至各千斤頂達(dá)到其理論提升荷載的80%,然后暫停,并再次進(jìn)行上一步安全檢查。(6)提升系統(tǒng)同步加力,直至鋼箱梁底部離開(kāi)駁船甲板0.5m,暫停進(jìn)行安全檢查。(7)提升過(guò)程中,每15min通過(guò)全站儀觀測(cè)鋼箱梁4個(gè)角點(diǎn)的坐標(biāo),計(jì)算4個(gè)角點(diǎn)高差;通過(guò)高差值復(fù)核提升系統(tǒng)的行程數(shù)據(jù),驗(yàn)證鋼箱梁的平衡,保障提升安全。(8)提升系統(tǒng)設(shè)置為自動(dòng)提升模式,自動(dòng)提升,過(guò)程如圖4所示,期間不間斷進(jìn)行安全檢查,直到鋼箱梁頂部距離鋼混結(jié)合段懸臂端底部約0.5m高度處停止,檢查鋼混段配切角度是否滿足繼續(xù)提升要求。(9)配切角度滿足要求時(shí),繼續(xù)提升鋼箱梁,直到其頂部比兩側(cè)鋼混結(jié)合段懸臂端頂部高出5~10mm。

      圖4 鋼箱梁整體提升過(guò)程

      3.4 姿態(tài)調(diào)整和合龍連接

      鋼箱梁吊裝基本到位后,需進(jìn)行姿態(tài)的調(diào)整,讓鋼箱梁合龍段與混凝土梁段精確對(duì)接,并最終完成合龍連接。具體過(guò)程如下:(1)調(diào)整鋼箱梁姿態(tài),調(diào)整的控制指標(biāo)以各對(duì)接板的錯(cuò)邊量為主控目標(biāo),兼顧軸線、高程,按照“先調(diào)整縱橫坡,其次調(diào)整軸線,再次調(diào)整平面位置,最終調(diào)整高程”的順序調(diào)整。(2)縱向調(diào)整利用橋面吊機(jī)桁架上的縱向滑移系統(tǒng),調(diào)整鋼箱梁與懸臂端的匹配精度,采用特制吊具進(jìn)行鋼箱梁縱坡調(diào)整。(3)橫向調(diào)整,利用鋼混結(jié)合段焊接鋼板作為反力架,手動(dòng)千斤頂調(diào)整就位。(4)鋼箱梁姿態(tài)調(diào)整到位后,焊接碼板固定,進(jìn)入焊接環(huán)縫的工作程序;待焊接接縫連接強(qiáng)度可以承擔(dān)鋼箱梁自重時(shí),逐漸釋放鋼絞線千斤頂荷載,并分批卸除其他裝置與機(jī)械,主跨的合龍全部完成。

      4 結(jié)束語(yǔ)

      安海灣特大橋超長(zhǎng)節(jié)段鋼箱梁整體吊裝施工梁段自重大、體量大,施工工藝復(fù)雜,工序多,安全隱患大,且占用航道影響經(jīng)濟(jì)活動(dòng),作業(yè)時(shí)間緊。加強(qiáng)菱形掛籃并增設(shè)必要部件成為橋面吊機(jī),設(shè)置多套提升、縱向、橫向姿態(tài)調(diào)整裝置,準(zhǔn)備成本低、工期短。吊裝前精心預(yù)放吊具,施工窗口期拖輪輔助運(yùn)輸船就位,降低了航道影響;提升狀態(tài)下快速進(jìn)行定位監(jiān)測(cè),有效地指導(dǎo)了吊裝中空中姿態(tài)準(zhǔn)確性;完善的安全檢查措施保障了全過(guò)程安全。最終吊裝作業(yè)圓滿成功,該工程中的吊裝工藝和技術(shù)措施可供類(lèi)似工程參考。

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