深中通道泄洪区非通航孔桥110 m跨钢箱梁架设关键技术.pdf
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1、世界桥梁 2023年第51卷第S1期(总第224期)World Bridges#Vol.51,No.S1#2023(Totally No.2241DOI:10.20052/j.issn.1671-7767.2023.SI.001深中通道泄洪区非通航孔桥110&跨钢箱梁架设关键技术张爱民张爱民(中铁大桥局集团有限公司,湖北武汉430050)摘 要摘 要:深中通道4座泄洪区非通航孔桥为110=跨连续钢箱梁桥,钢箱梁共计110片,标准梁重1 627 t&钢箱梁利用“天一 号”运架一体船逐孔吊装,采用托梁辅助的兜吊方式架设,上吊下托&专门设计特制吊具,配2个托梁,以适用于不同梁型&钢 箱梁由3家单位制
2、造,其中72片钢箱梁采用横向滚装上船转运,另38片不需要转运;由“天一号”沿垂直支墩的方向驶入取 梁;架梁前在墩顶设置临时支点和调节千斤顶;钢箱梁架设时,利用“天一号”先右幅后左幅逐孔吊装,钢箱梁临时支承于墩顶 临时支点上,精调完成后落梁于永久支座上,完成体系转换&通过船舶就位时采用精确绞锚定位技术,在起吊、落梁过程中使 用整体兜吊工艺,采用三向调节千斤顶等关键技术及控制措施,确保了 110=跨钢箱梁架设的稳定性和准确性&关键词关键词:跨海桥梁;钢箱梁;运架一体船;转运;取梁;架设;精确调梁;施工技术中图分类号中图分类号:U448.213;U445.4 文献标志码:文献标志码:A 文章编号:文
3、章编号:1671-7767(2023)Sl-0001-061 工程概况工程概况深中通道项目是集桥、岛、隧、水下互通于一体的 世界级跨海集群工程,项目全长24 Fm,其中桥梁工 程长17 Fm,由东向西分别为伶仃洋大桥、万顷沙互 通、中山大桥及航道桥两端的泄洪区非通航孔桥和横 门互通桥等。桥梁采用双向8车道高速公路技术标 准建设,设计行车速度100 Fm/h。4座泄洪区非通航 孔桥均为连续钢箱梁桥,每联由1个首孔133.1=、24个中孔110 m和1个末孔86.1 m的大节段钢箱 梁组成,单片梁重分别为1 780,1 627,1 357 t。110 m 跨钢箱梁共计110片,片,均为左、右幅分离
4、式&主梁采 用分幅式单箱三室钢箱梁,顶板为正交异性板结构,标准梁宽20 m,梁高4 m,底宽9.5 m,高跨比0.036。钢箱梁标准横断面如图1所示&桥址区域属亚热带海洋性季风气候区,受欧亚 大陆和热带海洋的交替影响,天气复杂多变,台风、雷雨等灾害性天气频繁&海区潮流属于不规则半日 潮类型,潮流呈往复流运动形式,桥位处流速多为落 潮流速大于涨潮流速,平均潮差0.851.70 m,最 大潮差2.303.20 mo2钢箱梁架设总体方案钢箱梁架设总体方案110 m跨钢箱梁由3家钢梁制造单位生产,其 中72片因制梁基地无适用于架梁船舶取梁港池,需 转运至中山梁场码头;另38片因制梁基地自建有取 梁港池
5、,不需转运。钢箱梁利用“天一号”运架一体 船逐孔吊装,采用托梁辅助的兜吊方式架设,上吊下 托。“天一号”运架一体船绞锚固定且完成初步定位 后缓慢落梁,钢箱梁临时支承于墩顶临时支点上,精 调完成后落梁于永久支座上,完成体系转换。每孔 图图1钢箱梁标准横断面钢箱梁标准横断面Fig.1 Typical cross-section of steel box girder收稿日期:收稿日期:2022-05-23作者简介:作者简介:张爱民(1979),男,高级工程师,2002年毕业于石家庄铁道大学土木工程专业,工学学士(E-mail:)。2世界桥梁 2O23,51(S1)钢箱梁随架随焊,最终形成46孔一联
6、的连续结 构&因受临时航道限制,整孔钢箱梁架设时,必须按 先上游(右)后下游(左)的顺序进行,且右、左幅交 替,不允许连续单幅架设*1-2。因“天一号”运架一体 船吃水深度为4.0 m,架梁水位必须大于施工常水 位+0.52 m,为保证架梁船舶航行安全,须对临时 航道及架梁水域进行疏浚清淤&110 m跨钢箱梁架 设总体布置如图2所示,110 m跨钢箱梁架设工艺图图3 110 m跨钢箱梁架设工艺流程跨钢箱梁架设工艺流程Fig.3 Erection process of 110 m-span steel box girder结合施工环境、组织难度、施工工期及质量要求 等因素,110 m跨钢箱梁架设
7、重、难点如下:(1)因涉及多家施工单位、多个出海平台及多 种箱梁类型,架设线路长、台风多、穿越航道多,运输 安全风险大,且运输船取、运梁,以及运架一体船取、运、架梁均需特定潮位施工,架设高峰期混凝土梁与 钢梁穿插交叉作业复杂,施工组织难度大&(2)考虑110 m跨钢箱梁梁段长度划分及吊点流程如图3所示&图图2Fig.2 General layout of 110 m-span steel box girder erection110&跨钢箱梁架设总体布置跨钢箱梁架设总体布置1110|1110|L110|110 177+377+2n+1平面固定墩临时灌定伸缩端I金|那巾+3n+277+1n|施工
8、准备|彳钢箱梁倒运至平司|运架一体船平台右幅首孔取梁三用|运输至待架孑厂|抛锚缆、起吊铜箱貂|左幅施工|运架一体船绞疵冏I千斤顶调位装痕轉皿跖T永久支座初安装I精确调梁,完成o号墩支座体系丽吊装下一跨右幅中、末孔梁利用墩顶调位装置和牛腿调整 梁段与前一跨精确匹配|左幅施亍|梁段间焊接、拆除梁端牛腿完成1号墩支座体系转换循环架设至尾跨梁段 完成彎霖ZT换位置,运架一体船架梁时临近水中承台,需依靠精确 绞锚定位技术降低施工风险&(3)水域架梁需要的船舶设备和工装较多,需 要提前对主要设备的参数和工装受力等进行研究,尤其是转运所采用的运输船,架设所使用的运架一 体船、吊具系统等,以保证有足够的安全系
9、数&3施工关键技术施工关键技术3.1 吊 具系 统吊具系统由吊梁扁担、托梁、伸缩梁、拉索提升 系统、链轮驱动机构、拉索、均衡梁、卷扬系统、夹持 装置等组成&为使吊具适用于不同类型箱梁的架 设,设计制造了专用的吊梁扁担,主要杆件采用 Q690高强度钢,桁高5.5 m,桁宽6.8 m。在吊梁 扁担上弦横梁上设12个吊索孔,其吊点纵向间距为 50 m、横向间距为20.75 m。吊具系统配2个托梁,110 m跨钢箱梁及60 m跨标准宽混凝土梁架设使 用托梁A,自重80 t;60 m跨变宽混凝土梁架设使 用托梁B,自重46 t。托梁主要杆件材料均采用 Q690 高强度钢&吊具结构如图4 所示&立面9Q
10、nnn50 000 下横梁A横断面单位:mm图图4吊具结构吊具结构Fig.4 Rigging3.2钢箱梁吊点布置一联钢箱梁首孔顺桥向吊点布置为40.0 m(含 1/2伸缩缝宽,0.4 m)+50.0 m+43.5 m;中孔顺桥 向吊点布置为26.5 m+50.0 m+33.5 m;末孔顺桥 向吊点布置为16.5 m+50.0 m+20.0 m(含1/2伸 缩缝宽,0.4m)。钢箱梁吊点布置如图5所示。3.3 转运及取梁需转运的72片110 m跨钢箱梁采用横向滚装 上船转运方案:首先由SPMT模块车运输110 m跨深中通道泄洪区非通航孔桥110=跨钢箱梁架设关键技术 张爱民3深圳中山首孔墩中线吊
11、点横肋吊点横肋 墩中线中孔深圳中山靠近中山侧的153154号跨航行),平均运距 16.7 km,最大运距25 F=;无需转运的钢箱梁直 接由“天一号”进港取梁后架设,运输路线可直接沿 横门东航道航行,至中山大桥桥轴线下游的临时航 道,带载航行至待架位置,平均运距14.2 km,最大 运距22 km。“天一号取梁如图7所示&临时 牛腿、110 00026 500!50 0001 卩 00 23 500II 1;l|l-吊点横肋吊点横肋墩中线末孔深圳中山400临时 牛腿 L2 86 100一 16 50050 00019 600id吊点横肋吊点横肋墩中线单位:mm图图5钢箱梁吊点布置钢箱梁吊点布置
12、Fig.5 Layout of lifting points on steel box girder钢箱梁到码头待定位置,待潮位满足施工要求时进 行钢箱梁横向滚装上船。该过程中由于模块车上船 的组数持续变化,船舶甲板受力状态不断变化,因此 必须严格执行事先制定的调载计划,以平衡运输船,减小横倾角&模块车行走至指定位置后,钢箱梁缓 慢下落,支撑点由模块车转移至运输船的托梁上,再 安装钢梁限位装置,选择合适的潮位离泊,沿运输航 道行驶至中山梁场出海平台后进行落梁。待合适潮 位时,运输船进入出海平台转运支墩,通过调整压载 水舱完成落梁,运输船退出支墩范围,完成转运3-&钢箱梁滚装上船如图6所示&载梁
13、航行潮位+1.0=时,当风力达到6级以上或能见度小于1 海里时,需停航锚泊&另外38片钢箱梁无需转运&图图7“天一号”取梁“天一号”取梁Fig.7 Crane Tianyi is taking girder3.4墩顶布置及临时支点钢箱梁架设时需设置临时支点和调节千斤顶&吊装钢箱梁前先将正式支座摆放至垫石上(未灌 浆),在正式支座上放置硬橡胶垫作为临时支点&调 节千斤顶由600 t竖向千斤顶与50 t水平千斤顶组 成&中墩调节千斤顶在永久支座顺桥向外侧,单排 2套调节千斤顶,调节千斤顶中心距支座中线1.4=,相邻调节千斤顶间距7.4=;过渡墩调节千 斤顶布置在边梁永久支座的中间,双排4套调节千
14、斤顶,调节千斤顶中心距支座中线1.7 m,相邻调节 千斤顶间距4.0=。墩顶布置如图8所示&临时支点由正式支座、滑动装置、调节千斤顶1/2过渡墩墩顶处1/2中墩墩顶处1/2 1-1(中墩墩顶)1/2 1-1(过渡墩墩顶)图图6钢箱梁滚装上船钢箱梁滚装上船Fig.6 Rollin*stee1 box o8to shi.钢箱梁转运完成后,由(天一号”沿垂直支墩的 方向驶入取梁&取梁方案分为2种:需转运的钢 箱梁通过运输船“灏银发展”进行滚装上船,再运输 至中山梁场出海港池,采用“浮托法”落梁,最后由“天一号”取梁并出海架设,运输路线需从中山大桥 跨中处航行至下游临时航道(中山大桥合龙后,则从(b)
15、平面单位:mm图图8墩顶布置墩顶布置Fig.8 Pier-top configuration4世界桥梁 2O23,51(S1)(纵、横、竖)、橡胶垫板组成&为减小水平摩擦力,临 时支点底面布置1套滑动装置,由滑槽和滑靴组成,滑靴底部安装四氟板,滑槽与四氟板接触面安装1 块不锈钢板,滑槽顶面应保持整洁,并均匀涂抹黄 油。临时支点布置如图9所示&l._910_uL050 t千斤匸50 t千斤顶图11所示&图图9临时支点布置临时支点布置 Fig.9 Temporary supports3.5钢箱梁架设钢箱梁架设时,利用“天一号”先右幅后左幅逐 孔吊装,钢箱梁临时支承于墩顶临时支点上,精调完 成后落梁
16、于永久支座上,完成体系转换&邻接节段 间接缝设于距墩顶大里程方向23.5 m处,墩顶临 时支点有三向调节滑移装置,由小里程向大里程方 向架设(153157号、3254号跨除外),待落梁完 成并精确调整到位后,再进行现场环焊接作业&110 m跨钢箱梁架设可分为(天一号”绞锚定 位、起落梁、钢箱梁初步就位、钢箱梁精确对位等主 要施工步骤5-。图图11“天一号”起梁示意“天一号”起梁示意Fig.11 Girder hoisting by Grane Tianyi3.5.3钢箱梁初步就位钢箱梁初步就位前,在墩顶测设支座中线,安装 千斤顶调位装置,并临时摆放永久支座,在正式支座 上放置硬橡胶垫作为临时支
17、点,中心偏差#5 mm,高程偏差#2 mm;每片钢箱梁出运前,在梁底标记 出箱梁中轴线、支座中线;提前复核永久支座断面和 三向调节千斤顶断面十字轴线囚。船体对位时,绞、松锚动作不宜过大,以免引起钢箱梁太大的晃动&大致对位后,将所有锚绳收紧,并关掉锚机,然后缓3.5.1“天一号”绞锚定位“天一号”从桥位下游侧带梁行至待架梁孔位中 心时抛自救锚稳住船体&为便于调位,靠船体的艏 锚呈交叉状态抛出,靠船体中线的艏锚和艉锚应顺 待架梁孔横桥中线方向抛出&艏锚或艉锚的两锚间 夹角约6570,锚绳长200 m&(天一号”前、后5 个锚完全抛好(前交叉后八字),利用绞锚机将“天一 号”绞进桥孔位置,夹持系统松
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