港珠澳大橋變寬段超重鋼箱梁安裝施工

勞日紅

（保利長(zhǎng)大工程有限公司，廣東 廣州 511430）

1 工程概況

港珠澳大橋橋梁工程CB04標(biāo)非通航孔橋采用110 m跨鋼箱連續(xù)梁橋，以通航孔橋?yàn)榻纾瑬|側(cè)非通航孔橋里程樁號(hào)為K22+083～K27+253，跨徑組合 7×（6×110 m）+（5×110 m）=5 170 m，西側(cè)非通航孔橋里程樁號(hào)：K28+247～K29+237，跨徑組合：5×110 m+4×110 m=990 m。

其中非通航孔橋變寬段超重鋼箱梁共10跨，131～136#墩與142～147#墩，跨徑組合均為5×110 m。安裝梁段的設(shè)計(jì)最大吊重為2 591 t，最小吊重為1 614.3 t。

2 變寬段超重鋼箱梁安裝施工技術(shù)[1-4]

變寬段超重鋼箱梁安裝采用一臺(tái)3 200 t浮吊加一臺(tái)2 200 t浮吊進(jìn)行抬吊，浮吊對(duì)鋼箱梁進(jìn)行初步定位，再利用墩頂設(shè)置的三維調(diào)節(jié)千斤頂進(jìn)行精確調(diào)整定位安裝及梁間換焊縫施工，然后進(jìn)行墊石后澆層澆筑及體系轉(zhuǎn)換，最后拆除墩頂臨時(shí)支墊及調(diào)位設(shè)施，見圖1。

2.1 施工工藝流程圖

鋼箱梁吊裝流程見圖2。

2.2 施工準(zhǔn)備

2.2.1 航道疏浚

圖1 變寬段超重鋼箱梁吊裝

圖2 鋼箱梁吊裝流程圖

施工區(qū)域水深為3.94～7.56 m，不能滿足3 200 t浮吊施工要求，采用抓斗式挖泥船進(jìn)行航道的疏浚。疏浚區(qū)域定于橋軸線南側(cè)，寬度定為180 m，水深8 m。

2.2.2 操作平臺(tái)及樓梯安裝

操作平臺(tái)在加工場(chǎng)整體加工制作，鋼箱梁吊裝前由貨船運(yùn)輸至橋墩，采用浮吊整體吊裝至墩頂就位，并在墩頂臨時(shí)固定。

掛梯直接懸掛在操作平臺(tái)之上，與墩身連接，接觸處采用1 cm厚的橡膠墊塊隔離緩沖，防止掛梯摩擦墩身?yè)p傷墩身的混凝土。

2.2.3 永久支座就位

永久支座提前吊至墩頂支座墊石上，地腳螺栓伸入墊石預(yù)留孔內(nèi)，為避免鋼箱梁碰撞永久支座與鋼箱梁連接用的雙頭螺柱，雙頭螺柱在鋼箱梁調(diào)節(jié)到位后安裝。

2.3 鋼箱梁起吊

2.3.1 作業(yè)條件

鋼箱梁吊裝施工位于海上，浮吊受風(fēng)、浪、涌等環(huán)境因素影響大，為保證吊裝安全，明確吊裝作業(yè)環(huán)境條件要求：

風(fēng)力不超過5級(jí)，流速小于1.5 m/s,波高小于0.8 m，水深大于7 m。

2.3.2 浮吊就位

鋼箱梁運(yùn)輸?shù)綐蛭磺埃瑢ⅰ伴L(zhǎng)大海升”3 200 t雙臂架變幅式浮吊及“振浮5”2 200 t浮吊安裝好吊具，兩船之間通過帶纜調(diào)節(jié)固定兩船的相對(duì)距離，然后將浮吊移至安裝橋位以南空出120 m的空間供鋼箱梁運(yùn)輸駁進(jìn)位，兩船就位完畢，見圖3。

圖3 鋼箱梁抬吊浮吊就位

2.3.3 運(yùn)梁平駁運(yùn)輸鋼箱梁到位

吊具安裝完畢以后，運(yùn)梁駁船進(jìn)位，在拖輪的配合下先下一工作錨；進(jìn)位后在錨艇配合下依次將艏艉工作錨拋擲到位，同時(shí)長(zhǎng)大海升、振浮5緩慢向前移船，分別將各自兩條穩(wěn)索絞車帶到駁船上；駁船、長(zhǎng)大海升、振浮5全部就位后，調(diào)整長(zhǎng)大海升、振浮5之間的纜繩松緊度，緩慢移船準(zhǔn)備與鋼箱梁進(jìn)行吊點(diǎn)連接，見圖4。

2.3.4 連接吊具并起吊

兩臺(tái)浮吊同步前移，吊臂伸至鋼箱梁上端，連接吊具，起吊鋼箱梁。

鋼箱梁運(yùn)輸至吊裝位置后，雙船同步吊起吊具，將吊具吊索與鋼箱梁上的吊耳連接好，并對(duì)吊具以及連接進(jìn)行再次檢查，無(wú)異常方可進(jìn)行起吊。

圖4 運(yùn)梁平駁就位

鋼箱梁采用一臺(tái)3 200 t浮吊和一臺(tái)2 200 t浮吊抬吊。起吊時(shí)，先吊起20 cm，然后靜置5 min，檢查吊具系統(tǒng)、吊索與鋼箱梁的連接、浮吊的機(jī)械狀況、鋼箱梁的線形、接縫等均無(wú)異常后，方可繼續(xù)吊起，起升過程中控制浮吊的起升速度，務(wù)必做到同步起升。

起吊至一定高度后，運(yùn)輸駁船移出；浮吊絞錨前移，至安裝位置上方。

2.4 鋼箱梁吊裝就位

2.4.1 安裝前準(zhǔn)備工作

檢查待裝鋼箱梁對(duì)應(yīng)墩頂?shù)闹ё⑴R時(shí)支墊、三維千斤頂?shù)陌惭b位置是否正確，連接是否可靠，墊板等是否準(zhǔn)備齊全。

墩頂布置4臺(tái)1 000 t三維千斤頂，分布于調(diào)節(jié)座外側(cè)；鋼箱梁發(fā)運(yùn)前，將三維千斤頂及臨時(shí)支座提前安裝到位。

臨時(shí)支座附加墊板上墊5 cm厚橡膠快，以緩沖落梁，同時(shí)保證壓縮后需具備一定的高度，確保落梁時(shí)，鋼箱梁底與固定支座間存在一定的富余高度。

2.4.2 鋼箱梁初定位

浮吊吊裝鋼箱梁，待滑移支座與臨時(shí)支座在橫橋向距離約為0.3 m，縱橋向約1 m，高度方向約1 m時(shí)，調(diào)整錨繩，微調(diào)定位、對(duì)位。在多次橫向/縱向移船和高度方向落鉤的操作下，將鋼箱梁下放到臨時(shí)支座內(nèi)，下落鋼箱梁時(shí)保證鋼箱梁和理論位置偏差控制在：縱橋向15 cm，橫橋向15 cm以內(nèi)。

對(duì)于每聯(lián)首跨以后的鋼箱梁，鋼箱梁下落時(shí)為了避免梁段碰撞，可以在前榀梁端加墊五分板以緩沖撞擊，將鋼箱梁時(shí)保證鋼箱梁和理論位置偏差控制在：縱橋向15 cm，橫橋向15 cm以內(nèi)。

2.4.3 鋼箱梁精確調(diào)位

豎向千斤頂頂升，將荷載從臨時(shí)支座轉(zhuǎn)移到三向千斤頂上面。利用豎向千斤頂調(diào)整鋼箱梁的高程，使其底部高出永久支座約2 cm。

調(diào)節(jié)時(shí)，過渡墩上2臺(tái)三向千斤頂需保持聯(lián)動(dòng)，中間墩上4臺(tái)三向千斤頂需保持聯(lián)動(dòng)（聯(lián)動(dòng)高差精度要求1 mm），在豎向頂推作業(yè)時(shí)需同時(shí)進(jìn)入工作狀態(tài)。

標(biāo)高調(diào)整完成后，鎖定豎向千斤頂，進(jìn)行水平方向的調(diào)位。

然后進(jìn)行水平方向精確調(diào)位：先進(jìn)行橫橋向調(diào)位，再進(jìn)行縱橋向調(diào)位，也可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況改變水平調(diào)位順序，水平位置調(diào)整過程是反復(fù)漸進(jìn)的。

在多次豎向及水平方向調(diào)位下，選擇在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)溫度22.7℃，將鋼箱梁調(diào)節(jié)到設(shè)計(jì)位置。鎖定千斤頂進(jìn)行臨時(shí)固定。

調(diào)位詳細(xì)步驟：

（1）啟動(dòng)控制系統(tǒng)、液壓泵站，進(jìn)行控制程序，先進(jìn)行稱重測(cè)試。稱重時(shí)依據(jù)計(jì)算各千斤頂?shù)捻斏奢d，采用逐級(jí)加載的方式進(jìn)行，同時(shí)用位移傳感器進(jìn)行測(cè)量鋼箱梁位移變化，當(dāng)鋼箱梁整體離開支承座約2～5 mm時(shí)，記錄下這時(shí)的各千斤頂?shù)呢?fù)荷，這就是各千斤頂頂升時(shí)荷載。

（2）試頂升。為了觀察和考核整個(gè)頂升施工系統(tǒng)的工作狀態(tài)以及對(duì)稱重結(jié)果的校核，在正式頂升之前，應(yīng)進(jìn)行試頂升，試頂升高度10 mm，持荷時(shí)間約30 min。通過監(jiān)測(cè)儀器對(duì)鋼箱梁整體進(jìn)行監(jiān)測(cè)，提供整體姿態(tài)、結(jié)構(gòu)位移等情況，如有問題則調(diào)整各千斤頂負(fù)荷，直至達(dá)到要求為止，為正式頂升提供依據(jù)。

（3）正式頂升。試頂升后，便進(jìn)行正式頂升，千斤頂最大行程為300 mm，分級(jí)進(jìn)行頂升，每一次頂升標(biāo)準(zhǔn)行程為10 mm，最大頂升速度15 mm/min。頂升同時(shí)用監(jiān)測(cè)儀器對(duì)鋼箱梁姿態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，一旦鋼箱梁位移和壓力變化超出設(shè)定值，立即暫停，關(guān)閉液控單向閥，檢查分析原因。

（4）頂升到位后，關(guān)閉液壓鎖，以確保鋼箱梁鎖定在一定的高度上，同時(shí)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，一旦鋼箱梁位移和壓力變化超出設(shè)定值范圍，頂升系統(tǒng)再次啟動(dòng)，調(diào)整回設(shè)定值。如需要長(zhǎng)期鎖定時(shí)，千斤頂帶自鎖螺母，旋轉(zhuǎn)自鎖螺母鎖緊活塞位置，鎖定后泵站卸載壓力，觀察鋼箱梁支承無(wú)問題后，液壓泵站和控制系統(tǒng)可完全關(guān)閉。

（5）鋼箱梁位置調(diào)整好后，進(jìn)行同步下降操作，系統(tǒng)監(jiān)控位移和壓力變化，實(shí)時(shí)進(jìn)行調(diào)整。如千斤頂已經(jīng)鎖緊活塞，則需要啟動(dòng)同步頂升程序，頂升高度約2 mm，讓鎖緊螺母離開油缸承壓面，關(guān)閉液壓鎖，然后將鎖緊螺母旋轉(zhuǎn)回至高點(diǎn)，這時(shí)才能進(jìn)行同步下降操作。

（6）整個(gè)頂升、下降過程應(yīng)保持位置同步精度為±1 mm，一旦位置誤差大于±1 mm或任何一缸的壓力誤差大于設(shè)定值，控制系統(tǒng)立即關(guān)閉液控單向閥，以確保梁體安全。每一輪頂升、下降完成后，對(duì)計(jì)算機(jī)顯示的各油缸的位移和千斤頂?shù)膲毫η闆r，隨時(shí)整理分析，如有異常，及時(shí)處理。

（7）鋼箱梁下落到墊好的臨時(shí)支座后，豎向千斤頂活塞回程到原位，程序切換到水平調(diào)節(jié)程序，進(jìn)行水平位移調(diào)節(jié)。

（8）啟動(dòng)水平位移調(diào)節(jié)程序，進(jìn)行鋼箱梁水平位移調(diào)節(jié)。水平位移調(diào)節(jié)好后，安裝好臨時(shí)限位塊把臨時(shí)支座固定好。鋼箱梁連接及永久支座安裝。

2.5 質(zhì)量保證措施

2.5.1 鋼箱梁吊裝

（1）浮吊進(jìn)行定位應(yīng)按設(shè)計(jì)的錨位準(zhǔn)確拋錨定位，測(cè)量人員應(yīng)根據(jù)錨位圖計(jì)算出坐標(biāo)后帶上GPS跟隨拋錨艇為第一個(gè)錨拋錨。在浮吊到達(dá)橋位附近時(shí)，觀測(cè)天氣是否適合拋錨。如果適合，則根據(jù)當(dāng)時(shí)的漲落潮情況確定拋錨方式。

（2）起吊之前需完成加載和試吊。采用分級(jí)加載方式保證起重船各吊鉤同步加載。當(dāng)梁吊起離胎架5 cm左右后，靜止，應(yīng)按操作規(guī)程進(jìn)行全面檢查。

（3）箱梁在起落過程中應(yīng)保持水平，縱向、橫向傾斜不宜過大。箱梁和吊船不得與發(fā)生碰撞。

2.5.2 定位

（1）安裝定位應(yīng)分初定位和精確定位，并應(yīng)確保相鄰兩梁的可靠連接。

（2）梁段的精確調(diào)位按照先調(diào)整高程，再調(diào)整軸線（橫向），最后調(diào)整里程（縱向）的順序逐步調(diào)整。梁段精確調(diào)位的過程是一個(gè)漸進(jìn)的過程，由專人負(fù)責(zé)統(tǒng)一指揮，需反復(fù)調(diào)整方可達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

（3）鋼箱梁構(gòu)件連接固定后落梁就位時(shí)，應(yīng)符合下列規(guī)定：

鋼箱梁就位前應(yīng)清理支座墊石，其標(biāo)高及平面位置應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。

支座的精確位置應(yīng)按設(shè)計(jì)圖并考慮施工安裝溫度、施工誤差等確定。

鋼箱梁落梁前后應(yīng)檢查其建筑拱度和平面尺寸，并做記錄，校正支座位置。

2.5.3 質(zhì)量檢驗(yàn)

質(zhì)量檢驗(yàn)見表1。

表1 質(zhì)量檢驗(yàn)表

3 結(jié) 語(yǔ)

本文簡(jiǎn)要介紹了港珠澳大橋變寬段超重鋼箱梁安裝流程，鋼箱梁安裝工藝應(yīng)用效果良好，為變寬段超重鋼箱梁的廣泛應(yīng)用積累了寶貴的資料，可為后續(xù)類似工程提供有價(jià)值的借鑒參考。