懸索橋淺灘區鋼箱梁吊裝施工關鍵技術研究

(武漢天興洲道橋投資開發有限公司,湖北武漢 430011)

0 引言

懸索橋淺灘區鋼箱梁吊裝施工很容易對航道造成影響，這種影響在傳統施工技術應用中較為常見，如高低支架牽引移位和存梁施工。本文研究主要圍繞蕩移法進行懸索橋淺灘區鋼箱梁施工，該施工技術在適應性、操作便利性、經濟性等方面均具備顯著優勢，由此可見本文研究具備較高實用性。

1 工程概況

以某雙塔單跨懸索橋作為研究對象，采用雙向八車道的高速公路標準，設計速度、橋梁寬度分別為100km/h、40.5 m，跨徑布置、矢跨比分別為（360＋1200＋480）m、1∶9.5，主纜橫橋向中心間距、吊索順橋向標準間距分別為42.1 m、12.8 m。橋梁設置有88片標準節、94榀鋼箱梁段，存在E類的最長梁段，重346.3t，如圖1所示為雙塔單跨懸索橋布置圖，由此可直觀了解工程情況。

圖1 雙塔單跨懸索橋布置圖

圖2 鋼箱梁標準橫斷面

鋼箱梁工程共存在6種梁段類型，即A、B、C、D、E、F，長度分別為8.8m、12.8m、12.8m、8.8m、14.4m、12.8m，重量分別為 290.4t、267.3t、285.4t、290.3t、346.3t、308.9t，梁段數量分別為1個、88個、2個、1個、1個、1個，分別屬于無吊索梁段、標準梁段、特殊吊索梁段、無吊索梁段、特殊吊索梁段、特殊吊索梁段，如圖2所示為鋼箱梁標準橫斷面。

工程所處水道河面寬廣呈喇叭形，河網密布，水系發達，逕流量變幅大。水量大，屬于典型的潮汐水道。根據施工期間觀測可以確定，水道水位處于-0.5～+2m區間，最低通航水位、最高通航水位（國家85高程）分別為-0.700m、+3.124m，單孔雙向通航1114m×49m。

2 懸索橋淺灘區鋼箱梁吊裝施工關鍵技術

2.1 總體安裝方案

工程按照從跨中向塔柱方向的順序，采用跨纜吊機依次對稱安裝鋼箱梁。在具體安裝過程中，需結合現場環境和水深實測情況，保證合攏段能垂直起吊安裝，基于實測河床標高，淺灘區主要包括西塔處的無吊索梁段、東塔處的無吊索梁段，編號為t1、t2，以及1#～3#吊索梁段、91#～92#吊索梁段，跨纜吊機無法負責這類梁段的垂直起吊安裝。為減少航道受到的傳統鋼箱梁安裝方法影響，縮短施工周期、降低施工投入，工程采用蕩移法安裝淺灘區梁端，由此即可保證懸索橋淺灘區鋼箱梁吊裝施工的效率和質量。

2.2 具體施工流程

工程基于牽引蕩移和吊索蕩移開展懸索橋淺灘區鋼箱梁吊裝施工，牽引蕩移施工通過卷揚機水平牽引吊機吊具，跨纜吊機卸載需在連接完成后進行，以此完成牽引蕩移。吊索蕩移需將吊機吊具與其他梁段的吊索相連，由主動卸載或加載的跨纜吊機引導吊索加載或卸載，梁段的移動即可實現，在具體安裝過程中，需將梁段放置在支撐支架上或進行連接施工，以此完成吊索蕩移。如吊機的允許范圍之內存在跨纜吊機的傾角，采用牽引蕩移進行施工，如存在較長的牽引距離，則采用吊索蕩移進行施工。吊索蕩移施工過程中可配合采用牽引蕩移，蕩移安裝的距離可由此變長，本文研究工程主要采用吊索蕩移施工方式。在工程的吊索蕩移施工中，跨纜吊機的鋼箱梁垂直起吊需在第a根吊索處進行，吊機吊具上的轉換工裝需要與第（a＋i）根永久吊索連接。逐級卸載的跨纜吊機至第（a＋i）根吊索垂直受力，跨纜吊機松勾。行走至第（a＋i+j）個索夾處的跨纜吊機，連接轉換工裝與吊具。對于逐漸受力的跨纜吊機，逐漸偏轉的吊索最終至跨纜吊機鋼絞線垂直，蕩移施工的一個周期正式完成。其中，主纜的傾斜度和吊機的性能要求直接影響i和j的取值，施工過程中吊機的允許角度必須大于跨纜吊機的偏轉角度[1]。

2.3 實例分析

以西塔側的牽引蕩移施工為例，蕩移施工共分為12個環節，如圖3所示為1-3環節的安裝示意圖，具體安裝過程如下：（1）完成無吊索梁段支撐托架施工和驗收，4#吊索處跨纜吊機就位，t1梁段由運梁船運輸至跨纜吊機正下方，鋼箱梁臨時吊耳與跨纜吊機下放吊具相連，t1梁段由跨纜吊機垂直起吊至蕩移高度；（2）2#吊索牽拉至吊具處，連接吊具與2#吊索；（3）逐級卸載跨纜吊機，逐漸受力的2#吊索最終將全部鋼箱梁荷載轉移至吊索上；（4）將吊具與跨纜吊機錨頭連接解除，固定行走至1#吊索處的跨纜吊機，連接吊具與牽拉跨纜吊機錨頭；（5）逐級加載跨纜吊機以提升鋼箱梁，此時存在受力逐漸減小的吊索，在鋼箱梁荷載全部轉移完成后，梁段解除與吊索的連接；（6）水平牽引卷揚機布置于邊跨側，連接吊具與卷揚機鋼絲繩，梁段蕩移至安裝位置，下放至支架和支座上，解除鋼箱梁臨時吊耳與吊具的連接，行走在4#吊索對應位置的跨纜吊機需繼續進行Z1梁段（1#吊索對應）起吊；（7）行走至4#吊索處的跨纜吊機進行Z1梁段的垂直起吊，連接吊具與2#吊索；（8）逐步卸載跨纜吊機，轉移鋼箱梁荷載至2#吊索處；（9）行走至1#吊索處的跨纜吊機連接吊具與鋼絞線；（10）逐級加載跨纜吊機，吊索逐漸將鋼箱梁荷載轉移至跨纜吊機，鋼箱梁吊耳與1#吊索連接，跨纜吊機卸載，連接t1與Z1間的臨時連接件，Z1梁段吊裝可由此完成；（11）在4#索夾處由跨纜吊機進行Z2梁段的垂直起吊，鋼箱梁由水平牽引卷揚機牽拉至2#吊索位置處，連接鋼箱梁吊耳與2#吊索，跨纜吊機卸載，并將Z1梁段與Z2梁段間的臨時連接件連接，Z2梁段的吊裝由此完成；（12）重復上一環節，連接Z3鋼箱梁吊耳與3#吊索，跨纜吊機卸載，并將Z3梁段與Z2梁段間的臨時連接件連接，Z3梁段的吊裝由此完成[2]。

2.4 吊具轉換工裝

一般情況下，鋼箱梁節段的重心與鋼箱梁永久吊耳處于不同斷面，為保證吊索蕩移施工過程中鋼箱梁平穩，鋼箱梁永久吊耳與蕩移用的吊索不得連接，而是需要采用轉換工裝，以此保證鋼箱梁的重心與跨纜吊機的吊點在整個蕩移過程中處于同一個斷面上。吊具轉換工裝由吊具轉換工裝、扇形板及兩個連接板組成，吊索與扇形板的連接通過連接板1和三角板實現，扇形板直接連接跨纜吊機錨固座，吊具與扇形板的連接基于連接板2實現，采用銷接進行各處連接。扇形板可在蕩移時轉動，跨纜吊機和吊索建的梁段荷載轉換可由此實現，通過增加扇形板的吊耳孔，多個周期的轉換需要也能夠得到滿足，需基于吊裝荷載設計確認轉換工裝的材質和結構尺寸要求[3]。

圖3 1-3環節安裝示意圖

2.5 施工成果分析

該工程的鋼箱梁蕩移施工于2018年11月20日開始，在Z4梁段位置垂直起吊t1梁段至蕩移位置后，2#吊索牽拉并連接扇形板，單側、兩側跨纜吊機每級卸載分別為25t、50t，卸載過程平穩，跨纜吊機卸載在30min后完成，2#吊索承擔全部鋼箱梁荷載，存在12°的蕩移角度。解除扇形板與跨纜吊機鋼絞線錨固座連接，行走至1#吊索處的跨纜吊機固定，扇形板連接錨固座至2#吊索處的牽引鋼絞線，單側、兩側跨纜吊機每級加載分別為25t、50t，加載過程平穩，跨纜吊機在30min后承擔全部鋼箱梁荷載，此時存在處于松弛狀態的2#吊索及6°的蕩移角度。解除扇形板與2#吊索的連接，鋼箱梁由卷揚機水平牽引至支座和支架上方，卸載落梁，吊裝t1梁段的施工由此完成，共耗時1d，工程通過約12個月的鋼梁吊裝施工最終實現了全橋的合攏。

3 結語

綜上所述，基于蕩移法的懸索橋淺灘區鋼箱梁吊裝施工需關注多方面因素影響。在此基礎上，本文涉及的總體安裝方案、具體施工流程、吊具轉換工裝、施工成果分析等內容，則提供了可行性較高的懸索橋淺灘區鋼箱梁吊裝施工路徑。為更好保證懸索橋淺灘區鋼箱梁吊裝施工質量，鋼箱梁的重心位置把握、吊機的使用安全控制、銷軸的受力安全保障、空中銷軸施工的安全措施應用必須得到重視。