南水北调中线工程沙河梁式渡槽架槽机施工方案

□戴 毓 □于 军（河南省水利勘测设计研究有限公司）

一、引言

依据对沙河梁式渡槽各种施工条件的分析以及U形渡槽自身的特点，并综合考虑渡槽施工的要求、施工场地、设备造价、完成工期等因素，对于梁式渡槽上部结构施工，曾研究多种施工方案，即整孔架设法、预制拼装法、满堂红脚手架浇筑法、造槽机法、架槽机法等。经初步分析比较，为保证南水北调U型槽施工质量，U形梁渡槽槽身施工为较合理的方案。

二、施工条件

沙河U形梁式渡槽总长1440m。主河槽段比滩地段地形、地质条件相对较差，地基承载力较低。交叉断面处，沙河左岸有堤，堤高5m左右，堤顶宽5m，高于河道300年洪水位，右岸无堤，右岸为1、2级阶地，河槽宽约700m，靠近左岸。右岸Ⅱ级阶地高程123～125m，Ⅰ级阶地高程118～120.4m，沙河10年洪水位119.42m，20年洪水位119.68m,在右岸适合于布置预制场等大型设施。沙河洪水期冲刷大，气候、地质、水文条件较差。

三、施工方案概述

沙河、大郎河梁式渡槽上部均为预应力混凝土U形结构，共分二联四槽，两槽一联。槽身为简支结构，跨度30m，单跨一联（双槽）槽身自重1200t左右。

架槽机安装工法（即整孔预制、吊装工法）是采用大型运输及起吊设备，将在预制场地整体预制的结构运送至施工现场进行安装。

架槽机施工方法是使用大型起吊设备，将整孔预制梁槽架设安装，目前国内外已有1000t级以上的架桥运输设备。预制安装施工包括槽身的预制、运输、安装共3个阶段。渡槽的预制构件一般在预制场内进行预制，利用运梁车或吊车、推移等方式运至槽位再由架槽机或其它起吊设备安装。

渡槽槽身在预制场内集中预制，龙门吊吊装槽身到槽墩顶安装到位。槽身运输采用接力式，即预制好的槽身由生产区（预制场内）的龙门吊运送到渡槽槽墩附近，平行与渡槽轴线，然后由安装区的龙门吊吊起槽身，横移至槽身设计位置，安装到位。

本工程预制场可布置在沙河渡槽、大郎河渡槽进口段河道右岸的滩地上。

槽身预制在台座上进行，台座采用钢筋混凝土结构，以承担预应力张拉后的槽身重量。槽身预制模板为专业生产厂家设计加工，制作成定型成套模板，一套模板由外模和内模组成。

架设渡槽的关键技术为：

（一）大吨位吊装设备

目前大型架桥机可适用25～60m，6～16m宽的整体梁片，纵向坡度0～3%，梁吨位最大已达980t。沙河渡槽工程，从渡槽长度、结构型式、过水流量、单跨长度、单跨吊装重量、单跨高度和宽度渡槽、最小厚度等方面综合考虑，本次架设使用的是MG950/62.5-40A4门式起重机。其主要技术参数为：

1.一般参数

额定起吊能力：950t(净起吊重量)；跨度：62.5m；起升高度：26.5m（可实现26.5m到16.5m有级变高）；大车行走速度：0～5.0m/min（重载）0～10.0m/min（空载）；小车运行速度：0～3.0m/min（重载）0～6.0m/min（空载）；吊钩升降速度：0～0.5m/min（重载）0～1.0m/min（空载）；适应纵坡：±1.5%；抗倾覆安全系数:沿走行轨道方向≥1.5；大车最大轮压：约38t；小车最大轮压：约 33t；

2.电气系统

工作电源：380V/50Hz；整机总电容量：350kW；起升：4×44kW；大车走行：16×5.5kW；电动葫芦：30kW；小车走行：8×3.0kW；照明、空调及其它：32kW。

3.运输尺寸

最大主梁节段（长×宽×高）：12.0m×1.6m×2.5m；单件最大重量：25t。

4.大车走行轨道

P50双轨；钢轨中心距1435mm。

5.其它参数

吊装方式：2台起重机抬吊一片渡槽，形成四点起升、三点平衡系统；整机重量：约1250t。

（二）大吨位轮轨式运槽车技术（槽顶走行设备）

轮轨式运梁车作为渡槽的运输设备，主要由走行轮组、纵横均衡梁、承重大梁、连接梁、液压支承座、驾驶室、发电机以及液压和电气设备等机构组成。走行轮组分为4纵列16轴线共64个钢轮，单个轮压39.0t。走行轮组采用纵横均衡梁连接，保证各个钢轮轮压基本一致。运输时渡槽固定在承重大梁上，渡槽与承重大梁之间设置有4个液压支承座，其中前承重大梁上两个液压支承座油路串联连通，后承重大梁上2个液压支承座油路独立，使渡槽运输时形成三点支承，避免渡槽受附加扭转应力。发电机为运梁车提供了移动式动力源，运梁车的走行方式为电机驱动，变频控制，能够实现无级调速和很好的停车制动。

（三）架设技术

主要是利用大吨位提槽机进行渡槽的吊装，其施工工艺可分为架槽机吊装和门吊吊装2部分。

1.架槽机吊装

架槽机工法就是通过架槽机逐孔架设施工渡槽，其主要施工工序如下：

（1）先行施工渡槽下部结构，在第1孔和第2孔左侧设置预制台座及存梁台座。

（2）存梁台座上的待架渡槽通过横移方式进入跨墩提梁机内，利用提梁机安装右线第1、第2孔渡槽，见图1（2台龙门吊抬吊一片渡槽，单台龙门吊起吊能力为950t，跨度62.5m，高度40m）。

图1 吊装示意图

（3）在第1～3孔处地面组装下导梁、门式架梁机，利用提梁机提升安装在右线第2、第3跨。在右线第1、第2孔已架渡槽顶安装轮轨式运梁车，见图2。

（4）利用预制场跨墩提梁机装一片渡槽到轮轨式运梁车上，运梁车携渡槽走行到第2孔门式架梁机内。

（5）门式架梁机起吊待架渡槽前移到第3孔并下落渡槽至距墩顶0.5m处，然后向左横移5.1m到位并落放在桥墩上。

（6）运梁车返回预制场运送下一片渡槽，吊具拆除并运回预制场备用，门式架梁机后退一跨准备安装下一片渡槽，见图3。

（7）运梁车运第2片渡槽到位，门式架梁机起吊渡槽前移到第3孔并下落渡槽2.5m停止，向右横移5.1m后继续下落渡槽在桥墩上。

图3 吊装示意图

（8）运梁车返回预制场运送下一片渡槽，吊具拆除并运回预制场备用。

（9）第3孔渡槽架设完毕，2台门式架梁机走行到下导梁中部并通过锁定装置锁定在下导梁上。

（10）运梁车横梁与下导梁后方连接，拆除下导梁与托架之间的斜撑杆。

（11）运梁车驱动架槽机前进一孔到位。安装下导梁与托架之间的斜撑杆。

（12）利用辅助吊车将1＃桥墩处的托盘支撑系统转移到第5＃桥墩处安装，架槽机完成一个架梁及过孔循环。

（13）按照以上（4）～（12）步骤依次架设第4孔至最后一孔渡槽安装完毕。

（14）运梁车驮运架槽机返回1号墩处，跨墩提梁机将架槽机及运梁车倒放至左线，重复以上（4）～（12）步骤依次架设左线第3孔至最后一孔渡槽安装完毕，运梁车驮运架槽机返回1号墩处拆除架槽机，见图4。

图4 吊装示意图

于沙河渡槽而言，采用架槽机施工时整体预制、吊装、运输、架设的每个工序都存在一定的难度。桥梁施工时箱梁一般采用轮胎式或轮轨式运梁车来运输，但对于大跨度、大吨位的U形渡槽而言，由于渡槽为开口薄壁结构、上翼缘较窄无法采用轮胎式运梁车运输，只能采用轮轨式运梁车。由于渡槽本身无法承受架槽机支腿荷载，因此对于渡槽的吊装和架设工序来说，采用以前那种架桥机的形式存在着无法克服的困难，架槽机必须将施工荷载传递到槽墩或承台上。为了克服上述问题，我们采用跨墩龙门吊的形式将两侧梁场横移到跨内的渡槽装到轮轨式运梁车上，运梁车以已架渡槽为承载体向架槽机喂梁，架槽机由下导梁和2台龙门吊组成，下导梁支承在承台上，龙门吊以下导梁为承载结构完成渡槽的安装。