运河上浮吊船整体架设钢桁梁施工技术

任其震（中铁二十局集团第一工程有限公司，江苏苏州215000）



运河上浮吊船整体架设钢桁梁施工技术

任其震
（中铁二十局集团第一工程有限公司，江苏苏州215000）

摘 要：在运河上采用浮吊船整体架设钢桁梁，投入小、封航时间短、安全系数高。针对具体工程项目详细介绍了钢桁梁拼装的场地布置、基础、支架设计以及用浮吊船整体架设钢桁梁的施工工艺。钢桁梁架设顺利完成，相关经验可为类似施工提供借鉴。

关键词：浮吊船；钢桁梁；场地布置；现场拼装；整体架设

1　工程概况

苏南运河苏州市区段三级航道整治工程项目，位于苏州市浒关镇，横跨京杭大运河。新建钢桁梁桥主桥计算跨径93．6m，全长95m，主桁架中心距为9m，跨中31．2m范围设悬臂外挑，该范围人行道含护栏全宽17m；主桥剩余部分人行道（含护栏）全宽7m，桁架结构全宽9．52m。

该桥为全焊接设计，全桥重6 500kN。主桁架、上下平联、桥门架、横联、纵联及横梁等焊接部件的钢板均采用Q345qD级桥梁用低合金结构钢，其中主桁架下弦杆腹板采用Q345qD－Z15钢，二层楼梯钢板采用Q345D钢材。

2　总体施工方案

2．1施工方案比选

在内河航道上，架设如此重的钢桁梁一般采用浮托法施工，即沿桥梁纵向支架法拼装钢桁梁，在航道上用浮拖船作为支撑点，利用牵引将钢梁整体移至墩柱上就位。该施工方案占用临时支架时间长、封航时间长，并且占用了引桥的施工场地，影响引桥的施工。由于本项目工期短，并且引桥外侧受房屋拆迁的影响，无法提供95m钢桁梁的拼装场地，因此我部从施工工期及施工成本的角度考虑，决定采用浮吊船整体架设钢桁梁。

2．2浮吊船整体架设钢桁梁总体施工方案的确定

首先工厂化集中加工制作钢桁梁各杆件块体，陆路运输至桥头，然后在运河岸边陆地拼装焊接成整体结构，最后再用浮吊船整体架设就位于现场桥墩支座上固定。

95m钢桁架桥现场安装，在桥位附近的京杭大运河岸边区域选择满足桥梁拼装需要的空地，进行场地平整压实硬化处理。在硬化后的场地上布设桁架片立式组装的临时搁置点基础，钢桁梁立式拼装的临时搁置点为8个C25钢筋混凝土基础；然后在钢桁梁卧拼区拼装桁架杆件，组装成桁架片体分段件；最后再利用两台100t汽车吊，抬吊组装分段的桁架片体进行立拼焊接。钢桁架桥梁整体立式组装区域紧靠于卧拼区，以便于抬吊的桁架片体能够直接搁置在临时搁置点上。整体钢桁梁的吊装，采用2台浮吊船（500t＋300t）联合抬吊安装。

3　钢桁梁现场拼装施工

3．1场地布置

为保证现场施工顺利进行，具体的施工平面布置原则为：①在满足施工的条件下，尽量节约施工用地；②尽可能减少临时建设投资；③在保证场内交通运输畅通和满足施工材料堆放要求的前提下，最大限度地减少场内运输，特别是减少场内二次搬运；④满足汽车吊机、运输车辆场内行走需要；⑤在平面交通上，要尽量避免与其它生产单位相互干扰；⑥符合施工现场卫生、安全技术和防火规范要求。

根据拼装现场的场地尺寸，同时为了方便桥梁的安装和浮吊船的吊装，在京杭大运河边桥位附近岸边设置一块顺岸堤向的施工场地（100m×28m）。

现场卧拼区域，布置在桥梁立拼区域的后侧（远离驳岸侧），卧拼区域宽度为10m，立拼区域宽度为13．5m，场地总长度为100m。整个场地在清除表面松散土并碾压后，采用40cm厚道渣回填并压实。施工现场平面布置如图1所示。

图1　施工现场布置图（单位：m）

3．2临时搁置点基础设计

全桥设置8个临时搁置点基础，用于钢桁梁立拼施工。搁置点基础采用C25钢筋混凝土，几何尺寸为3m×4．5m×0．4m。

全桥重650t，中间基础承受最大荷载为：6 500 kN／（3×2）＝1 083kN。混凝土基础自重为129．6 kN。因此对于地基承载力的要求为：（1 083＋129．6）kN／（3×4．5）m2＝89．8kPa。

地基处理形式为：清除表面松散土并碾压后，采用40cm厚道渣回填并压实。经现场试验测得道渣顶面的承载力为180kPa＞89．8kPa。

道渣底面为粉质黏土，查设计图纸说明知其承载力容许值为110kPa，经现场试验测得承载力为160kPa。因此，临时支墩基础的地基承载力满足要求。

3．3立拼支架

拼装支架分为下支架和上支架两种，下支架全部为工字钢组拼而成，直接作用在钢筋混凝土基础上，高度为30cm，采用30号工字钢直接固定于临时搁置点基础上，用于支承桁架的下弦杆件节点。下支架结构见图2。

图2　下支架结构示意图

上支架为钢管格构式组合支架，主要作用是稳定立拼时分段成型的桁架。格构支架以ø400mm× 8mm钢管和16号槽钢组合焊接而成；格构支架顶部采用双拼32号工字钢横担，钢管之间采用16号槽钢连接。上支架的基础采用C25混凝土基础，几何尺寸为1．5m×1．5m×0．4m，每节段分别设置2排上支架。上支架结构见图3。

图3　上支架结构示意图

3．4钢桁梁立拼施工

根据总体施工方案，该钢桁梁首先采取分段卧拼，然后分段立拼成整体，最后采用2台浮吊船整体吊装。为便于施工，我部将钢桁梁分为3段，每段长约32m。该桁架总重量为6 500kN，为了减轻吊装时的总重量，在整体立拼时，两端部15m范围内的上下桥面板和楼梯暂不安装。待整体桁架桥梁吊装就位固定后，再利用汽车吊安装桥面板，即在采用浮吊船整体吊装时，吊装重量为6 000kN。

3．4．1钢桁梁立拼施工工序

两侧中跨主桁架安装→中跨下横联安装→中跨下层桥面板安装→中跨上层桥面板安装→中跨上横联安装→边跨主桁架安装→边跨下横联安装→下层桥面板安装→上层桥面板安装→外挑悬臂桥面安装→上横联安装→整桥吊装。

3．4．2钢桁梁立拼施工方法

95m钢桁梁分成3段，利用2台100t汽车吊翻身侧桁架片至立拼支架上，分段焊接成整体桁架桥梁。钢桁梁分段情况见图1。

横联、桥面板等采用单台25t汽车吊站位在内侧通道向后倒退安装，与两侧主桁架焊接固定。

4　钢桁梁吊装施工

钢桁梁吊装前，应对桥梁支座的轴线和高程进行复核，并对钢桁梁的施工预拱度进行测量，满足要求后，方可进入整体吊装工序。

4．1航道疏浚

为了保证吊装时浮吊船能够正常航行，因此需要对航道内浮吊船行走区域进行疏浚，保证浮吊船吃水深度在2．5m以上。疏浚方式采用挖泥船清淤的方式，向外转运。

4．2两台浮吊船的起吊负荷验算

500t浮吊船采用65°仰角，臂长40m，吊点距船头9．5m，起吊高度36m，查浮吊船起重负荷表得到该浮吊船最大起吊能力为400t。300t浮吊船采用65°仰角，臂长40m，吊点距船头9．5m，起吊高度36m，查浮吊船起重负荷表得到该浮吊船最大起吊能力为300t。两台浮吊船起吊位置如图4所示。

图4　浮吊船起吊位置示意图（单位：mm）

设500t浮吊船吊装重量为F1，300t浮吊船吊装重量为F2，则：

F1＋F2＝6 000kN，6 000kN×93．6m÷2＝F1×（39m＋46．8m÷2）＋F2×46．8m÷2。得到：F1＝3 600kN＜4 000kN，F2＝2 400kN＜3 000kN。因此吊点的位置及浮吊船的选用满足要求。

4．3吊装钢丝绳的验算

每台浮吊船上有2个主钩，4个吊点，16根吊装钢丝绳。根据钢丝绳允许拉力计算公式S＝P／K。

根据《钢丝绳安全技术规范》，当钢丝绳用作捆绑吊索时，安全系数取8～10，根据本工程的技术特点，采用K＝10。钢丝绳受力状况见图5。

图5　浮吊船臂长、仰角示意图

钢丝绳允许拉力S＝3 600kN／（16×cos30°）＝259．8kN，计算钢丝绳破断拉力P＝S×K＝259．8 kN×10＝2 598kN。

钢丝绳选用ø80mm的纤维芯钢丝绳，换算系数取0．8，查粗直径钢丝绳力学性能表（GB／T20067－2006）得钢丝绳的破断拉力P＝3 530kN×0．8＝2 824kN＞2 598N。

因此，钢丝绳的选用符合要求。

4．4整体吊装

在所有准备工作完成后，两艘浮吊垂直于河岸线，然后同步缓慢起吊，起吊过程中应保持两台浮吊的基本均匀一致性，两吊点高差不超过10cm，采用刻度标尺测量仪器控制，每30cm测量一次，做到统一号令，起降有序［1］。

起吊后，浮吊起重钢丝绳缓缓提升，使桁架桥脱离临时支架，然后2台浮吊依靠后锚钢丝绳向后退至河中间，依靠钢丝绳牵引缓慢转身，使2台浮吊慢慢平面旋转转至90°，使其正面朝向桥位方向，再启动移位装置，浮吊朝着桥位安装位置方向缓慢移动，在行驶到预先设定的位置后，由浮吊将钢桁桥慢慢降落，放置在桥墩处的安装支座上，待桁架支承钢板和墩顶支座钢板对位后，浮吊船松降起重钢丝绳，拆除起重绳索等设施，然后退出。

4．5钢桁梁就位

桁架桥在吊装过程距离支座位置50cm以内后，采用微调措施，在盖梁支座位置耳墙上预先设置好4台5t手拉葫芦，每端各2个。桁架桥吊装离支座50cm以内时，挂好手拉葫芦并收紧，浮吊船慢速精确移动，此时，钢桁梁边移动边收紧手拉葫芦，直至桁架桥达到支座位置固定。

桁架桥初步定位后，对轴线贯通测量，确保吊装过程中轴线不出现偏差。如有偏差，应通过浮吊船和手拉葫芦共同微调。调整达到设计要求后，进行梁底支座钢板的焊接。

5　结束语

为控制工程成本，本项目选择300t和500t浮吊船进行钢桁梁的整体吊装，经过对施工方案的详细论证，各项数据均满足施工要求。在吊装过程中，通过各项工作的认真准备，并对各种机械设备及工序的认真检查，在京杭运河上的这座钢桁梁桥已经安全的架设完毕。

参考文献

［1］盖琪琳．京杭运河大桥中承式钢管拱施工技术［C］／／山东公路学会．公路交通与建设论坛．济南：济南出版社，2003：218－221

Construction Techniques for the Integral Erection of Steel Truss Beams with Floating Cranes on Canals

Ren Qizhen
（1st Engineering Co．Ltd．of the 20th Bureau Group of China Railway，Suzhou 215000，China）

Abstract：The application of floating cranes to the integral erection of steel truss beams on canals helps to lower the cost，shorten the route－closing time，and improve the security of construction．With real projects as examples，introduced in the paper are the layout of the construction site，the design of the foundation and the supporting scaffolds and the construction processes for the integral erection of the steel truss beam with floating cranes on canals．The successful completion of the integral erection may serve as a useful reference for other similar projects．

Key words：floating crane；steel truss beam；layout of the site；assembling at the site；integral erection

作者简介：任其震（1981—），男，工程师，主要从事土木路桥工程施工技术管理工作 466952827＠qq．com

收稿日期：2015－09－14

中图分类号：U445．467

文献标识码：B

文章编号：1672－3953（2016）01－0071－04

DOI：10．13219／j．gjgyat．2016．01．019