长节段钢箱梁吊装临时支撑及精细调位系统应用

史虎彬，朱武华，韩博文，郑伟涛

（中交一航局第一工程有限公司，天津300456）

长节段钢箱梁吊装临时支撑及精细调位系统应用

史虎彬，朱武华，韩博文，郑伟涛

（中交一航局第一工程有限公司，天津300456）

大吨位长节段钢箱梁调位施工精度要求高、难度大、安全风险较高，通过合理设计初调位系统和精细调位系统，既保证了钢箱梁临时状态下的支撑问题，又解决了长节段钢箱梁的调位问题，同时对调位过程进行了合理优化，总结了调位过程中的注意事项，可为同类工程施工提供借鉴。

钢箱梁；吊装；临时支撑；精调位；墩顶调位系统

1　工程概况

港珠澳大桥深水区CB03合同段东起西人工岛连接桥，西接深水区CB04合同段，里程桩号起于K13+413，止于K22+083，总长8 670m。其中深水区非通航孔桥钢箱梁工程为桩号K13+ 413—K17+633范围内的（5×110+5×6×110）m、桩号K18+783—K22+083范围内的（5×6×110）m等截面连续钢箱梁，共68跨，钢箱梁宽33.1 m，高4.5m。

2　钢箱梁调位系统设计

钢箱梁调位分初调位和精调位。梁段起吊至墩顶上方，通过初调位装置引导落位至临时支座的过程称为初调位。钢箱梁安装后，通过墩顶精调位系统以及牛腿精调位系统对梁的高程以及水平位置进行调整，直至梁段安装线形符合设计线形的过程称为精调位。

2.1初调位系统布置

钢箱梁初调位分为梁底初调位装置和梁顶初调位装置。

梁底初调位装置主要由滑轮、钢丝绳、手拉葫芦、卸扣、初调位吊耳等组成，初调位吊耳安装在墩顶和待装钢箱梁底板上，梁底吊耳通过螺栓与钢箱梁底板栓接，墩顶吊耳固定在墩顶预埋件上，梁底墩顶初调位装置布置如图1所示。

梁顶初调位装置组成与梁底初调位装置相同，详见图2。

初调位吊耳分别是栓接在已装钢箱梁顶面和待装钢箱梁顶面。除首跨钢箱梁安装跨越两个墩台只使用两套墩顶调位初调位设备不需要用到梁顶初调位装置外，其余每跨梁段安装与上跨梁连接时均需要梁顶初调位装置与梁底初调位装置配合完成钢箱梁的初定位。

图1　墩顶初调位系统布置图Fig.1 Layoutof initial positioning system on pier tops

图2　梁顶初调位系统平面布置图Fig.2 Layout of initial positioning system on box girders

初调位系统操作流程如下：

1）钢箱梁吊装前，预先将手拉葫芦与墩顶吊耳进行连接，滑轮钢丝绳连接在梁底的吊耳上随钢箱梁一起吊装。

2）当梁底滑移支座距离墩顶竖向高度1 m、横向距离0.3m、纵向距离1 m时，将滑轮另一端与墩顶吊耳连接，完成初调位引导装置的安装。

3）起重船缓慢落钩，当梁底距离支座顶为5 cm时，停止落钩，利用手拉葫芦调整梁中轴线及里程。

4）当梁段横桥向轴线偏差3 cm内、顺桥向轴线偏差5 cm以内时候，起重船继续落钩，梁段平稳地落位于墩顶临时支座上。

5）起重船落位调位支座后，逐步进行卸载，当起重船卸载50%时，停止落钩，进行初定位检查，确认梁段定位准确，支座及梁段无异常情况后，继续落钩，直至完全卸载[1]。

2.2钢箱梁精调位系统布置

当每跨梁段初定位完成后，即开始梁段的精确调位工作。精调位按照先调整高程，再调整横向轴线，最后调整纵向轴线的顺序逐步进行，由于梁段精调位过程是一个渐进的过程，水平调位需反复进行，调位顺序需根据现场实际情况进行反复调整，梁段精确调整到位后进行临时限位。

精确调位系统按调位的部位分为墩顶调位系统、牛腿调位系统。

2.2.1墩顶调位系统

墩顶调位系统主要由滑移支座、调位支座、钢垫墩、千斤顶等组成[2]。

滑移支座呈直四棱柱状，上部通过12根M24高强螺栓与箱梁底板栓接（见图3），在最大200 t水平推力作用下，单个螺栓的剪切应力为83.3 MPa，在螺栓许用应力以内，满足钢箱梁调位要求。滑移支座下表面栓接有四氟滑板，与调位支座表面钢板形成滑动摩擦面，四氟滑板与不锈钢板摩擦系数μf≤0.08，使用较小吨位的千斤顶即可对滑移支座进行顶推。

图3　滑移支座与箱梁底板连接示意图Fig.3 Schem atic diagram of connection of slid ing bearing with box girder bottom

图4　调位支座及千斤顶Fig.4 Position adjusting bearing and Jack

调位支座通过预埋螺栓固定于墩顶平台（见图4（a）），上口四周安装有水平向千斤顶反力架，千斤顶对滑移支座施加作用力时，通过反力架将反作用力传递至调位支座本体。竖向千斤顶搁于垫墩上（见图4（b）），通过在垫墩上加减钢垫板调节千斤顶起顶位置及高程。

墩顶设置2座临时支座、4座垫墩、4台1 000 t竖向千斤顶、纵桥向布置2台200 t水平向千斤、横桥向布置4台100 t水平向千斤顶。调位系统布置见图5。

图5　中间墩调位系统布置平面图Fig.5 Layoutof positioning system form idd le piers

2.2.2牛腿调位系统

牛腿调位系统为梁端临时悬挂系统。一组牛腿调位系统主要由牛腿本体、前端滑移支座、中部牛腿耳板及连接销轴、尾部固定支座、临时调位支座、千斤顶等组成[2]（见图6）。临时调位支座通过螺栓锚固于已装钢箱梁顶板，牛腿尾部通过螺栓锚固于待装钢箱梁顶板，中部耳板通过销轴与待装钢箱梁梁顶耳板销接[3]，头部滑移支座支撑于临时调位支座，滑板与调位支座表面钢板形成滑动摩擦面。千斤顶布置于调位支座内。

图6　牛腿调位装置Fig.6 Positioning device for brackets

1套完整的牛腿调位系统由3组单独牛腿调位系统组成。每座调位系统包括1套临时调位支座、1套滑移支座、1组牛腿、2台竖向千斤、4台水平向千斤顶。高程调节采用2台300 t竖向千斤顶，纵、横桥向位移调节均采用2台水平向60 t千斤顶。

3　钢箱梁安装调位施工

1）检查待装箱梁对应墩顶的调位支座的安装位置是否正确，连接是否可靠，千斤顶是否安装到位，临时限位块、垫板等是否准备齐全。

2）钢箱梁发运前，将梁底滑移支座及附加垫板提前安装到位。吊装前，在钢箱梁底部初调位吊耳处，按照初调位布置图安装好手拉葫芦、滑车组和附属件。

3）浮吊吊装钢箱梁，待滑移支座与调位支座在横桥向距离约0.3 m、纵桥向约1 m、高度方向约1 m时，将钢箱梁底部安装好的初调位系统的另一端安装到墩顶初调位吊耳上。

4）在多次横向/纵向移船和高度方向落钩的操作下，利用初调位系统牵引，将钢箱梁下放到调位支座内。下落时保证钢箱梁实际和理论位置偏差控制在：纵桥向5 cm，横桥向3 cm以内。

5）拆除初调位系统。

6）在竖向千斤顶顶部安装5 cm垫板，以便千斤顶梁底处能够均匀受力。利用竖向调位千斤顶调整钢箱梁的高程，使钢箱梁底部高出永久支座约3 cm。调整完成后，通过增加/减少滑移支座和钢箱梁底部的垫板保证钢箱梁底部和永久支座之间约3 cm的间隙，竖向千斤顶卸载，使载荷转移到滑移支座上。

7）先利用水平千斤顶进行横桥向调整，再利用水平千斤顶进行纵桥向调整，也可根据现场情况改变水平调整顺序。水平位置调整过程需反复渐进进行。

8）调整完毕后，拆除水平调位千斤顶，利用临时限位块对每一联的第二个墩顶滑移支座进行横桥向和纵桥向的限位，其余墩顶滑移支座只进行横桥向限位。

9）调整完毕后，拆除水平调位千斤顶。利用临时限位块对牛腿滑移座进行横桥向限位。

10）连接临时匹配件，焊接钢箱梁。

11）重复上述步骤，完成首跨和第二跨后，就开始进行体系转换，将第一跨梁落下，安装第三跨梁后，进行第二跨体系转换，将第二跨落下，以此类推。

4　调位施工注意事项

按照设计要求[4]轴线偏位均控制在5 mm以内，两翼相对高差10mm之内，调位精度达到水平精度2 mm，竖向精度1 mm，在调位施工过程中，需注意以下几点问题：

1）大型钢箱梁调位操作采用PLC控制技术。大型液压千斤顶进行调梁操作，在钢箱梁顶升或下落过程中，时刻注意千斤顶压力表的变化，出现压力突然飙升或者在千斤顶受载过程中压力突然停滞的情况下，应立即停机检查，可能出现钢箱梁偏载或千斤顶行进速度不一。在千斤顶压力不超过额定压力50MPa的同时，监控各千斤顶的顶升同步速度，避免因受力不均造成对钢箱梁结构的损坏。

2）由于钢箱梁本身重量较大，最大重量超过3 000 t，在千斤顶推动作用下产生位移，当停止顶推时，钢箱梁仍会在惯性作用下继续向前滑动，因此在调梁顶推过程中，位移控制要留有一定的提前预留量。

3）调位过程中，应尽量缩短千斤顶的顶升行程，并在外界环境温差不大时进行操作。由于钢箱梁的温度伸长效应明显，在梁面阳光直射的情况下，梁段最大伸长量可达10 cm。在千斤顶回缩过程中，梁段因温度伸长将产生一个很大的水平分力，使得千斤顶活塞与轴套间发生剪切，顶升行程越大这种剪切效应越明显，在夏季高温季节施工非常容易导致千斤顶损坏。

4）调位施工前后，对油管接头进行保护，勤清洗，防止一些小颗粒杂物致油管阻塞，造成千斤顶无法工作。若杂物进入泵站电磁阀，将导致泵站无法正常泵油，对设备造成损坏。

5）随时保持与测量人员的密切配合，密切监控钢箱梁的位置参数。

5　结语

港珠澳大桥是国内首个在桥梁上部结构中大规模使用长节段连续钢箱梁的外海桥梁工程，钢箱梁安装调位系统在此工程首次应用，取得了很好的效果，施工安全性较高，调位精度高，效率高，并形成了一整套成熟的施工操作体系，积累了钢箱梁调位经验，可为后续类似工程提供一定技术支持和借鉴。

[1]JTG/TF50—2011，公路桥涵施工技术规范[S]. JTG/T F50—2011,Technical specification for construction of highwaybridgesand culverts[S].

[2]郭强.非通航孔桥钢箱梁安装调位系统设计图[R].武汉：中交武汉港湾工程设计研究院有限公司，2013. GUOQiang.Design drawingsof installation and positioningsystem for steel box girders over non-navigable bridge spans[R].Wuhan: CCCCWuhan Harbour Engineering Design and Research Co.,Ltd. 2013.

[3]GB 50017—2003，钢结构设计规范[S]. GB 50017—2003,Code for design ofsteelstructure[S].

[4]中交公路规划设计院有限公司联合体.港珠澳大桥主体工程桥梁DB01标段施工图设计[R].2012. CCCCHighway Consultants Co.,Ltd.Design of construction drawings for DB01 section ofmain bridge of Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge[R].2012.

Tem porary support for hoisting of long segment of steel box girders and app lication of fine positioning system

SHI Hu-bin, ZHU Wu-hua, HAN Bo-wen, ZHENG Wei-tao
（No.1Eng.Co.,Ltd.ofCCCCFirstHarbor Engineering Co.,Ltd.,Tianjin 300456,China）

The positioning of steel box girders of large-tonnage and long segments requires high accuracy and has greater difficulty and high safety risks.Rational initial and fine positioning systems were designed to ensure the provision of a temporary support for box girders and to solve problems in positioning of long steel box girder sections.In themeantime,the positioning process was rationally optimized and the matters needing attention in the process of positioning were also summarized,whichmay provide reference for similar projects.

steel box girder;hoisting;temporary supports;fine positioning;positioning system on pier top

U445.4

B

2095-7874（2016）06-0060-05

10.7640/zggw js201606015

2015-12-30

2016-03-20

史虎彬（1986—），男，山东烟台人，工程师，港口与航道工程一级建造师，港口航道与海岸工程专业。

E-mail：303521164@qq.com