复杂环境条件下的跨河大桥钢桁梁吊装施工技术

康水琴

中交三航局兴安基建筑工程有限公司 上海 201315

1 工程概况

龙华港桥位于上海市徐汇区丰溪路（规划滨江路—龙水南路）新建道路中，桥梁桩号K0＋573.62～K0＋918.62，桥全长345 m。南、北引桥均采用一联90m预应力混凝土连续箱梁。主桥采用两跨（82.5＋82.5=165 m）连续钢桁梁，为双层桥面，上层结构宽25m，下层结构宽10.1～13.7 m，高为5.88～10.50 m，钢结构总质量约3 220 t。

主桥结构采用全钢全焊接桁梁组合体系，正交异性桥面板与桁架组合为一整体，共同受力。桁式采用三角桁，节间长11 m。中间平段梁高7 m，支点局部区域梁高增大，中支点处为10.4 m，边支点处为7.8 m，之间以圆弧过渡。

龙华港汇入黄浦江河口处，河口宽50～110 m，为喇叭形。河口北侧30 m处有一宽35.2 m船坞，从黄浦江水域看上游是上海海事局董家渡海事处龙华办事处码头，下游是花木码头。河道两侧防汛墙顶高为＋4.7～＋6.5 m。

龙华港桥主桥墩、台由3#、5#边墩和4#中墩组成。3#、5#边墩建在上游河道和下游船坞南、北驳岸上，墩台离驳岸防汛墙9.0～13.7 m。主桥钢桁梁搁置在墩台主柱上将两岸贯通（图1、图2）。

2 施工环境

2.1 水深

龙华港河口处因常年回淤，退潮时基本露出滩涂。经测量，实际河床泥面标高为－1.50～±0.00 m，现场情况无法满足浮吊满载吃水深度要求，须进行清淤，以保证吊装施工的进行。

图1 钢结构主桥立面示意

图2 钢结构主桥中墩断面示意

2.2 下方轨交线

轨道交通7号线穿越3#墩和4#墩之间，与4#墩最近间距19 m，地铁盾构顶面泥层厚约21.5 m，河床清於需考虑地铁盾构顶面泥层的覆盖厚度。

2.3 航道

该区域航道较为狭窄，过往的运输船较多。安装时在构件起驳和移船阶段航道需实行全封闭，在构件定位阶段实行半个航道封航。为此，应事先提出申请，需报请海事部门批准同意。

2.4 潮位

根据施工进度及设备配置情况，安装主桥钢桁梁计划安排在11月上旬。根据当年11月份黄浦江吴泾区段日潮位表显示，工作时间段的最低潮位在＋0.65～＋0.95 m之间。由于吴泾水文站离龙华港有一定距离，现场实测最低潮位与潮汐表相差0.5 m，即施工区水域最低潮位在1.15～1.45 m。

3 吊装施工总体构想

由于龙华港桥3#～4#主墩之间有轨交7号线穿越且施工区水域面积狭小，浮吊移动紧贴防汛墙，因此，疏浚深度受到严重限制。根据上海申通地铁公司的要求，7号线上部卸载不能超过2.0 t/m2、挖泥深度不能超过2 m。为此，根据现场施工条件和主桥结构特点，在与设计、制造单位反复交流讨论后，决定将主桥钢桁梁分成5段，利用临时支墩进行临时搁置后现场拼接合拢，由一艘1 100 t浮吊负责吊装。分成5段后单段构件最大质量控制在1 000 t之内。

4 主要施工工艺

4.1 钢桁梁分节长度及质量

主桥钢桁梁总长165 m，总质量约3 220 t。分5段制作、安装，分段最大长度44 m，最大质量821 t。

4.2 起重船选择

根据吊重能力和吃水要求，拟考虑选择秦航工68#浮吊安装施工，最大起重能力为1 100 t。

4.3 临时支撑设置

吊装前根据分段长度和构件质量设置临时支撑[1-3]。

临时支撑共有2种形式：第一种是位于陆上、船坞内和骑跨在防汛墙上的支撑，采用的是在钻孔灌注桩上设置钢筋混凝土承台的支承方式；第二种是位于龙华港内离防汛墙较远的支撑，采用的是在钢管桩上设置钢平台的支承方式，考虑到水上钢承台悬臂较大，安装过程中顶部有位移可能，因此在钢柱之间设置了桁架横向支撑。临时支墩的设置主要考虑上海申通公司对轨交7号线安全保护的有关规定，同时避免了对防汛墙结构的影响。混凝土承台顶面预埋钢板，标出中心线，便于安放支座，桥梁支座可以电焊点上，安装时当定位挡块。

4.4 测量和放线

安装前在3#、5#边墩和4#中墩3个设计桥墩和各临时支撑位置放出钢桁梁中心线、支墩纵向位置线，测量出各支墩支承点的实际标高尺寸并记录。安装定位用的靠山U字形搁墩，事先经测量定位。安装过程中，测量人员全过程进行跟踪，确保钢桥中心线位置和支座处标高值相吻合。

4.5 旋转式吊钩的配置

由于现场水域条件狭窄，在钢桁梁分段吊装时有3段构件要进行斜吊作业，给构件定位带来了很大困难。为此采用2种吊钩，一种是自行设计的750 t可旋转吊钩，悬挂在起重船的2只大钩上，用于3段钢桁梁的安装（图3）；另一种是浮吊配置的550 t双吊钩，用于另外2段正面吊装作业（图4）。

图3 750 t旋转吊钩作业

图4 550 t双吊钩作业

4.6 钢桥分段合拢用定位附件的设置

为了便于现场分段的合拢、定位，在钢桥分段接缝处上下弦杆的上表面上设置合拢定位板，插入定位销和螺栓，用挡块作为顶升千斤顶的依托。

4.7 吊点设置

考虑到分段质量和现有索具配置，钢桥分段吊装采用8点吊，通过计算，在钢桥上弦杆的适当位置设置吊点。

4.8 作业水域的疏浚和防汛墙保护

由于起重船最大吃水深达4.0 m，而现场作业水域淤积严重，因此对作业水域河床进行了疏浚，河床疏浚至－2.0 m标高，满足了正常起重作业需要。与此同时，为了防止疏浚作业对防汛墙造成危害，另行采取了措施对防汛墙实施保护。

4.9 安装顺序

本安装工程中5个钢桁梁节段的安装顺序为：南侧第1节钢桁梁25 m→南侧第2节钢桁梁44 m→中间节钢桁梁27 m→北侧第2节钢桁梁44 m→北侧第1节钢桁梁25 m。

由于现场条件的限制，吊装南1段时起重船与主桥中心线夹角很小，如果采用由中心向两边拓展安装的方式，则安装南1段时起重船扒杆会与南2段钢桁梁上翼缘相碰，所以我们将南1段首先吊装，由南至北依次吊装，避免了起重船扒杆与钢桁梁相碰。

4.10 构件起驳和安装时的船舶与锚位布置

构件起驳和安装时的起重船位置和抛锚位置，按照实际水文情况随时进行调整。

4.11 构件调平

本工程中仅有2个节段实施正面双钩吊，另外3个节段采用单钩斜吊，这样构件的调平工作就显得十分重要。因此我们正确计算了构件的重心位置，在此基础上设置了合适的吊点位置。现场操作时，若发现构件起驳时有较明显的不平衡现象，则立即通过增加短钢丝绳和卡环的方法进行调平。

4.12 构件吊装

构件吊装由专职起重指挥负责，设起重指挥2人，其中一人负责船舶指挥，另一人负责构件安装指挥，起重船做的动作由船舶指挥发号施令。

浮吊升扣时检查起重钢丝绳、工属具的外观质量，确保完好，起驳时大钩动作缓慢，使钢丝绳逐渐拉紧受力。起升离船甲板10 cm后，对吊点、构件和钢丝绳再次进行仔细检查，确认安全后方正式起吊[4-6]。

起重船移船前，安排专人进行水域瞭望，注意锚缆松紧和附近水域其他船舶的安全，并与海事部门保持密切联系。

4.13 构件定位

构件的大致定位由起重船进行操作，在构件两端的2组支墩上预先设置2对横向限位板，然后将构件大致移动到位，限位板和构件间隙控制在5～10 cm。构件的精确定位采用三维调节方法，即在起重船不松钩的情况下对构件横向、垂向和纵向均用千斤顶实施顶升微调。

1）横向和竖向定位：定位前在钢桥分段两端的下弦杆腹板和底板交叉位置设置一组“U”字形搁墩。每一节段钢桁梁共设8组搁墩，吊装时当其底板高度接近所需标高时，在不松钩的情况下分别用设置在“U”形钢墩外侧的一对15 t千斤顶进行横向顶升微调，使钢桥中心线横向位置达到规定要求。竖向位置调节的千斤顶位于搁墩凹陷处，千斤顶为320 t液压式。顶升时由专人指挥，以保持动作基本同步。顶升到位后在每个搁墩的2个凸出处用垫铁塞紧，确保标高符合要求。之后，320 t千斤顶卸载。

2）纵向定位：纵向定位前在接缝处上、下弦杆合拢处两侧约30 cm位置设置一对挡块，另制作一组“口”字形千斤顶支架。定位时将千斤顶支架套入挡块内，然后将千斤顶放入千斤顶支架和挡块之间顶移，进行构件纵向合拢。千斤顶型号为30 t螺旋式。调整时先打入2根定位销，然后依次锁紧接口之间的定位板上的螺栓和螺母，最后30 t千斤顶卸载。

5 工期安排

本安装工程根据钢梁制作、临时设施设置、防汛墙加固和河道清淤等进度安排，初步定于在11月上旬潮位合适的时段进行钢梁吊装。

考虑到防汛墙和轨交7号线的安全，河床挖泥标高为－2.0 m，没有达到低潮位时4.2 m水深正常作业要求，所以根据潮汐表计算的潮位时段，进行赶潮水作业。本钢桥共5个分段的现场合拢工作预计7 d完成。

6 结语

本工程事前对钢桁梁安装可能出现的不利因素进行了周到详尽的分析，并对采取的相应措施进行了多次优化，每天在潮水涨起前做好一切吊装准备工作，涨潮时在符合起重船吃水的情况下吊装，严格按照制订的施工方案实施，在退潮前完成当天的吊装，1 d顺利完成1段的吊装工作，5个分段，连续5 d，按质按量完成（图5）。由于安装过程中未出现意外因素，所以比预计的7 d工期提前了2 d，受到了各方的好评。

图5 完工的龙华港桥

在本桥钢桁梁吊装施工中，将原先整座桥梁整体吊装的方案优化成5个分段安装，采取了设置临时支墩的措施，结合黄浦江潮汐规律，计算好潮水涨落的具体时段，较好地控制了吊装时间。虽然黄浦江上来往船只繁忙，海事监管严格，作业区水深有限，且河床下有轨交7号线，施工环境相当复杂，但由于准备充分，仍提前完成了桥梁的安装，为整个工程争取了宝贵的时间。该施工方案的设计，在施工中发挥了极佳优势，为今后类似的吊装工程提供了宝贵的经验。