悬索桥浅滩区钢箱梁吊装施工关键技术研究

(武汉天兴洲道桥投资开发有限公司,湖北武汉 430011)

0 引言

悬索桥浅滩区钢箱梁吊装施工很容易对航道造成影响，这种影响在传统施工技术应用中较为常见，如高低支架牵引移位和存梁施工。本文研究主要围绕荡移法进行悬索桥浅滩区钢箱梁施工，该施工技术在适应性、操作便利性、经济性等方面均具备显著优势，由此可见本文研究具备较高实用性。

1 工程概况

以某双塔单跨悬索桥作为研究对象，采用双向八车道的高速公路标准，设计速度、桥梁宽度分别为100km/h、40.5 m，跨径布置、矢跨比分别为（360＋1200＋480）m、1∶9.5，主缆横桥向中心间距、吊索顺桥向标准间距分别为42.1 m、12.8 m。桥梁设置有88片标准节、94榀钢箱梁段，存在E类的最长梁段，重346.3t，如图1所示为双塔单跨悬索桥布置图，由此可直观了解工程情况。

图1 双塔单跨悬索桥布置图

图2 钢箱梁标准横断面

钢箱梁工程共存在6种梁段类型，即A、B、C、D、E、F，长度分别为8.8m、12.8m、12.8m、8.8m、14.4m、12.8m，重量分别为 290.4t、267.3t、285.4t、290.3t、346.3t、308.9t，梁段数量分别为1个、88个、2个、1个、1个、1个，分别属于无吊索梁段、标准梁段、特殊吊索梁段、无吊索梁段、特殊吊索梁段、特殊吊索梁段，如图2所示为钢箱梁标准横断面。

工程所处水道河面宽广呈喇叭形，河网密布，水系发达，迳流量变幅大。水量大，属于典型的潮汐水道。根据施工期间观测可以确定，水道水位处于-0.5～+2m区间，最低通航水位、最高通航水位（国家85高程）分别为-0.700m、+3.124m，单孔双向通航1114m×49m。

2 悬索桥浅滩区钢箱梁吊装施工关键技术

2.1 总体安装方案

工程按照从跨中向塔柱方向的顺序，采用跨缆吊机依次对称安装钢箱梁。在具体安装过程中，需结合现场环境和水深实测情况，保证合拢段能垂直起吊安装，基于实测河床标高，浅滩区主要包括西塔处的无吊索梁段、东塔处的无吊索梁段，编号为t1、t2，以及1#～3#吊索梁段、91#～92#吊索梁段，跨缆吊机无法负责这类梁段的垂直起吊安装。为减少航道受到的传统钢箱梁安装方法影响，缩短施工周期、降低施工投入，工程采用荡移法安装浅滩区梁端，由此即可保证悬索桥浅滩区钢箱梁吊装施工的效率和质量。

2.2 具体施工流程

工程基于牵引荡移和吊索荡移开展悬索桥浅滩区钢箱梁吊装施工，牵引荡移施工通过卷扬机水平牵引吊机吊具，跨缆吊机卸载需在连接完成后进行，以此完成牵引荡移。吊索荡移需将吊机吊具与其他梁段的吊索相连，由主动卸载或加载的跨缆吊机引导吊索加载或卸载，梁段的移动即可实现，在具体安装过程中，需将梁段放置在支撑支架上或进行连接施工，以此完成吊索荡移。如吊机的允许范围之内存在跨缆吊机的倾角，采用牵引荡移进行施工，如存在较长的牵引距离，则采用吊索荡移进行施工。吊索荡移施工过程中可配合采用牵引荡移，荡移安装的距离可由此变长，本文研究工程主要采用吊索荡移施工方式。在工程的吊索荡移施工中，跨缆吊机的钢箱梁垂直起吊需在第a根吊索处进行，吊机吊具上的转换工装需要与第（a＋i）根永久吊索连接。逐级卸载的跨缆吊机至第（a＋i）根吊索垂直受力，跨缆吊机松勾。行走至第（a＋i+j）个索夹处的跨缆吊机，连接转换工装与吊具。对于逐渐受力的跨缆吊机，逐渐偏转的吊索最终至跨缆吊机钢绞线垂直，荡移施工的一个周期正式完成。其中，主缆的倾斜度和吊机的性能要求直接影响i和j的取值，施工过程中吊机的允许角度必须大于跨缆吊机的偏转角度[1]。

2.3 实例分析

以西塔侧的牵引荡移施工为例，荡移施工共分为12个环节，如图3所示为1-3环节的安装示意图，具体安装过程如下：（1）完成无吊索梁段支撑托架施工和验收，4#吊索处跨缆吊机就位，t1梁段由运梁船运输至跨缆吊机正下方，钢箱梁临时吊耳与跨缆吊机下放吊具相连，t1梁段由跨缆吊机垂直起吊至荡移高度；（2）2#吊索牵拉至吊具处，连接吊具与2#吊索；（3）逐级卸载跨缆吊机，逐渐受力的2#吊索最终将全部钢箱梁荷载转移至吊索上；（4）将吊具与跨缆吊机锚头连接解除，固定行走至1#吊索处的跨缆吊机，连接吊具与牵拉跨缆吊机锚头；（5）逐级加载跨缆吊机以提升钢箱梁，此时存在受力逐渐减小的吊索，在钢箱梁荷载全部转移完成后，梁段解除与吊索的连接；（6）水平牵引卷扬机布置于边跨侧，连接吊具与卷扬机钢丝绳，梁段荡移至安装位置，下放至支架和支座上，解除钢箱梁临时吊耳与吊具的连接，行走在4#吊索对应位置的跨缆吊机需继续进行Z1梁段（1#吊索对应）起吊；（7）行走至4#吊索处的跨缆吊机进行Z1梁段的垂直起吊，连接吊具与2#吊索；（8）逐步卸载跨缆吊机，转移钢箱梁荷载至2#吊索处；（9）行走至1#吊索处的跨缆吊机连接吊具与钢绞线；（10）逐级加载跨缆吊机，吊索逐渐将钢箱梁荷载转移至跨缆吊机，钢箱梁吊耳与1#吊索连接，跨缆吊机卸载，连接t1与Z1间的临时连接件，Z1梁段吊装可由此完成；（11）在4#索夹处由跨缆吊机进行Z2梁段的垂直起吊，钢箱梁由水平牵引卷扬机牵拉至2#吊索位置处，连接钢箱梁吊耳与2#吊索，跨缆吊机卸载，并将Z1梁段与Z2梁段间的临时连接件连接，Z2梁段的吊装由此完成；（12）重复上一环节，连接Z3钢箱梁吊耳与3#吊索，跨缆吊机卸载，并将Z3梁段与Z2梁段间的临时连接件连接，Z3梁段的吊装由此完成[2]。

2.4 吊具转换工装

一般情况下，钢箱梁节段的重心与钢箱梁永久吊耳处于不同断面，为保证吊索荡移施工过程中钢箱梁平稳，钢箱梁永久吊耳与荡移用的吊索不得连接，而是需要采用转换工装，以此保证钢箱梁的重心与跨缆吊机的吊点在整个荡移过程中处于同一个断面上。吊具转换工装由吊具转换工装、扇形板及两个连接板组成，吊索与扇形板的连接通过连接板1和三角板实现，扇形板直接连接跨缆吊机锚固座，吊具与扇形板的连接基于连接板2实现，采用销接进行各处连接。扇形板可在荡移时转动，跨缆吊机和吊索建的梁段荷载转换可由此实现，通过增加扇形板的吊耳孔，多个周期的转换需要也能够得到满足，需基于吊装荷载设计确认转换工装的材质和结构尺寸要求[3]。

图3 1-3环节安装示意图

2.5 施工成果分析

该工程的钢箱梁荡移施工于2018年11月20日开始，在Z4梁段位置垂直起吊t1梁段至荡移位置后，2#吊索牵拉并连接扇形板，单侧、两侧跨缆吊机每级卸载分别为25t、50t，卸载过程平稳，跨缆吊机卸载在30min后完成，2#吊索承担全部钢箱梁荷载，存在12°的荡移角度。解除扇形板与跨缆吊机钢绞线锚固座连接，行走至1#吊索处的跨缆吊机固定，扇形板连接锚固座至2#吊索处的牵引钢绞线，单侧、两侧跨缆吊机每级加载分别为25t、50t，加载过程平稳，跨缆吊机在30min后承担全部钢箱梁荷载，此时存在处于松弛状态的2#吊索及6°的荡移角度。解除扇形板与2#吊索的连接，钢箱梁由卷扬机水平牵引至支座和支架上方，卸载落梁，吊装t1梁段的施工由此完成，共耗时1d，工程通过约12个月的钢梁吊装施工最终实现了全桥的合拢。

3 结语

综上所述，基于荡移法的悬索桥浅滩区钢箱梁吊装施工需关注多方面因素影响。在此基础上，本文涉及的总体安装方案、具体施工流程、吊具转换工装、施工成果分析等内容，则提供了可行性较高的悬索桥浅滩区钢箱梁吊装施工路径。为更好保证悬索桥浅滩区钢箱梁吊装施工质量，钢箱梁的重心位置把握、吊机的使用安全控制、销轴的受力安全保障、空中销轴施工的安全措施应用必须得到重视。