水陆协作钢引桥吊装施工技术

◎ 梁伟 中铁长江交通设计集团有限公司

1.前言

钢引桥由于自重轻、强度高、跨度大、施工速度快的优点而广泛应用于液体货物码头[1]，单榀钢引桥往往属于重大件结构，吊运安装工艺则是钢引桥施工的至关重要环节。杨云安[2]介绍了采用大型起重船整体吊装，采用8点吊解决吊索受力平衡的问题；王志平[3]介绍了采用浮运支架法安装大型钢引桥，拟乘潮水利用方驳浮架钢引桥至安装地点；陈德旺[4]介绍了采用起重船安装钢引桥的方法、索具受力计算及选型、吊座工艺及解决偏心问题。以上成果要求的吊装作业环境条件较好，且采用了大型吊装设备。内河浮码头钢引桥是水陆衔接结构，一般岸边水深较浅，岸坡较陡，施工作业环境条件较差，陆上吊装或者水上吊装都受到一定的限制，可选择的吊装设备非常有限。

本文基于宜昌洗舱站项目的工程实例，提出利用陆上吊车和水上趸船协作的新型吊装钢引桥施工方案，其工艺流程及控制措施的分析和总结，可供类似工程参考。

2.项目概况

宜昌洗舱站项目建设2个5000吨级泊位，采用浮码头形式，布置在长江中游水道左岸微凹岸段内。每个泊位前沿布置一艘钢质趸船，船型尺度为船长×型宽×型深×设计吃水=90m×15m×4.0m×2.2m。岸侧设置阀组平台，阀组平台平面尺寸12m×10m，顶高程48.4m，阀组平台基础采用钻孔灌注桩，桩基直径1.0m。趸船与阀组平台之间采用活动钢引桥连接，钢引桥岸端支座直接搁置在阀组平台凹槽内，江端支座设置滚轮，搁置在趸船后缘牛腿上，牛腿边缘设置挡坎，支座滚轮随水位变化在牛腿范围内滚动。钢引桥采用平行弦式桁架结构，平面尺寸为44.5m×6.0m，高4.4m，单榀钢引桥重110t。钢引桥内布置洗舱工艺、消防管线。

设计高水位46.46m，设计低水位33.47m。

临江护岸地貌呈现阶梯状，一层平台宽约8m，高程35.0m，二层平台宽约12.5m，高程43.0m，三层平台宽约6m，高程45.7m。水下坡比1:2，一层平台和二层平面之间坡比1:1.25，二层平台和三层平台之间坡比1:2.9。钢引桥主体分段在工厂内制作完成，分段运输至三层平台上拼装成整体结构。

图1 码头结构断面图

地层从上至下主要为杂填土、黏土、粉质黏土和卵石层，其中黏土层和粉质黏土层深厚。

为了满足业主的工期要求，钢引桥必须在12月份内完成吊装，正处于低水位期，水位约34.0m左右。

3.方案优选

宜昌洗舱站项目位于长江中游左岸，钢引桥安装首选陆上吊装，受环境条件限制，汽车吊最佳位置布置在一层平台，仍然需求作业半径达35m；钢引桥单件重达110t，跨度达44m，一般汽车吊额定起重量偏低，吊距偏小，难以满足使用需求。若采用起重船水上吊装，受趸船锚链以及起重船吃水深度的影响，需要将起重船布置在趸船外侧跨越趸船作业，作业半径超过50m，安全风险高；起重船作业对长江日常航运有所影响，需要海事部门协调，报建程序繁琐，影响工期；当地无大型起重船，外地调运成本较高。因此，单独的陆上吊装或者水上吊装均不能满足需求。

在此背景下，提出多台吊车配合，并利用趸船浮力协调作业的吊装方案，以降低安全风险，控制成本。

4.吊装方案

4.1 吊装前准备

（1）关注当地气象，选择晴朗天气施工，能见度≥1000m，风速≤6m/s。

（2）选用350t汽车吊1台，平衡重100t；选用260t汽车吊2台，平衡重80t。

（3）修整临时施工便道，道路平整通畅，且具有一定承载力，确保顺利抵达指定位置，确保吊臂活动不受影响。

（4）趸船锚碇按照设计要求抛锚定位，开展绞锚移船试验，为移船提供可行的技术参数。

（5）吊装作业人员包含：总指挥1名，安全员2名，起重工3名，工人6名，测量员1名，船长1名，水手4名，主要操作人员配置对讲机。

（6）吊装前对特种作业人员及设备的特种作业证件资料进行报验审批，对现场吊装操作人员进行安全技术交底，尤其对船、岸作业人员配合分工进行重点交底。

（7）吊车支腿下垫2m×3m×0.2m走道板，支腿时先进行两次空车试压，观察一切正常后开始吊装作业。

（8）吊装正式移动就位起吊前，必须进行半小时左右的试吊过程，即在重物起吊离地约500mm左右时，吊车暂时停止运作，让重物在空中静置约半小时，待一切观察正常后方可正式起吊就位。

（9）吊装前必须提前对吊装区域拉设安全警示物，并且跟水上航运管理部门沟通协调，提前对江上合适位置进行安全告示及警示说明，必要时可采取一定的禁航限行措施。（10）吊装过程中随时测量趸船定位，确保趸船位置准确。

4.2 吊装工艺流程

第一步：吊车和趸船就位。吊车A为350t汽车吊，布置在二层平台；吊车B为260t汽车吊，布置在三层平台的下游侧；吊车C为260t汽车吊，布置在一层平台。调整趸船锚链，移动趸船至顺岸边线布置，按照既定坐标定位，趸船后缘与岸边线距离约4m。如图2所示。

图2 吊车与趸船位置

第二步：钢引桥转向。吊车A吊绳扣在第4排上层横梁处，吊车B吊绳扣在第2排上层横梁处。吊车A与吊车B协作抬吊钢引桥，调整钢引桥的摆放位置，扭转角度56°，搁置在二层平台和三层平台上。如图3所示。

图3 吊车A与吊车B协作吊运

第三步：钢引桥江端上趸船。取下吊车B吊绳，吊车C吊绳扣在第2排上层横梁处。吊车A与吊车C协作抬吊钢引桥，扭转钢引桥角度47°后，缓缓向江侧送出，钢引桥滚轮置于趸船牛腿上。此时，钢引桥一端搁置在趸船上，一端搁置在二层平台边坡上。如图4所示。收紧锚链，采用链条将钢引桥与趸船锁定，防止钢引桥移动滑落。

图4 吊车A与吊车C协作吊运

第四步：钢引桥陆端上阀组平台。取下吊车A和吊车C吊绳，移动吊车A，定位后将吊绳吊扣在端部第1排下层横梁处。趸船与吊车A协作移动钢引桥。上游侧绞紧锚链，下游侧释放锚链以调整趸船船位，将趸船前沿与前沿线一致后再向上游移动趸船。吊车A配合趸船起吊钢引桥岸端，将其岸端支座移动到阀组平台设计凹槽内。此时，钢引桥已按设计要求安放就位。静置钢引桥15分钟，全面检查安放位置。一切正常后绞紧趸船锚链，确保趸船位置固定，采用链条将钢引桥与阀组平台锁定，钢引桥吊装完成。如图5所示。

图5 吊车A与趸船协作吊运

4.3 吊装控制措施

（1）钢引桥为平行弦式普通桁架[5-6]，斜腹杆为主要受力结构，其刚度远大于竖腹杆，因此选用吊扣位置为斜腹杆与弦杆相交处，确保结构受力与原设计的一致。吊扣位置布置垫木，防止钢索对钢引桥防腐涂层破坏。

（2）吊车支腿距离边坡不小于3m，吊车支腿集中应力大，在支腿下设置垫木和钢板，以保护边坡结构，同时保障吊车的稳定。

（3）钢引桥搁置地面应剔除石子、砖块等坚硬物，铺设松软黏土层，厚度不小于15cm，以保护钢引桥防腐涂层。

（4）吊车起吊钢引桥离地50cm，需静置不少于10分钟，观察无任何异常后，再进行水平移动，移动控制速度不超过0.1m/s。

（5）钢引桥支座在落定位置上50cm时，仔细核对安放位置，确认无误后缓缓放下钢引桥。

（6）趸船移动需船长统一指挥，缓缓松放和绞紧锚链，控制趸船移动速度不超过0.1m/s。趸船移动过程中随时注意钢引桥的锁紧锚链的张松状态，以调整吊车水平移动速度，保证钢引桥的平稳移动。

4.4 吊装验算

（1）吊车负载验算。钢引桥转向时，吊车A承担吊重73t，作业半径9m，外伸臂25.3m，额定起重量98t，其负载率为73/98×100%=74.5%；吊车B 承担吊重37 t。吊车A 吊车B作业半径15m，外伸臂30.6m，额定起重量51 t，其负载率为37/51×100%=72.5%。

钢引桥上趸船时，吊车A负载率与钢引桥转向时相同；吊车C负载率与吊车B在钢引桥转向时相同。

钢引桥上阀组平台时，吊车A承担吊重55t，作业半径12m，外伸臂25.3m，额定起重量76.5t，其负载率为55/76.5×100%=71.9%。

各吊车在各阶段负载率均在75%以内，满足安全吊装要求。

（2）边坡稳定性验算。地质指标采用直接快剪指标，黏土γ=19.1k N/m3，C=3 4.8k Pa，φ=14.7°；粉质黏土γ=17.8kN/m3，C=22.8kPa，φ=7.9°。计算水位按照实时水位34.0m考虑。

吊车支腿下布置垫木和钢板，其支腿荷载转换为均布荷载进行边坡稳定计算。二层平台布置350t吊车，支腿下钢板面积12m×12m，保守采用均载30kPa；一层平台布置260t吊车，支腿下钢板面积10m×12m，保守采用均载25kPa。

边坡整体稳定计算方法采用圆弧滑动简单条分法[7-8]，计算软件采用易工水运工程结构CAD集成软件，计算得施工期短暂状况抗力分项系数≥1.05，满足边坡稳定要求。

5.实施效果与评价

钢引桥从设备就位到安装结束，共历时约6个小时，钢引桥安装轴线误差8mm，满足≤10mm规范[9]要求，钢引桥的吊装取得了良好的实施效果。同时，该吊装方案经受了质量保证和创新思路的双重考验，保障了工期，节约了成本，得到质安监部门、建设单位和监理单位的认可，获得较好的经济效益和社会效益。

6.结语

分析环境条件，突破常规思路，提出陆上和水上协作吊运的施工方案，通过完善的计算设计、周密的配合施工，以达到安全、高效吊装目的。项目的成功实施，获得较好的社会效益，其思路和施工控制技术可供后续类似工程参考。