懸索橋邊跨無索區鋼箱梁安裝施工工法

《懸索橋邊跨無索區鋼箱梁安裝施工工法》是四川公路橋樑建設集團有限公司完成的建築類施工工法，完成人是盧偉、楊如剛、鄧亨長、龍勇、李潤哲。適用於受地形限制無法使用浮吊、大型履帶吊安裝的兩跨（或多跨）連續鋼箱梁懸索橋邊跨無索區（錨側）鋼箱梁安裝施工。

《懸索橋邊跨無索區鋼箱梁安裝施工工法》主要的工法特點是移動支架與固定支架結合；無索區鋼箱梁盪移，臨時吊索、吊具及牽引系統的組合；無索區線形調整工藝。

2011年9月，《懸索橋邊跨無索區鋼箱梁安裝施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為2009-2010年度國家二級工法。

基本介紹

• 中文名：懸索橋邊跨無索區鋼箱梁安裝施工工法
• 工法編號：GJEJGF265-2010
• 完成單位：四川公路橋樑建設集團有限公司
• 主要完成人：盧偉、楊如剛、鄧亨長、龍勇、李潤哲
• 套用實例：浙江舟山大陸連島工程西堠門大橋
• 主要榮譽：國家二級工法（2009-2010年度）

形成原因

橋樑跨越江海峽谷，聯繫兩岸。截至2009年，懸索橋是跨越能力最強的橋型，懸索橋主梁分為鋼箱梁與桁架式兩種，橋型布置又分為兩跨（三或四跨）連續或單跨雙較式主梁構造。主梁安裝是懸索橋施工的關鍵工序之一。

舟山大陸連島工程西堠門大橋是截至2009年中國國內最大跨橋樑，也是世界第一大跨鋼箱梁懸索橋與第二大跨懸索橋。大橋地處颱風區，同時橋址處海流情況複雜、波急浪高、海床無覆蓋層，這些因素使得大橋鋼箱梁安裝難度極大（面臨很大挑戰）。

四川公路橋樑建設集團有限公司在大橋北邊跨無索區鋼箱梁安裝施工中形成了《懸索橋邊跨無索區鋼箱梁安裝施工工法》。

工法特點

《懸索橋邊跨無索區鋼箱梁安裝施工工法》的工法特點是：

1.移動支架與固定支架結合

在懸索橋全橋鋼箱梁橋位焊接前，以固定支架作為無索區鋼箱梁臨時存放場所，移動支架作為鋼箱梁縱移就位的中轉接力裝置。結構簡單有效。

2.無索區鋼箱梁盪移，臨時吊索、吊具及牽引系統的組合

藉助臨時吊索與水平牽引系統，採用連續盪移技術（即鋼箱梁“盪鞦韆”），以纜載吊機與特製吊具將無吊索鋼箱梁從運輸船轉運至支架上。充分利用已有設備，確保施工過程安全高效、安裝定位準確。

3.無索區線形調整工藝

以千斤頂群作為無索區線形調整手段，結合線形精細調整監控技術，簡單、快速、實用。

操作原理

適用範圍

《懸索橋邊跨無索區鋼箱梁安裝施工工法》適用於受地形限制無法使用浮吊、大型履帶吊安裝的兩跨（或多跨）連續鋼箱梁懸索橋邊跨無索區（錨側）鋼箱梁安裝施工。

工藝原理

《懸索橋邊跨無索區鋼箱梁安裝施工工法》的工藝原理敘述如下：

吊機、臨時吊索與水平牽引系統以及支架系統（包括固定支架與移動支架）組成無吊索鋼箱梁連續盪移安裝系統。吊機垂直提升鋼箱梁，水平牽引系統提供水平力牽引鋼箱梁至臨時吊索位置，連線臨時吊索與鋼箱梁，放鬆吊機吊索，使鋼箱梁重量轉移至臨時吊索，同時吊機前行，通過吊機與臨時吊索的交替接力，最終鋼箱梁盪移至移動支架位置。總體布置見圖1。

圖1 連續盪移系統總體布置圖

受吊機或吊索盪移角度所限，此時鋼箱梁無法通過盪移施工平移至固定支架上，故設計移動支架，待鋼箱梁提升超過支架高程後，橫移移動支架並與固定支架聯結，貫通鋼箱梁縱移軌道後，下放鋼箱梁至移動支架，解除吊具後縱移鋼箱梁至固定支架上設計平面位置。支架布置見圖2。

圖2 支架系統布置圖

待所有鋼箱梁吊裝完成後，按監控指令利用安放於支架上的千斤頂群調整無索區梁段高程，首先將支架上無索區梁段調整並焊為一體，再整體調整無索區梁段並與有吊索梁段臨時連線、焊接，最後利用千斤頂群完成鋼箱梁體系轉換，整個調整過程均全程監測梁段高程變化，隨時調整千斤頂作用力，確保調整過程安全。

施工工藝

《懸索橋邊跨無索區鋼箱梁安裝施工工法》的施工工藝流程及操作要點敘述如下：

正式安裝前，首先搭設固定與移動支架，安裝臨時吊索與索夾，布置好水平牽引系統。加工特製吊具。吊機行走至可安裝位置。

運梁船將梁段運到錨前可停泊位置，此時下放吊機吊具，連線臨時吊耳與吊具，做好準備，即可進行鋼箱梁安裝。

工藝流程

施工工藝流程（圖3）

圖3 無索區鋼箱梁安裝流程圖

操作要點

一、鋼箱梁提升施工

1.施工準備

1）支架搭設。無索區鋼箱梁在與有吊索鋼箱梁焊接前，必須考慮臨時放置場地，按鋼箱梁的安裝平面與高程布置存梁的固定支架，一般考慮型鋼桁架式，同時支架上還包含鋼箱梁縱移系統與線形調節系統，前者一般為帶水平牽引力的軌道，後者為鋼支墊與千斤頂群的組合。

同時在固定支架外端靠塔側布置可橫橋向移動的移動支架，其高度與固定支架匹配，軌道與固定支架相接。

2）水平牽引系統布設。在將鋼箱梁從起吊位置向安裝位置方向盪移過程中，水平牽拉力由水平牽引系統提供，水平牽引系統由牽引卷揚機、鋼繩、連線吊耳、錨固件、轉向滑車等部分組成，均在吊裝前布設好。

3）臨時吊索與索夾安裝。作為鋼箱梁盪移中轉裝置，臨時吊索與索夾也提前布置好，其安裝位置與長度根據吊機最大允許盪移角度設計。

4）吊具與吊機就位。吊裝前，纜載吊機需在主纜上行走至提升位置，並提前下放吊具至安全高度。

2.運輸船就位

其他工作準備就緒後，運梁船將鋼箱梁運抵提升吊機正下方，動力定位。

3.吊機垂直提升

連線吊具與鋼箱梁臨時吊耳，解除鋼箱梁與運輸船的臨時約束，啟動吊機提升鋼箱梁至設計盪移高度。

鋼箱梁提升要點如下：

1）鋼箱梁固定支架與移動支架設計高度需考慮支墊與千斤頂作用空間，可低不可高。

2）臨時吊索長度根據鋼箱梁盪移角度確定，設計時需考慮主纜在鋼箱梁重力作用下高程的變化。

3）吊具應針對無吊索鋼箱梁設計與吊索對應的吊耳構造，作為盪移過程臨時承力構造。

二、鋼箱梁盪移施工

鋼箱梁提升至一定高度後，此時水平牽引系統吊耳已連線好，啟動水平牽引卷揚機開始連續盪移施工，其施工流程如圖4。

圖4 鋼箱梁盪移施工流程圖

三、鋼箱梁軌道縱移施工

當完成最後一次盪移後，吊機提升鋼箱梁超過移動支架高程，橫移移動支架至鋼箱梁下方，連線固定支架與移動支架（含軌道），布置好鋼箱梁移運器與鋼支墊，下放鋼箱梁至移位器，吊機卸載並解除吊具。啟動鋼箱梁支架上水平牽引繩，沿支架軌道縱移鋼箱梁至安裝位置，利用千斤頂卸載，將鋼箱梁轉移至鋼支墊上，縱移過程中，橫向偏位除軌道約束外，另通過（手動葫蘆）橫向牽引鋼箱梁調整平面位置（移運器與鋼支墊上安裝四氟板）。施工流程如圖5。

圖5 鋼箱梁軌道縱移施工流程圖

四、鋼箱梁線形調整

鋼箱梁合攏段架設完成，將預先牽拉開的梁段恢復原來位置，隨後進行主梁線形測量，施工監控單位在此基礎上計算線形調整目標值，施工方根據上述數據計算無索區鋼箱梁段標高調整量，即可開始線形調整工作。

無索區線形調整分兩步進行:

第一步依次調整無索梁段的縱坡與高程，待無索區梁段高程調整完成後，利用千斤頂將梁段重量轉至支承楔塊，荷載轉換至支墊後進行梁段高程與縱坡複測無誤後焊接碼板固定並焊接無索區梁間環焊縫以及縱隔板焊縫，待探傷合格後再對稱施焊嵌補段焊縫。

第二步將第一、二段有吊索梁間臨時連線與匹配件解除，利用千斤頂與特製工裝，按監控指令調節無吊索梁段與相鄰有吊索梁段的相對標高與縱坡。高程與縱坡調整完成後，調節焊縫寬度，焊接碼板固定，焊接環焊縫以及縱隔板焊縫，待探傷合格後再對稱施焊嵌補段焊縫。焊接完成後，利用千斤頂卸落無索區梁段支承，將無索區梁重量轉移至主纜與支座，完成無索區梁段線形調整作業。施工流程如圖6。

圖6 鋼箱梁線性調整施工流程圖

五、監測技術與分析

無索區鋼箱梁安裝與線形調整過程需對大橋幾何參數進行監測以確保線形調整結果的準確，監測內容包括：

1.無索區箱梁梁面高程測量；

2.塔偏位及豎向變形測量；

3.主纜線形測量。

其中1項採用精密水準儀——索佳B1測量，每次線形調整前後均需測量；2、3項採用全站儀——TCA2003與TCA1800測量，僅線上形調整前進行一次測量。以上測量過程中，梁溫為關鍵參數之一，需全程測量，採用專用溫度感測器進行測量。與支座連線的鋼箱梁安裝時應在過程中監測梁軸線與高程變化並及時調整。

監測的關鍵在於線形調整過程的梁面高程測量而2、3項內容為監控覆核所用，測量數據與監控分析計算值比較，及時反饋指導施工。

主要的監測內容參見表1。

勞動力組織

勞動力組織情況表見表2。

參考資料：

材料設備

《懸索橋邊跨無索區鋼箱梁安裝施工工法》無需特別說明的材料，採用的機具設備見表3。

參考資料：

質量控制

《懸索橋邊跨無索區鋼箱梁安裝施工工法》的質量控制要求如下：

• 工程質量控制標準

鋼箱梁施工質量執行《公路橋涵施工技術規範》JTJ 041-2000與《舟山大陸連島工程西堠門大橋專項質量檢驗評定標準》。鋼箱梁安裝允許偏差按表4執行。

表4 鋼箱梁安裝允許偏差表

序號	項目	允許偏差（毫米）	檢查頻率	檢驗方法
1	相鄰節段匹配高差	±2	每片梁	用鋼尺
2	箱梁段軸線偏差	±10		全站儀
3	吊點偏位	±30		用全站儀
4	同一梁段兩側對稱吊點處梁頂高差	±40		用水準儀

• 質量保證措施

1.纜載吊機、支架系統等主要承載構造均需進行詳細的計算分析或完成荷載試驗，保證鋼箱梁吊裝、存放的安全。

2.結合監控計算成果確定臨時吊索長度，保證鋼箱梁不接觸地面構造物的同時，確保盪移角度足夠大。

3.支架頂面高程應低於主梁合攏線形減去梁高，保證千斤頂有足夠操作空間。

4.纜載吊機單機提升鋼箱梁，故在安裝前需計算每段梁的重心，並通過吊具進行相應調整，確保提升盪移過程鋼箱梁的平穩。

5.無索區鋼箱梁特別是首段梁縱移過程通過軌道進行限位，同時通過手動葫蘆橫向牽引糾偏，確保全裝時橋軸線偏差控制在允許範圍內。

6.用千斤頂進行線形調整時，應遵循同步、小量的原則，在夜間穩定時段測量（包括溫度與梁頂高程）、白天統一進行線形調整。

安全措施

採用《懸索橋邊跨無索區鋼箱梁安裝施工工法》施工時，除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外，尚應遵守注意下列事項：

1.認真貫徹執行國家和行業的有關規定、條例，建立完善的施工安全保證體系，加強施工作業中的安全檢查，確保作業標準化、規範化。

2.纜載吊機吊裝、盪移與鋼箱梁存梁固定、移動支架上施工均為高空作業，需做好安全防護措施以及對作業人員進行相應安全教育。

3.沿海風環境對鋼箱梁安裝影響極大，在吊裝前應根據天氣預報保證在吊機設計規定風速下進行吊裝，同時因鋼箱梁安裝會穿越颱風期，故纜載吊機、存梁固定支架與移動支架設計均考慮颱風荷載並制訂相應的防台預案。

4.無索區鋼箱梁線形調整時，利用千斤頂群進行頂升或下降時，需進行全程監測，保證頂升的同步、小量，避免千斤頂不同步導致偏載引起安全事故。

環保措施

《懸索橋邊跨無索區鋼箱梁安裝施工工法》的環保措施如下：

1.樹立“以人為本”的理念；貫徹“施工過程中最大限度保護、實施中最小限度破壞及最大程度恢復生態平衡”的指導思想，根據工程所在地形、地貌、地質特點等因素，靈活運用技術標準，將工程與自然環境融為一體。

2.對施工界限內、外的植被、樹木等儘量維持原狀。臨時用地範圍內的裸露地表利用植草或種樹進行綠化，工程完工後，及時徹底進行現場清理，並按設計要求採用植被覆蓋或其他處理措施。

3.靠近生活水源的施工，用溝壕或堤壩同生活水源隔開，避免污染生活源。所有吊機與施工船隻必須遵守有關海上防污染國際公約，嚴禁向海域拋設和傾倒廢棄用品。陸上建立廢油和廢棄用品的資源回收筒，負責及時處理。

效益分析

《懸索橋邊跨無索區鋼箱梁安裝施工工法》的效益分析是：

1.該工法通過纜載吊機結合臨時吊索與盪移牽引系統安裝無索區鋼箱梁，避免採用浮吊與大型汽車吊（或履帶吊）等大型設備，簡單易行，對環境影響小，為懸索橋邊跨無索區鋼箱梁安裝提供了經濟指標優越、適用性強的成套安裝技術可資借鑑，該技術成功運用，將促進懸索橋施工技術進步，社會經濟效益明顯。

2.該工法利用存梁固定支架與千斤頂群結合調整無索區鋼箱梁線形，不用纜載吊機輔助整體提升，占用大型設備時間短，節約建設資金，同時因不使用吊機，主纜防護等工作可同步開展，相應節約了至少一個月工期，產生了良好的經濟效益。

以西侯門大橋為例進行效益比較（表5）。

表5 經濟效益分析表

序號	方案簡述	工程量	費用	備註
1	搭設固定和移動支架c通過纜載吊機盪移後提升，通過移動支架將梁段安裝到位； 利用存梁支架與千斤頂群調整鋼箱梁線形	支架和貝雷673噸	330萬元	該工法
2	採用浮吊船搭設支架進行安裝； 纜載吊機輔助整體提升進行無索區線性調整	支架和貝雷673噸，1600噸浮吊、3200P拖輪和錨艇各一艘，纜載吊機一台	550萬元	占用纜載吊機，主纜防護不能同時進行

註：施工費用以2009-2010年施工材料價格計算

套用實例

《懸索橋邊跨無索區鋼箱梁安裝施工工法》的套用實例如下：

浙江舟山大陸連島工程西堠門大橋上部結構北邊跨鋼箱梁安裝。

西堠門大橋是舟山大陸連島工程的第四座大橋，大橋於2004年5月10日開工，2009年10月1日通車。大橋主橋為主跨1650米的兩跨連續漂浮體系的鋼箱梁懸索橋，鋼箱梁連續總長為2224.2米。

北邊跨無索區三個梁段17號~19號梁長分別為12.414米、12.8米、12.4米，採用纜載吊機結合臨時吊索、牽引系統連續盪移安裝。全橋鋼箱梁安裝於2007年12月圓滿安裝完成。

榮譽表彰

2011年9月，中華人民共和國住房和城鄉建設部發布《關於公布2009-2010年度國家級工法的通知》建質[2011]154號，《懸索橋邊跨無索區鋼箱梁安裝施工工法》被評定為2009-2010年度國家二級工法。