虎门二桥坭洲水道桥超大散索鞍吊装关键技术

张玉涛

摘要：散索鞍吊装是悬索桥上构施工关键工序之一。坭洲水道桥散索鞍鞍体重达169.04t，为目前世界上最大的散索鞍。本工程散索鞍吊装施工具有转运工序复杂、鞍体翻身复杂、吊装难度大的特点，针对散索鞍吊装的技术难点，并结合本工程现场施工条件，设计一种安全可靠、经济的吊装方法十分必要。本文通过介绍虎门二桥坭洲水道桥超大散索鞍吊装关键技术，以期对今后类似工程提供一定借鉴。

【关键词】虎门二桥;悬索桥;散索鞍吊装;关键技术

1.工程概况

虎门二桥工程是广东省高速公路网规划中连接广州和东莞的重要东西向通道，路线起于广州市南沙区，经广州市南沙区、番禺区，并先后跨越大沙水道、海鸥岛、坭洲水道后，穿越虎门港进入东莞市沙田镇，终点与广深沿江高速公路相接。

虎门二桥项目内包含两座跨江悬索桥，其中坭洲水道桥为主跨1688m不对称双塔双跨钢箱梁悬索桥，其跨径位居钢箱梁悬索桥世界第一。（如图1）

坭洲水道桥散索鞍鞍体采用铸焊结合的结构方式。散索鞍为摆轴式，由鞍体、底座、底板、上下承板及其余附属构件组成，散索鞍三维构造图如图2所示。散索鞍底板单件重5.84t，底座单件重28.4t，西散索鞍鞍体重169.04t，东散索鞍鞍体重164.7t，具体组成构件参数见表1。

坭洲水道桥散索鞍吊装主要技术难点如下：

①运输方式多、转运工序复杂、栈桥承载力有限、河堤通行有限，确保运输安全至关重要;

②散索鞍鞍体最大吊装重量超过160t，此外起吊系统自重达45t，加上吊具、钢绞线等重量，吊装过程中，散索鞍吊架最大承受吊装荷载达230t。这对吊架的强度、刚度及稳定性都是极大的考验;

③鞍体翻身到空缆姿态过程复杂，风险高;

④预埋件预埋位置精度要求高，索鞍安装要求精度高。散索鞍最终安装偏位：≤±2mm;安装底板中心高程：≤+5mm;安装面平面位置度偏差：≤±2mm。实施高精度的测量控制及精细的安装施工是保证散索鞍安装精度的重点工作。

综合考虑上述技术难点，结合现场施工条件设计一种安全可靠、经济的吊装方法十分必要。

2.散索鞍吊装施工

2.1吊架设计及安装

东、西散索鞍吊架结构形式一致，立柱跨度（横桥向）布置为3.5m+7m+3.5m，两主桁之间跨度（纵桥向）为7.2m。轨道梁、立柱均采用HW400×408×21×21，材料为Q345b钢材;腹杆、加劲杆及横向连接杆均采用背拼28a槽钢，Q235b钢材;节点板采用厚2cm的Q345b钢板。主桁立柱之间，立柱与轨道梁之间全部采用坡口完全熔透焊缝，焊缝进行100%超声波探伤;其它构件焊缝均采用角焊缝，焊高不小于10mm。吊架布置图如图3所示。

2.2吊装系统

吊装系统由吊装平车梁、移运器、纵移轨道及提升系统组成。吊装系统采用1台294t连续液压千斤顶作为提升动力，最大提升速度为30m/h，千斤顶内入19根φ18mm抗扭转钢绞线束;专用吊具为组焊结构，由锚盒、主梁、扁担梁以及吊带组成;横移装置采用履带式重物移运器;横移轨道设于吊架纵梁上，纵移采用千斤顶进行，一个纵移行程为1m。

2.3散索鞍运输

西散索鞍鞍体采用“船运+浮吊转运+运输车”的方式运至起吊位置进行起吊安装;东散索鞍鞍体采用“船运+码头龙门吊转运+运输车”的运输方式。

2.4鞍体翻身精细化控制

散索鞍鞍体“空缆”安装状态向锚跨侧倾斜一定角度，鞍体在吊装前应使鞍体呈“空缆”状态倾角放置，保证散索鞍以空缆状态起吊安装。

鞍体运输过程中是平躺的姿态，运至起吊点后必须进行角度调整，即翻身。翻身过程为整个散索鞍吊装工程的关键。详细步骤如下：

第一步：脱车。此过程需注意：①鞍体与托架接触位置垫木板以防损伤鞍体;②运输车就位位置提前标记好;③卸车时绑扎两根麻绳反拉，防止鞍体横桥向摆动。脱车过程示意见图4。

第二步：卸车。此过程需注意：①鞍体与撑脚接触位置垫木板防止损伤鞍体;②卸车架提前就位等待。脱车过程示意见图5。

第三步：准备翻身。此过程需注意：①鞍体与卸车架绑扎牢靠方可纵移就位，并保持平缓;②防翻身过度钢丝绳用20t手拉葫芦调整长度。准备翻身过程示意见图6。

第四步：翻身。此过程需注意：①翻身过程中要保持缓慢、平稳;②定位撑架在旁提前就位等待，采用履带吊、塔吊及人工配合就位。翻身过程示意见图7。

第五步：翻身完成，准备正式吊装。此过程需注意：①鞍体与起吊定位架绑扎牢靠后方可平移;②平移过程中要尽可能缓慢、平稳。

翻身过程为散索鞍吊装关键步骤，也是风险最大的一步，主要体现在：①翻身过程易使钢绞线偏角超过限值（≤5°），超过限值则钢绞线会弯折从而损伤破断;②翻身过程钢绞线偏折对吊架产生侧向作用力，吊架侧向刚度小，对吊架是附加考验;③翻身快到位时，如操作不当则易发生翻身过度。因此在翻身过程中必须严格控制提升高度与滑动距离的匹配关系，提升高度与滑动距离的匹配关系如表2所示。

翻身过程严格按上表2个行程进行翻身，提前在地面上画好行程标记线。通过提升高度与滑动距离进行双控、反拉防翻身过度钢丝绳及在最后一个行程测量精确辅助定位等措施，把风险严控到最低。通过翻身过程的精细化控制鞍体成功完成翻身。

2.5鞍体吊装

采用扁担梁结构按空缆姿态进行吊装，吊具能适应纵横向的转动以适应鞍体重心位置的变化。

鞍体进行试吊合格后，进行鞍体吊装。当散索鞍提升高度达到要求位置时，停止起吊，并水平向内移至缆索中心线处。将散索鞍慢慢放下，采用20t手拉葫芦配合调整就位，直至散索鞍完全置于底座上面，此时不得松开起吊系统。利用全站仪等测量仪器配合定位撑架液压千斤顶，将散索鞍调整至空缆状态。具体吊装作业步骤如下：`

第一步：吊具安装。将专用吊具与散索鞍连接，起吊姿态为空缆安装姿态。

第二步：提升、横移。起吊提升鞍体，至设计高度后，将鞍体缓慢横移到安装位置上方。

第三步：下放安装。缓慢下降鞍体，在接近底座时再核对位置，利用横向行走系统及20t手拉葫蘆精确调整鞍体与底座的相对位置，使鞍体与底座安装结合面纵横两个方向完全对准后，缓慢下放鞍体。

第四步：姿态调整。鞍体安装好后，利用定位撑架上的千斤顶调整索鞍倾斜角度至空缆姿态。

第五步：固定鞍体。鞍体位置调整好之后，在定位撑架上焊接撑杆固定鞍体。

3.结束语

坭洲水道桥散索鞍已顺利安装完成，根据对现场吊装施工全过程分析，有以下几方面需要注意：

（1）散索鞍体重量大，转运过程中要特别注意沿途状况，所经之地相关结构物都要进行相关验算，特别是栈桥，每运完一个鞍体都必须检查验收;

（2）鞍体翻身过程为风险最大的过程，必须进行精细化控制;

（3）因鞍体的实际重心会与设计位置有偏差以及翻身后最终的姿态与安装姿态会有偏差，因此吊装的吊具要满足鞍体纵桥向及横桥向的转动;

（4）鞍体横移过程中两台千斤顶应尽量保持同步，减少对吊架的侧向作用力，保证结构安全;

（5）由于散索鞍姿态定位撑架刚度较大，为了适应后续索股架设过程中散索鞍作用力的变化，在鞍体与定位撑架接触位置加垫橡胶支垫。

【参考文献】

[1]王春明.清水河大桥悬索桥索鞍吊装施工技术[J].公路，2015，（07）：169-174.

[2]喻胜刚，沈良成，牛亚洲，等.润扬大桥悬索桥索鞍吊装施工技术[J].桥梁建设，2004，（04）：21-24.

[3]秦晓锋，祁刚，龙昊，等.青草背长江大桥索鞍吊装施工技术[J].市政技术，2012，（06）：53-55.