一种变幅桥面吊机安装超宽钢箱梁的施工方法

杨清印

（中交第二航务工程局有限公司第六工程分公司，湖北 武汉 430014）

1 工程背景

1.1 工程概况

厦漳同城大道九龙江特大桥西溪主桥为世界上宽度最大的单塔斜拉桥，主梁为整体式钢箱梁结构，宽度宽、重量大。主桥结构布置具体如图1所示。一般来说，常规桥面吊机无法在满足钢箱梁吊装要求下，同时进行较大变幅，因此在钢箱梁安装过程中，需进行变幅吊装。

图1 主桥结构布置（单位：cm）

依托工程西溪主桥主跨钢箱梁总长187.5m，钢箱梁宽47m，中心处梁高为4m，标准安装节段长度为12m。钢箱梁顶板厚18mm，斜腹板厚12mm/14mm，底板厚12mm/14mm；钢箱梁顶、底板采用U肋闭合加劲。纵腹板均采用实腹式。钢箱梁横向设实体式隔板，横隔板间距3.0m，吊点处横隔厚16mm，其他普通横隔厚12mm。钢箱梁标准横断面具体如图2所示。

全桥钢箱梁（包括钢混结合段）共划分为16个梁段，各梁段的主要设计参数，具体如表1所示。

表1 钢箱梁主要参数

1.2 水文地质条件

（1）流向：九龙江特大桥桥位与河道水流方向基本呈正交，而桥梁轴线的法线方向与水流夹角接近0°。

（2）流速：西溪300～10年一遇的洪水水流平均流速达到了3.35～2.13m/s。

（3）潮位：最高潮位为4.77m，最低潮位为-2.373m，平均潮差为4.5m，最大潮差为6.7m。

（4）通航条件现状条件：航道等级为内行Ⅴ级，控制关键点在锦江悬索桥，通航净高只有7.9m，最低潮净高为12.5m。

1.3 工程安装

在主墩0#块（混凝土段）通过变幅桥面吊机将1#钢箱梁（钢混结合段）自运输船起吊至拼装支架进行定位安装；待强后施工全部剩余预应力，然后变幅桥面吊机在原位进行2#钢箱梁，依次安装3#～14#钢箱梁节段；变幅桥面吊机在14#钢箱梁节段吊装16#边跨钢箱梁节段至拼装支架上，再次吊装15#钢箱梁节段，回拖16#边跨钢箱梁节段完成主梁安装。

图2 钢箱梁标准横断面图（单位：mm）

目前，在水上超宽钢箱梁吊装施工过程中，通过桥面吊机进行吊装是最常见的施工方法。此方法采用2台桥面吊机共同抬吊来完成吊装，但桥面吊机在钢箱梁吊装中无法变幅；而在0#块及边墩位置受限的情况下，要完成钢箱梁的吊装施工需要配置其他大型浮式起重机，故设备进出场费及吊装费用较大，且大型浮式起重机资源较少，调配时间周期较长，易对工期产生较大影响[1-2]。

为了解决上述背景中的技术不足，在保证工程质量、施工工期要求的前提下，文章提出了一种变幅桥面吊机安装超宽钢箱梁的施工方法，从而让施工工序得以更好运行。

2 方案比选

通常情况下，水上超宽钢箱梁安装施工方法主要有两种，分别为大型浮式起重机吊装、2台桥面吊机抬吊[3]。

2.1 大型浮式起重机吊装

采用大型浮式起重机安装水上超宽钢箱施工方法，在航道等级和通航要求满足条件的前提下，在桥位吊装位置对浮式起重机进行抛锚定位，运输船将钢箱梁节段运至指定位置后，通过大型浮式起重机将1#钢箱梁节段吊装至拼装支架上，1#节段定位固定后进行下一节段吊装。由于大型浮式起重机在钢箱梁对位调整作业过程中受到水流及涨落潮的影响，精度控制困难，导致质量控制难度高及施工周期长。

该项目在航道等级及通航净高受限的环境下，大型浮式起重机进场困难，故此方案不可行。

2.2 2台桥面吊机抬吊

采用2台桥面吊抬吊安装水上超宽钢箱梁，首先在0#块支架上拼装0#块节段，然后在拼装完成的0#块上面拼装2台桥面吊机；2台桥面吊机拼装完成后，运输船将钢箱梁节段运至桥面吊吊钩下方，2台桥面吊机通过专用吊具共同抬吊超宽钢箱梁1#节段（钢混结合段）；安装钢混结合段（混凝土梁）模板、钢筋，浇筑混凝土，待强后施工全部剩余预应力后，进行桥面吊机前移进行下一节段施工。

该项目1#块需在拼装支架上安装，运输船无法到达桥面吊下方，导致1#钢箱梁节段无法吊装到位，同时在边墩进行边跨合龙时同样受到拼装支架的影响，故此方案也不可行。

2.3 变幅桥面吊机安装超宽钢箱梁

结合该项目特点提出了一种变幅桥面吊机安装超宽钢箱梁的施工方法，具体流程：利用双变幅桥面吊机在0#块上跨过拼装支架起吊钢箱梁1#节段，将钢箱梁1#节段起吊至底面标高超过拼装支架顶标高50cm后向小幅度变幅到达指定位置后，下放1#节段（钢混结合段）到拼装支架上；安装钢混结合段（混凝土梁）模板、钢筋，浇筑混凝土，待强后施工全部剩余预应力后，变幅桥面吊机在原位进行2#节段吊装与钢混结合段匹配、焊接。在边跨钢箱梁安装时，在14#节段安装完成后，先将16#节段吊装至边墩旁支架上，16#节段存放位置需预留出15#节段吊装及其与14#节段匹配、焊接的操作空间；待15#节段安装完毕后将16#节段顶推就位焊接，完成合龙。

3 施工要点

该变幅桥面吊机安装超宽钢箱梁施工方法，降低了施工成本，提高了施工效率。在现场施工时，施工单位必须注意以下几点：

（1）启动卷扬机，使吊具的吊耳可以受力，并检查钢丝绳是否垂直，以及钢箱梁与吊具是否连接好，从而调节吊具的微调油缸，以保证钢箱梁被吊起时处于水平状态[4]。

（2）每个梁段在正式提升前，均需进行静载和动载试车，同时调试起重机刹车系统。

（3）起钩时要保证平稳，分级加载使上下游均衡。

（4）钢箱梁1#节段（钢混结合）应按照监控指令对1#钢梁进行精确调整。

（5）将1#节段梁临时焊接在钢支墩上，以防止梁段在施工过程中发生位移。

（6）当达到施工控制条件（钢箱梁顶、底板温差小于2℃）时，要进行精匹配作业。

（7）在腹板位置布置千斤顶调整钢箱梁轴线，并由箱梁中心线向两侧翼缘区逐条腹板进行匹配连接。

（8）复测悬臂前端局部线形与轴线，焊接固定止顶交叉限位板，拧紧匹配件螺栓，锁定吊机。

（9）腹板和顶板局部残余高差用马板配合千斤顶调整。

（10）在14#梁段吊装完后，用桥面吊机先将16#梁段起吊、精确调位后，落于支架上。

（11）根据监测数据，推算标准温度时的合龙口宽度，从而以此宽度决定15#梁段的长度。

（12）完成合龙后需在升温之前（天亮前）完成环缝焊接，避免因温度升高引起匹配件和码板焊缝被破坏。

4 结束语

文章依托西溪主桥超宽钢箱梁安装施工实例，通过对现场环境、结构设计、施工工艺进行分析，得出一种变幅桥面吊机安装超宽钢箱梁的施工方法，验证了双变幅桥面吊机安装超宽钢箱梁施工方法的经济合理性及施工高效性，满足了在通航能力受限条件下施工的要求。文章对超宽钢箱梁安装进行了较为详细的介绍，对施工工艺方法及注意事项进行了概述，可为类似水中超宽钢箱梁安装施工工程提供参考。