伶仃洋大桥锚碇上方超高钢箱梁架设关键技术.pdf

第 卷，第 期年 月公路工程 ，：收稿日期 基金项目广东省重点领域研发计划项目（）作者简介周雨（），男，工程师，硕士，主要从事公路桥梁施工技术管理相关工作。引文格式周雨，金志坚 伶仃洋大桥锚碇上方超高钢箱梁架设关键技术 公路工程，（）：，（）：伶仃洋大桥锚碇上方超高钢箱梁架设关键技术周雨，金志坚（广东华路交通科技有限公司，广东 广州 ；广东省公路建设有限公司，广东 广州 ）摘要深中通道伶仃洋大桥锚碇上方超高 连续钢箱梁结合项目运架一体船“天一号”的性能特点提出整跨吊装整体顶推工艺，利用运架一体船“天一号”乘潮施工成功解决了大节段钢箱超高吊装问题；通过合理设计临时墩和导梁，解决了顶推过程中超高临时墩结构稳定和钢箱梁局部基本变形问题；采用步履式千斤顶 扁担梁组设方式，解决了曲线段箱梁顶推横向位移纠偏大问题，保障了钢箱梁顶推施工安全，为后续相似工程提供参考。关键词运架一体船；临时墩；曲线段；整体顶推 中图分类号 文献标志码 文章编号 （），（，；，），“”，“”，；概述深中通道是继港珠澳大桥之后，我国的又一世界级跨海通道集群工程，深中通道地处珠江中游核心区域，位于虎门大桥与港珠澳大桥之间，连接深圳与中山市、江门市等地，全长约 ，由桥、岛、隧、水下互通组成 。其伶仃洋大桥东泄洪区非通航孔桥为四联 六跨钢箱连续梁桥，主梁采用分幅等截面船形钢箱连续梁，顶底板为正交异性板结构，其中 墩上部第 期周雨，等：伶仃洋大桥锚碇上方超高钢箱梁架设关键技术钢箱梁位于锚碇上方，为东泄洪区第四联的第五跨和第六跨，见图 。钢箱梁总体宽度为 ，高度为 ，单跨 ，单幅纵坡为 ，横坡为 ，并位于半径 平曲线上。梁段长 重量为 ，梁段长 、重量为 ，、梁段长 、重量为 ，梁段长 、重量为 ，梁段长 、重量为 。墩柱施工区域常水位 ，墩顶标高 。图 锚碇上方钢箱梁总体立面图（单位：）（：）项目重难点 本工程位于宽阔海域、台风多发区域，极易受季风、台风和降水影响。钢箱梁采用大型起重设备整跨提梁吊装，起吊高度约 ，已接近运架一体船“天一号”（下文简称“天一号”）吊高极限，同时吊装过程受主航道行船浪涌影响大。钢箱梁顶推施工设置临时墩支架最高达 ，在水平荷载和竖向荷载的同时作用下，对于高支架结构的稳定性要求高 。钢箱梁采用整跨顶推施工工艺，单孔跨径大、重量大，顶推过程单点支反力大，箱梁结构局部受力大。顶推梁段位于曲线段，顶推过程中产生较大横向偏移，顶推过程横向偏移量大。总体施工方案伶仃洋大桥东锚碇筑岛围堰位于 间，大型起重设备无法就位，同时考虑利用项目本身大型起重设备“天一号”优势，采用整跨吊装、整跨顶推施工技术方案。钢箱梁整跨顶推施工共需搭设 个临时墩，分别在 永久墩之间，临时墩支架采用浮吊搭设，与永久墩顶均布设步履式顶推设备。钢箱梁通过“天一号”将运输至 墩处，乘潮起吊至 永久墩盖梁顶和 临时墩顶后，安装前、后导梁，顶推出一定空间后拆除后导梁，吊装第二节钢箱梁并顶推至前片钢箱梁尾部焊接连接成整体，继续向前顶推，反复循环，直至箱梁顶端至 墩墩顶，拆除顶推导梁，整体落梁至设计标高，完成钢箱梁架设。关键施工技术 临时墩设置与锚固顶推施工共设置、共 个临时墩，分别位于 墩、墩、墩、墩之间，单墩立柱高度达 ，永久墩与 临时墩间为提梁架设区，间距 ，、利用筑岛围堰做基础，墩与 临时墩最大间距为 ，其他间距均在 内，如图 所示。每个临时墩由左、右幅两组墩柱组成，每组由 个立柱和纵横梁组成顶推平台，立柱采用 扣塔管组成，每组 立柱间距为 ，立柱间采用 钢管组成格构式平联，高度每 设置一道，立柱顶部采用 型钢作为主横梁，上设定制高度 箱形梁作为主纵梁，承担顶推设备和主梁的重量。顶推施工过程中临时墩墩顶处于悬臂状态，将随钢箱梁顶推作用力向前产生一定纵向弹性变形 。为了保证结构施工安全，在永久墩、临时墩各设置锚点，采用钢绞线和锚具将临时墩与永久墩对拉以抵消顶推作用力带给临时墩支架的水平位移。其中 临时墩为单端锚固，与 墩对拉，单根纵梁张拉力值为 ；其余临时墩为纵梁与前后永久墩对称张拉，单根纵梁单边张拉 。钢箱梁出厂运输和现场吊装钢箱梁出厂需计算重心位置，并且通过厂内转移台车对钢箱梁重心位置进行复核，确保“天一号”起吊、运输时钢箱梁重心与吊点中心位置一致，首片钢箱梁与猫道冲突需切割冲突处理，需通过在箱梁顶板设置压重荷载改变重心位置，保证在“天一号”吊装时，钢箱梁的重心与吊点中心相重合 。“天一号”运输、起吊需满足气象条件，到达指定位置后绞锚入孔就位，绞锚前进须注意与两侧安全距离，应避免托梁安装架与 临时墩和 墩产生碰撞，“天一号”吊装平面示意图如图 所示。公路工程 卷（）平面图（）立面图图 临时墩支架布设位置图（单位：）（：）图 “天一号”吊装平面示意图（单位：）（：）“天一号”理论最大吊重 ，最大起吊高度 ，实际起吊高度需考虑起吊钢箱梁与主吊臂安全距离，以及钢丝绳与滑轮组间偏位，该工程 钢 箱 梁 起 吊 前 进 行 极 限 吊 高 测 试 为 ，而 墩与 临时墩顶顶推支点标高为 ，因此“天一号”需乘 潮位进行吊装，潮位持续时间不低于 ，同时起吊时风力小于 级，主航道行船速度控制在 节以内，确保起吊安全和就位精度。在以上措施下“天一号”落梁精度可以控制在 以内，待钢箱梁平稳后落梁至临时支座，通过调整墩顶三向千斤顶，使钢箱梁的平面位置达到设计要求后，进行整孔钢箱梁顶推施工。导梁现场安装钢箱梁顶推跨距最大为 ，为减少钢箱梁悬臂长度，降低支反力，保证钢箱梁局部受力、变第 期周雨，等：伶仃洋大桥锚碇上方超高钢箱梁架设关键技术形满足要求 ，顶推过程采用前、后导梁辅助过孔。前、后导梁主体由两片工字形变高度实腹板钢板梁组成，前导梁长度 ，后导梁长度 ，通过 过渡段与钢箱梁连接的。导梁安装使用 浮吊将两片工字形变高实腹板钢板梁与其间的联系桁架分节段整体吊装的方式，分别在 墩完成前导梁安装、墩完成后导梁安装。其中前导梁安装后随钢箱梁的顶推过程持续行走，后导梁需在顶推过程和前后钢箱梁连接两个施工过程中进行频繁拆除与安装转换。箱梁顶推施工全桥共 布置 组顶推 设 备，每 组 设 置 台 步履式液压千斤顶 ，布置在 墩墩顶和 临时墩墩顶，液压泵站 台，总控系统 台。箱梁顶推步骤如下：采用“天一号”将首片钢箱梁吊装至 墩墩顶 临时墩墩顶位置；分片安装前导梁，将首片钢箱梁和前导梁向前顶推至钢箱梁尾端部位于 墩墩顶；分片安装后导梁；继续顶推钢箱梁，至箱梁尾部离 墩 ，利用浮吊分片拆除后导梁；“天一号”吊装下片箱梁至 墩墩顶 临时墩墩顶位置，安装合龙口调位装置；向前顶推后一片梁段至前一片梁段尾部位置，利用调位装置调整梁段姿态实现精确对接，调整钢箱梁姿态和线形将前后钢箱梁焊接成整体，如图 所示；将对焊后整节段钢箱梁继续向前顶推，顶推至梁段尾部位于 墩墩顶中心位置停止，利用浮吊安装后导梁。重复以上步骤，直到将梁前端顶推至 墩顶。（）首片梁吊装就位（）首片梁安装后导梁（）后吊装梁与前片梁和龙图 钢箱梁顶推施工示意图（单位：）（：）顶推过程中当钢箱梁与钢导梁处于悬空状态时，钢箱梁和导梁在自重下会使导梁前端下挠，按照顶推工序不同，下挠计算最大时为前端接近 临时墩工况，此时最大悬臂达 ，导梁前端最大位移为 ，故当导梁前端底面到达下一作用墩身支架垫梁和顶推设备时，其底面将低于顶推设备标高，需利用导梁前端设置的 滑移千斤顶辅助上墩，如图 所示。圆弧曲线上钢箱梁调位 钢箱梁设有起拱，两端低中部高，在整个顶推过程中梁底标高不断产生变化，定高的垫墩与垫梁无法使顶推过程中所有临时墩上的步履式千斤顶与钢箱梁底板充分接触，为保证顶升力与推力图 前导梁上墩示意图 满足施工要求，须采取增高垫梁和垫墩高度的方法公路工程 卷保证顶推过程中所需设备均与梁底板接触密实、受力充分 。且钢箱梁拼装区域位于半径为 的圆弧曲线上，顶推过程中钢箱梁横向位置将发生偏移，最大横移 量约为 ，施工 过 程中须对钢箱梁进行横向纠偏 ，调整措施主要如下。钢箱梁垫板调整。顶推过程中通过增加垫梁和垫墩、钢板垫块高度来解决顶推过程中钢箱梁中部起拱段线形问题，使得顶推设备与钢箱梁底板密贴。根据设计需求的预拱度参数（最大预拱度为 ，最小预拱度 ），在每个墩顶均提前预备多组型钢垫块和数块 、厚钢板对施工过程中所需支垫位置进行及时支垫，有效保障钢箱梁底板与顶推设备接触密实且均匀受力。钢箱梁顶推过程中的调位。该项目 、墩位于半径为 的圆弧曲线上，曲线半径较大，顶推过程重心一直在支撑点以内，不会产生跨中重心力臂过大倾覆。但因箱梁跨径较大，且多跨整体顶推，导致顶推过程存在一定横向位移，因此顶推装置需具备较强横向纠偏能力 。根据每次端部上墩和尾部下墩进行横向位移调整，梁端横向偏移控制 以内，通过模拟计算顶推 梁段时，梁尾部在 永久墩产生最大横移量约为 ，与后续现场实际测量横向偏移值基本一致。为了满足顶推过程支反力位于钢箱梁腹板位置，钢箱梁横向移动后，荷载转换反力座受力需要，将 、临时墩垫梁设置为 扁担垫梁，达到横向位移和结构受力要求，如图 所示。图 垫梁示意图（单位：）（：）结语深中通 道 伶 仃 洋 大 桥 锚 碇 上 方 钢 箱 梁 结 合“天一号”运架一体船乘潮施工解决了大节段钢箱吊高、吊重问题，步履式千斤顶 扁担梁组合工艺很好解决了曲线段顶推过程横向偏移过大问题，临时墩与永久墩对拉加固措施很好解决了高支墩顶推过程纵向位移问题，合理的导梁设计减小了大节段箱梁顶推支反力。该段连续钢箱梁于 年 月初顶推到位，顶推过程顺利安全，经监控测量桥梁高平面位置、高程、线形均达到设计和规范要求，架设精度良好。参考文献 宋神友，陈伟乐，金文良，等 深中通道工程关键技术及挑战 隧道建设（中英文），（）：曲江峰 重庆鹅公岩轨道交通悬索桥边跨钢箱梁顶推技术 铁道建筑，（）：赵世超，许为民，李鲁，等 大跨度钢箱梁顶推施工的临时墩布置方案研究 上海公路，（）：苗建宝，骆佐龙 港珠澳大桥大节段钢箱梁吊装过程优化分析 公路，（）：刘鹏，贺拴海，赵英策 港珠澳大桥大节段钢箱梁钢箱梁海上运输关键技术研究 合肥工业大学学报，（）：王天鹏，周先雁，贺国京，等 大跨柔性钢梁顶推施工导梁结构优化及局部受力分析 公路，（）：伍柳毅，韦富伦 步履式顶推装置设计和应用 预应力技术，（）：罗泽辉，李冲杰 顶推施工中支座脱空对混凝土箱梁受力性能的影响分析 铁道标准设计，（）：张政，李伟，朱金龙，等 长边跨钢箱梁步履式顶推施工脱空问题与计算模式研究 公路工程，（）：，曹景，刘志才，冯希训 箱形截面直线及曲线桥抗倾覆稳定性分析 桥梁建设，（）：廖应先，达勇 小半径大坡度连续钢箱梁顶推施工分析 湖南交通科技，（）：张晨星，田仲初 悬索桥钢箱梁吊装阶段主缆索力计算方法 交通科学与工程，（）：