深中通道泄洪区非通航孔桥110 m跨钢箱梁转运落梁关键技术.pdf

世界桥梁 2023年第51卷第S1期（总第224期）World Bridges#Vol.51,No.S1#2023（Totally No.2247DOI：10.20052/j.issn.1671-7767.2023.SI.002深中通道泄洪区非通航孔桥110&跨钢箱梁 转运落梁关键技术陈剑波陈剑波（中铁大桥局深中通道S07合同段项目部，广东 中山528451）摘 要摘 要：深中通道伶仃洋大桥东、西泄洪区非通航孔桥为110=跨连续钢箱梁桥，包括6联6X110=、2联5X110=,每联钢 箱梁由133.1=长首孔+10=长中孔和86.1=长末孔组成，主梁为分幅等截面船形钢箱梁（单箱三室结构，梁顶宽20=、高 4 共80片钢箱梁采用中山梁场转运，再由3 600 t“天一号”运架一体船架设&钢箱梁在梁厂制造后，通过滚装上船，运输 至中山梁场出海码头后，采用“浮托法”转运落梁&钢箱梁在码头通过模块车横向滚装上运输船，运输船上设置2根托梁，钢梁 直接落在托梁上；运输船载着托梁和钢梁沿横门东航道行航行至中山梁场出海码头，运输船垂直进入码头中间，当托梁位置 到达设计位置后，收紧锚绳，通过调整压载水舱和潮涨潮落，将钢箱梁和托梁落在码头上，完成钢箱梁转运落梁工作&采用浮 托法转运落梁转运效率可达1片/d。关键词关键词：跨海桥梁；连续箱梁桥；大节段钢箱梁；浮托法；出海码头；托梁；落梁施工；施工技术中图分类号中图分类号：U448.213；U445.4 文献标志码:文献标志码:A 文章编号：文章编号：1671-7767（2023）Sl-0007-061 工程概况工程概况深中通道伶仃洋大桥东、西泄洪区非通航孔桥（以下简称泄洪区非通航孔桥）为110=跨连续钢 箱梁桥，包括6联6X110=、2联5X110=。每联 110=跨钢箱梁组成为1个首孔（长133.1=、重约 1 780 t）+34 中孔（长 110=、重约 1 260 t）+末 孔（长86.1=、重约1 025 t）泄洪区非通航孔桥上 部结构左、右幅分离，主梁采用分幅等截面船形钢箱 梁，顶板为正交异性板结构;下部结构均采用整幅式 盖梁T形桥墩&箱梁为单箱三室结构，单幅钢箱梁 顶宽20=、底宽9.5=，梁高4=（见图1）,梁高与跨 径比为1/27.5。泄洪区非通航孔桥共8联，92片钢 箱梁&除12片钢箱梁采用顶推施工外，其余80片 均采用3 600 t“天一号”运架一体船（以下简称“天图图1泄洪区非通航孔桥钢箱梁横断面泄洪区非通航孔桥钢箱梁横断面Fig.1 Cross-section of steel box girder of non-navigation channel bridge in flood diversion zone深中通道项目位于广东中山市，靠近横门东航道横 门潮汐站。潮高基准+1.23=,最高潮高+2.69=，最 低潮高一0.15=，高低潮差2.84=，平均潮高+1.83=。常水位高程+0.52=，般风浪高0.3 0.5=，落潮水位下降速度0.30.5=/h,大潮时表层 最大流速1.1=/s,涨落潮流速00.6=/s。2转运落梁施工方案转运落梁施工方案泄洪区非通航孔桥钢箱梁由“天一号”从码头 取、运、架&“天一号”为中心起重船，取梁时需要有 可下穿空间的码头，制梁厂码头位于横门东航道，由 于通航条件限制，无法修建“天一号”的取梁码头，钢 箱梁需转运至具备取梁条件的码头，再由“天一号”取梁架设&结合现场施工水文以及运输船特点，通 过多种方案比选，泄洪区非通航孔桥钢箱梁通过“澈 银发展”号运输船（自带动力，以下简称运输船）将钢 箱梁运输至符合条件的中山梁场出海码头（以下简 称中山码头），采用“浮托法”落梁后由“天一号”进行 取梁的方案施工口司。钢箱梁在制梁厂码头通过模块车横向滚装上运输 船，落梁在运输船上的托梁上;运输船沿横门东航道行 航行至中山码头,通过缆绳定位，绞锚进入中山码头中 间，当托梁到达设计位置后，收紧锚绳，通过潮涨潮落 收稿日期：收稿日期：2022-08-04作者简介：作者简介：陈剑波（1984）,男，高级工程师，2006年毕业于西南交通大学土木工程专业，工学学士（E-=ail：）。8世界桥梁 2O23,51(S1)和调整压载水舱，采用（孚托法”将托梁和钢箱梁落在 中山码头上，完成钢箱梁落梁。“浮托法”落梁施工主 要流程为：运输船在合适潮位时进入指定位置，固定 缆绳。将托梁与分配梁之间进行抄垫。潮落时运 输船随潮水下降，下降过程中，托梁与抄垫接触，拖拉 支撑点由运输船转换至分配梁上。运输船继续随潮 水下降，待运输船甲板顶与托梁底相对高差10 m 时，运输船驶出指定位置。“天一号”进场停靠、取 梁、驶出中山码头。运输船在缆绳和拖轮协助下退 回原位置，通过涨潮或排水等方法，使托梁支点由横向 分配梁转移至运输船上。运输船驶离中山码头，前 往制梁厂码头再次取梁。3施工关键技术施工关键技术3.1码头、运输船布置3.1.1 中山码头采用“浮托法”落梁施工时，通过专用的托梁和 码头，利用落潮和运输船的调载能力将钢箱梁落于 中山码头上，待取走钢箱梁后，利用涨潮将中山码头 上的托梁取回，运输船驶出中山码头至钢箱梁厂准 备下一片钢箱梁运输&钢箱梁在中山码头进行卸 船，中山码头由原有混凝土梁的出梁码头与新建支 墩组合而成&中山码头平面布置如图2所示&靠系船壤已有平台已有平台靠系船墩下游上游临时支墩防撞墩尹。葩0 E O O防撞墩严 0 055临时支墩4/O CD防撞墩O O 9 Q/防撞墩8 M单位：m新建支墩采用钢管桩基础+型钢主梁的结构形 式 7-7-,其立面布置如图3所示&为防止“天一号”在 进档取梁时碰撞支墩，在受力墩外增设4个防撞墩&新建支墩采用!1 600 mmX 16 mm的Q235B钢管 桩，桩长49 m,桩顶标高+3.1 m、底标高一45.9 mo 钢管桩间设联结系，桩顶设桩帽，桩顶分配梁采用 HN1 000 mmX300 mm型钢三拼组成，其长度均为 8 m&防撞墩采用!1 000 mmX 10 mm的Q235B钢 管桩，桩长41 m，桩顶标咼+4.6 m、底标咼 36.4 m,防撞墩钢管桩部分设置为斜桩&为更好地适应不同的潮水位，在落梁的分配梁 外侧提前设置4个竖向千斤顶（起重能力100 t,行 程1 m）,在潮水较高时可以顶起托梁，方便运输进 档取托梁。3.1.2 运输船根据钢箱梁结构以及制梁厂码头的地理位置,110 m跨钢箱梁采用横滚上船施工，由运输船从制 梁厂码头转运到中山码头。运输船总长152.42 m,船宽33 m,船型为平舱甲板船，空载吃水深度 4.28 m、满载吃水深度5.9 m。运输船水舱设首尖 舱（兼压载水舱）、艏压载水舱（左、右）、16号边压 载水舱（左、右）、16号底压载水舱（左、右）、艉压 载水舱（左、右）&其中16号边压载水舱可满足施 工阶段调整要求。运输船调载舱布置如图4所示。运输船上共设置前、后2根托梁，用于支撑钢箱 梁及改善运输船甲板受力。托梁为等宽变截面焊接 箱形梁（见图5）,梁宽3 m、梁长43 mo o托梁采用 Q345B钢材，单根托梁重188 to o托梁端部梁高 1.2 m（长 4.11m）、跨中梁高 2.2 m（长 15 m）。托 梁中间设置9.89 m长的过渡段，底部设置8 cm预 拱度。整根托梁分3个节段（15.5 m+12 m+15.5 m）加工制造，后在船厂焊接成整体，由船厂龙 门吊直接整根吊装至运输船。托梁与运输船之间设置纵、横向限位装置,限位图图2中山码头平面布置中山码头平面布置Fig.2 Plan view of Zhongshan jetties图图3新建支墩立面布置新建支墩立面布置Fig.3 Elevation view of newly-built supports深中通道泄洪区非通航孔桥110 m跨钢箱梁转运落梁关键技术 陈剑波96号边压载水舱1号边压载水舱赠压载水舱冷却水舱6号底压载水舱1号底压载水舱赠压首尖舱兼载水舱压载水舱冷却水舱6号边压载水舱I号边压载水舱型佩(a)立面6号边压载水舱(b)平面1号边压载水舱專i776312,312776312卩卩312图图4运输船调载舱布置运输船调载舱布置Fig.4 Layout of ballast tanks in ship3002X400一 3003 000950950950(a)端部250.5 m/h时，确保运输船水平和安全的情况下，借助 其最大吃水深度5.4 m,往2号、4号、6号边压载舱 注水，使钢箱梁平稳落梁，运输船驶出中山码头停 靠；待“天一号”完成钢箱梁取梁，退出码头后，运输 船借助涨潮潮位进港取托梁，出中山码头驶回钢箱 梁厂&3.3运输船进港落梁运输船到达中山码头，船头靠近上游侧墩直线 距离约60 m时，将船头左、右前头缆绳固定在两侧 防撞墩上1718-。辅助定位锚艇就位于船头左侧，辅 助运输船调整姿态，运输船准备进入中山码头&运 输船就位示意如图6所示&运输船在船艏2根缆绳 和尾部锚艇作用下保持状态稳定，运输船依靠自身 动力向指定位置航行，当第1根托梁即将越过第1 个防撞墩时,若潮位合适则继续往前进;若潮位不合 适则停船靠泊，将船尾两侧缆绳与防撞墩连接，运输 船进入待定位置&运输船进入待定位置示意如图7所示&下游上游50OgOcoo1001前缆绳已有平台前缆绳支墩r防撞墩聲敦平台平台调整姿态前调整姿态后312,776312,31277631213 000(b)跨中单位：mm图图5托梁端部和跨中截面托梁端部和跨中截面Fig.5 End and midspan cross-sections of joist装置采用钢板焊接而成，其形似“卯榫)吉构,在运输 船甲板顶、托梁两侧各设置1个卯眼，托梁对应位置 两侧设置榫头，安装时将榫头对准卯眼即可&“卯 榫)吉构即可用于托梁安装导向装置，又可用于运输 过程中托梁的限位装置&3.2潮水位选择及运输船调载综合考虑中山码头位置潮水变化情况以及运输 船的调载能力816-,运输船应选择在涨潮、且潮位+0.8 m时进入中山码头；在落潮水位下降速度V图图6运输船就位示意运输船就位示意Fig.6 Loaded ships are ready图图7运输船进入待定位置示意运输船进入待定位置示意Loadedshipsvoyagedtopendinglo/ationFig.7完成运输船就位准备工作后，在涨潮阶段且水 位达到+0.8 m时，运输船顶流进入中山码头，船体 锚绳形成八字锚，通过调整前、后锚绳的松紧来调整10世界桥梁 2O23,51(S1)运输船的前进与后退&在运输船进入指定位置前,应保证托梁与中山码头顶高差不小于30 c=,以完 成运输船在中山码头进档&运输船进入指定位置如图8所示&图图8运输船进入指定位置运输船进入指定位置Fig.8 Loaded ships voyaged to designated location当运输船在中山码头完成进档后，达到初步落 梁状态，根据运输船上的托梁和码头支撑位置的空 间关系进行纵向和横向精调对位，具体如下：（1）纵向精确调位通过运输船上自带锚绳绞锚 实现&运输船前、后各有4台卷扬机,可拉设8根锚 绳&纵向精确调位时船艏拉设4根锚绳，其中，2根 主锚绳与提前设置在下游侧的2个霍尔锚连接，2 根辅助锚绳与下游侧的防撞墩连接；船艉拉设2根 锚绳，分别与左、右侧的防撞墩连接&前、后锚绳形 成八字形，通过对前、后锚绳的绞锚调整运输船在中 山码头中的纵向位置，提前在托梁和中山码头上做 好刻度标志，通过绞锚使托梁中心与码头支撑中心 偏差控制在30 c=以内&（2）横向精确调位通过运输船的将军柱和码头 防撞墩之间的辅助缆绳实现&在运输船左、右舷各 设置2个将军柱（高35 c=），），与甲板焊接为整体&横向对位时，将船艏、船艉的辅助缆绳绕过将军柱1 周后，再与防撞墩连接，通过调节锚绳的长度来调节 横向位置，根据托梁和中山码头上布置的刻度标尺 进行左右调节，当横向位置偏差小于30 c=时，收紧 锚绳，完成横向定位&为保障托梁对位、落梁的安全和操作的方便，在 托梁对位、落梁中，采取了以下措施：（1）精确对位过程中，运输船尽量靠岸侧行走，防止与码头的支墩发生碰撞&（2）通过缆绳的收缩局部调整托梁位置，以运 输船长度为纵向、左右舷为横向，则托梁对中时，纵、横向误差不超过士30 c=o（3）运输船进入指定位置后，若潮位持续上涨，托梁底与分配梁顶距离增大，此时可按照设计要求进 行抄垫，抄垫材料的强度、高度等需满足设计要求&（4）落梁时在托梁与中山码头分配梁之间采用 板式橡胶支座（作为缓冲）进行抄垫&在橡胶压缩变 形过程中，中山码头分配梁受力逐渐增大，运输船受 力逐渐减小&（5）落梁时由于钢箱梁重心和运输船浮心不在 同一位置，钢箱梁在托梁两端逐渐与中山码头分配 梁接触后，运输船受力减小，船体逐渐上浮，船艏受 力比艉部受力大幅减小，船艉存在翘起风险&为降 低运输船剐蹭托梁的风险，通过对边压载舱加水（46号舱，左、右两侧同步加水）平衡钢箱梁在运输 船上减少的重量&同时随着继续退潮和边舱加水，使运输船整体处于平稳下沉状态，最终完成落梁 作业&3.4“天一号”取梁钢箱梁随落潮全部支承于分配梁上，且运输船 甲板顶与托梁底相对高差0.8=时，运输船甲板 设备与托梁无冲突&此时，运输船沿下游方向前行 约75=后，解除前缆绳，同时将后缆绳锚固点由上 游侧防撞墩改至下游侧防撞墩，天一号”具备取梁 条件,进行取梁施工（见图9）&）&图图9“天一号”取梁示意“天一号”取梁示意Fig.9 Crane Tianyi is carrying girders3.5运输船取托梁“天一号”取梁退出中山码头后，运输船后退取 托梁，运输船通过调载减小船体吃水深度，实现运输 船上浮，趁涨潮进行取托梁作业&为适应不同潮水 位，满足运输船尽早进入中山码头的要求，可利用预 先安装在支墩横向分配梁外侧的千斤顶（起重能力 100 t,行程1=）顶起托梁，待运输船驶入设定位置，利用涨潮将托梁落至运输船设计位置，运输船继续 后退驶离支墩,进行后续作业&4结语结语深中通道伶仃洋大桥东、西泄洪区非通航孔桥 80片110=跨钢箱梁采用“浮托法”转运落梁施工,实现了半日潮水文条件下的转运工作，达到了“天一 深中通道泄洪区非通航孔桥110 m跨钢箱梁转运落梁关键技术 陈剑波11号”的取梁条件，转运效率可达1片/d。由于深中通 道项目架梁为钢箱梁和混凝土梁多作业面架设，“浮 托法”落梁可有效地保障“天一号”3 d架2片梁的工 效，提高了施工效率。“浮托法”施工实现了钢箱梁 落梁安全、时间可控，对位准确、落梁平稳，具有很好 的参考价值&参考文献参考文献(References):1范模，李达，马巍巍，等.南海超大型组块浮托安装 的关键技术J.中国造船,2011,52(S1)：132-139.(FAN Mo，LI Da，MA Wei-wei，et al.The Key Technology of Float-Over Installation for Ultra-Large Topside in the South China Sea J.Shipbuilding of China，2011，52(S1):132-139.in Chinese)许鑫,杨建民，李欣.浮托法安装的发展及其关键技 术中国海洋码头，2012,27(1):4449,53.(XU Xin，YANG Jian-min，LI Xin.Review on the Technology Development of FloatoverJ.China Offshore Platform，2012，27(1)：44-49，53.in Chinese)张猛.大跨径混合梁桥钢梁段浮托顶推技术工 程建设，2022,54(4)：56-62.(ZHANG Meng3 Floating BracFet and JacF-in TechnologyofSteelGirderSectionofLong-SpanHybrid Girder Bridge J.Engineering Construction，2022，54(4):56-62 inChinese),石明烛.深水桩基施工水中钢管桩固定平台施工技术,.低碳世界，2019,9(7):299300.(SHI Ming-zhu ConstructionTechnologyofSteelPipe Pile Fixed Plaform in Deep Water J.Low Carbon 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erection.The steel box girders were manufactured in an off-site factory#roledontosh.psandthentransportedtothejet.esattheZhongshan G.rderFabr.cat.on Yard.Afterwards,the girders were lowered into position by float-over method.The steel box girders were rolled onto the ships at the jetties by modular transporters where there were two jois6spreparedfor6hesea6ingofs6eelboxgirders.Subsequen6ly#6heloadedshipsvoyagedin6he East Hengmen Waterway to the jetties at the Zhongshan Girder Fabrication Yard and stop between two jetties,once the joists arrived at the design locations,the anchor ropes were retracted and the ballast water tanks and tides were adjusted such t ha t the steel box girder and the joists could be sea6edon6heje ies.Ones6eelboxgirdersegmen6couldbe6ranspor6edandsea6edon6o6heje6y perdaybyusing6hefloa6-overme6hod.Key words:sea-crossing bridge；continuous box girder bridge；long steel box girder segment；float-over method；jetty；joist；girder seating；construction technique（编辑：王娣）