深中通道浅滩区非通航孔桥大型预制箱梁陆上移运技术.pdf

世界桥梁2023年第51卷第S1期（总第224期）World Bridges#Vol.51,No.SI,2023（Totally No.22413DOI：10.20052/j.issn.1671-7767.2023.SI.003深中通道浅滩区非通航孔桥大型预制箱梁陆上移运技术李向阳李向阳（中铁大桥局第九工程有限公司，广东中山528437#*2摘 要摘 要：深中通道浅滩区非通航孔桥上部结构为60=跨整体预制混凝土箱梁，箱梁为单箱双室截面，共计155片，梁重2 800-3 180 t&箱梁预制完成后，采用专门研制的纵、横移台车，按照“横移$纵移$横移”方案进行陆上移运&预制场配置3 套横移台车（单套2台）和1套纵移台车（单套由2列台车组成），台车均采用智能化、模块化设计，各个系统控制集成于PLC 控制模块；预制场布置6组（12条）横移滑道和1组（2条）纵移轨道&横移台车移梁施工时，利用竖向千斤顶将箱梁顶升至离 模板面56 c=,将台车4个边支点的机械锁旋转上升到位，通过横向千斤顶配合两侧抓钩，利用台车底部钢板上的反力键槽 往前顶推横移箱梁至存梁台座存放&箱梁架设时，纵移台车对位完成后，横移台车在存梁区取梁横移至纵移台车上锁定，纵 移台车纵移至出海码头，横移台车再次横移至码头前端，由“天一号”运架一体船进行架梁施工&通过上述台车智能化移运技 术，确保了大型箱梁移运施工安全、高效和梁体质量&关键词关键词：预制箱梁；陆上移运；台车；横移；纵移；智能控制；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-0013-071 工程概况工程概况深中通道北距虎门大桥约30 F=,南距港珠澳大 桥约38 k=o项目起于广深沿江高速机场互通立交,在深圳机场南侧跨越珠江口，西至中山马鞍岛，终于 横门互通立交，与中开高速公路对接13。主体工程 全长24 k=,跨海长度为22.39 k=,含隧道、人工岛和 桥梁工程,采用设计速度100 k=/h的双向8车道高 速公路技术标准&浅滩区非通航孔桥总长5 344=,上部结构采 用60=跨整体预制混凝土箱梁，先简支后连续结 构形式,37跨为1联，单跨单幅1片箱梁&20=等宽箱梁141片，24=等宽箱梁5片，2024=变 宽箱梁9片，共计155片&60=跨箱梁采用单箱双 室截面，距线路中心10.25=处梁高为3.50=,桥 面横坡通过调整腹板高度形成，中腹板采用直腹板,边腹板采用斜腹板,斜率为1.6:1,底板水平（见图 1）箱梁顶板宽2024=,底板宽9.578 13.641=；跨中顶板厚28 c=,支点处加厚为60 c=；跨中底板厚25 c=,支点处加厚为60 c=；跨中腹板 厚40 c=,支点处加厚为70 c=,单孔箱梁腹板厚 40 c=区段长34=;边支点横梁厚1.1=,中支点横 梁厚3.0=,其中湿接头厚0.8=。单片箱梁重 28003180t&图图1箱梁支点处横截面箱梁支点处横截面Fig.1 Typical cross-section of box girder at support2箱梁陆上移运方案箱梁陆上移运方案60=跨箱梁采用单箱双室截面，重达2 800 t 以上，超大超重箱梁在陆地预制完成后移运主要有 3种方式：2台大型提梁机提运，专用台车纵、横 移5心和多组液压模块车分配梁底托运7-。各方案 设备配置、场地基础和经济成本差异较大&通过分 析,预制场利用既有基础，采用专门设计的台车按照“横移$纵移$横移”方案陆上移运较为合适&预制 场内设置6个预制台座、16个存梁台座、6组横移滑 道和1组纵移轨道（见图2）。每个预制台座设置1 组横移滑道，3个存梁台座依次布置在横移滑道内 侧,末端与纵移轨道正交&为确保箱梁预制、存放和 移运安全，制存梁台座和横移滑道、纵移轨道、出海 码头基础均采用PHC管桩+钢筋混凝土梁的形式 加固处理8-。收稿日期收稿日期：2022-05-23作者简介：作者简介：李向阳（1983），男，高级工程师，2007年毕业于中南大学土木工程专业，工学学士（E-mail：lixiangyang0125qq.co=）&14世界桥梁 2O23,51(S1)昌原料加工区I I II I钢筋绑扎I 钢筋绑扎I钢筋绑扎制梁台座1120 t门吊、比内模检修制梁台座2钢筋绑扎制梁台座3预制梁存放吊具码头页制梁存放65960 m梁出海栈桥预制梁存放制梁台座4预制梁存域内模检修“天一号”运架一体船单位：m图图2场地总体布置场地总体布置GeneralSiewoffabricationyardFig.2箱梁移运总体施工流程为：箱梁预应力张拉完 成后，拆除两端底部活动底模,横移台车喂入箱梁两 侧，竖向顶升箱梁离开台座56 cm后，锁定竖向千 斤顶，启动横向千斤顶，通过顶推系统将箱梁向前顶 推,横移台车移运过程中，通过智能控制手段，确保 2个中支点与4个边支点受力基本均衡；待箱梁架 设时，纵移台车顶升竖向千斤顶调整至与横移滑道 顶面齐平，横移台车驮梁横移至纵移台车上，临时锁 定后，同步缓慢落顶使纵移台车轮组接触轨道并承 受全部重载，驱动纵移台车沿轨道行走，直至与出海 码头对齐，同步顶升竖向千斤顶使纵移台车顶面与 出海码头顶面齐平，横移台车驮梁再次横移至码头 前端，并利用“天一号”运架一体船架梁施工&3施工关键技术施工关键技术31 移运设备3.1.1横移台车预制场配置3套横移台车(2套标准梁横移台 车+1套变宽梁横移台车)，每套横移台车额定的载 重为3 200 t,单套由2台组成&横移台车由滑移系 统、支撑系统、顶推机构、液压系统、电控系统和辅助 设备等组成&(1)支撑系统&单套标准梁横移台车支撑系统 由6个滑移座构成，通过连接梁连成整体，滑移座上 设竖向千斤顶支承预制箱梁，边腹板下4个支撑为 主顶升支撑，中间2个支撑为恒力辅助支撑见图 3(a)。单套变宽梁横移台车支撑系统由4个滑移 座和2个分配梁构成，通过连接梁连接成整体，形成 单台车两点支承1个分配梁，个分配梁六点支承 预制箱梁的支撑体系见图3(b)。顶推机构 滑移系统(a)标准梁横移台车台车横梁13 740/IIhi mil i i ii mu hiill顶推机构 顶升千斤顶电控系统和辅助设备(b)变宽梁横移台车 单位：mm图图3横移台车横断面横移台车横断面Fig.3 Cross-section of trolley for transverse movement(2)顶推机构&顶推机构由横向顶推千斤顶、千斤顶底座和止推棘爪等组成，棘爪顶推机构与滑 道上的止推槽口共同作用为横向顶推千斤顶提供 反力&(3)液压系统&液压系统包括主顶升千斤顶、恒力辅助顶升千斤顶、横向顶推千斤顶、同步控制阀 组、蓄能器、液压泵站以及相应的液压附件等&(4)电控系统和辅助设备&电控系统包括位移 传感器、压力传感器、检测开关、PLC控制模块、触 摸屏、操作手柄、操作面板、报警装置、急停装置等&2台横移台车分别配置独立电控系统，联机时将两 者进行通信连接，并对整机运行状态进行实时监控&辅助设备包括滑移座连接梁和插销等&3.1.2纵移台车预制梁场配置1套纵移台车,单套由2列组成&每列台车由行走支撑系统、液压调平系统、安全保护 装置、上车反力装置、电控系统及辅助设备等组成(见图4)。深中通道浅滩区非通航孔桥大型预制箱梁陆上移运技术 李向阳152 5002 5002 00012 000单位:mm2 000,2 500PLC控制模块计算实现支撑系统升降的同步和同 压10-;利用机械锁支撑负载，恒力辅助顶升千斤顶 起动态调整作用，使中支撑受力恒定，实现智能化控 制顶升力及油顶的竖向位移&横移台车均配置触摸 屏，实时显示和反馈台车状态及参数图表、参数设 置、故障显示，使操作者清晰地掌握设备实时工作状 态(见图5)&图图4纵移台车侧面纵移台车侧面Fig.4 Side view of trolley for longitudinal movement(1)行走支撑系统。行走支撑系统由主/被动 车、平衡梁、大梁组件、固定牛腿等组成&单列纵移 台车总车轮数量48个，通过2个方向平衡梁等将大 梁组件上的负载均布到每个车轮上&轨道为双边双 轨共4条QU80重轨&采用2/3驱动配置并由三合 一电机行走驱动&(2)液压调平系统&单列纵移台车液压调平系 统由12个调平顶升千斤顶、同步控制阀组、液压泵 站以及相应的液压附件等组成&液压泵站安装在纵 移台车平台上，跟随台车一起移动，通过液压油管连 接调平 顶 升 千 斤 顶，2 列 台 车 液 压 系 统 连 线 接 入 PLC控制柜进行调平控制&(3)安全保护装置和上车反力装置&安全保护 装置是横移台车随同纵移台车一起长距离移动时为 防止下底面滑动而采取的安全装置&上车反力装置 用于横移台车驮梁上纵移台车滑道时避免纵移台车 横向摆动的机械顶紧装置，对称设置在纵移台车与 纵移轨道地沟侧壁之间&(4)电控系统和辅助设备&电控系统包括位移 传感器、压力传感器、检测开关、PLC控制模块、触 摸屏、操作手柄、操作面板、报警装置、急停装置等&辅助设备包括电缆卷筒等&3.1.3智能控制模块为减小人为操作的影响，纵、横移台车均采用智 能化、模块化设计，各个系统控制集成于PLC控制 模块&(1)横移台车智能控制模块&2台横移台车液 压系统接入 PLC 控制模块进行箱梁同步顶升控制、恒力支撑和横移同步顶推&移运过程中千斤顶压力 和位移一旦超出了系统设置的数值后，将自动出现 故障报警，待问题解决和故障修复后，台车才可正常 工作，确保了现场移运施工安全&每台横移台车分 别配置1套独立电控系统，箱梁横移时选择联机模 式，在空载时可选择联机模式或单机模式&在箱梁 横移过程中，通过压力和位移传感器的反馈，经图图5横移台车横移台车PLC控制主界面控制主界面Fig.5 Main interface of PLC for trolleys for transversemovement(2)纵移台车智能控制模块&纵移台车电控系 统采用模块化设计，对每台纵移台车分别配置1套 独立电控系统，运梁时选择联机模式&为实现纵移 台车两端8个千斤顶同步顶升与下降的要求，液压 系统设计中共采用 8 个位移传感器和 8 个压力传感 器，在主梁两端的每个油顶上各配置1个位移传感 器和1个压力传感器，以采集各千斤顶活塞杆位移 量及无杆腔内压力值的实时数据&采集到的各组数 据，通过屏蔽线迅速集中反馈至PLC控制中心&同 步升降的控制以位移控制为主、压力控制为辅的方 式进行八12-。通过PLC控制中心对各组位移数据 计算比对后，发出信号指令，控制电磁换向阀对相应 千斤顶进行位移误差消除，位移误差以2 mm为基 准范围，进而保证其同步性&3.2 横移滑道和纵移轨道3.2.1 横 移 滑 道预制场共设置6组(12条)横移滑道&横移滑道 组间间距29 m,组内间距57 m,单条横移滑道长 107.5 m&横移滑道采用1.4 mX2.5 m矩形截面钢 筋混凝土梁&滑道梁顶设32 mm厚钢板，钢板上通 长铺3 mm厚不锈钢滑道板，形成下摩擦副，与横移 台车底部MGE板上摩擦副相互摩擦滑动13-。横移 滑道含滑道板后高程+4.867 m&横移滑道基础为!600 mmX130 mm AB型PHC管桩，双桩布置，沿滑 道方向桩距4.5 m,垂直轨道方向桩距1.8 m&3.2.2 纵移轨道沿海岸线布置1组(2条)纵移轨道&纵移轨道 16世界桥梁 2O23,51(S1)采用1.4=X1.8=钢筋混凝土梁，2条轨道梁中心 间距9.5=,轨道梁顶高程+3.40=,长495=。每 条纵移轨道梁上设2条QU80钢轨，轨道间距 80 c=,轨顶高程+3.53=。纵移轨道基础为!600=X130=AB型PHC管桩，单桩布置，沿 轨道纵向桩距3.5=。除了横移滑道与纵移轨道相 交外，隔一定距离再分别设置连系梁，确保2条轨道 梁稳定形成整体&由于纵移轨道基础利用既有结构，基础中心间 距与箱梁底板宽度不匹配，为避免纵移时轨道桩基 础受到不平衡弯矩，通过在纵移台车上设置纵横铰 的方案解决&3.3 箱梁横移3.3.1横移台车对位在箱梁张拉并压浆完成，待浆体强度达到设计 强度的75%时，进行箱梁横向移运施工&横移台车 喂入梁底前，首先在箱梁底部的横移滑道钢板上标 记出箱梁中轴线，便于横移台车对位&横移台车喂 入梁底时,根据钢板上标记的箱梁中轴线对位，确保 台车横向中心线与箱梁中轴线重合，实现横向对位 准确&3.3.2横移台车试运行横移台车精准喂入梁底后，进行横移台车竖向 千斤顶空载和带载试运行&首先确保横移台车横向 和竖向千斤顶的油管连接和控制阀门正常，启动竖 向千斤顶进行空载顶升和收缩&空载试运行正常 后，启动竖向千斤顶将箱梁从底模原位置顶升至移 运高度，然后将箱梁分级落到底模上&台车负载运 行过程中，现场作业人员应检查竖向千斤顶的受力 性能、6个支点顶升和收缩的同步性、油压管接头处 是否漏油等&当横移台车竖向千斤顶的空载、负载 试运行过程正常时，才可以进行箱梁的移运工作&3.3.3横移台车移梁横移台车移梁施工时，首先检查并清除预制区 至存梁区之间的障碍物，启动横移台车竖向千斤顶 将箱梁顶升至离模板面56 c=,并确保6个支点 在一个平面上；然后将横移台车上4个边支点（箱梁 边腹板下）的机械锁旋转上升到位，保证机械锁与支 撑底座钢筒间距为2=;最后横移台车横向千斤 顶配合两侧设置的抓钩，利用台车底部钢板上的反 力键槽往前顶推横移箱梁&横移台车横向移梁施工 如图6所示&箱梁移运过程中，为确保台车千斤顶受力均衡 和梁体6个支点平衡，现场施工以位移控制为主、压图图6横移台车横向移梁施工横移台车横向移梁施工Fig.6 Transverse girder moving construction with transversetroley力控制为辅&横移台车移动1个行程后，千斤顶需 要前进1个行程才能继续顶推&因此将反力抓钩的 另一端制作成斜面以便反力抓钩退出反力键槽，由 于箱梁自重产生的摩阻力远大于横向千斤顶自重产 生的摩擦力，因此千斤顶收缩时会自动前进&移梁 时应有专人检查抓钩是否抓满扣，当抓钩不满扣时 应检查原因，不得造成抓钩损坏&为保证横移台车纵向轴线与底部横移滑道轴线 吻合，在台车底座两侧设置了横向限位钢板，同时将 横移台车纵向轴线精准对位横移滑道钢板中心线，确 保台车底座横向限位钢板不刮蹭铺设的钢板&通过 横移台车屏幕查看行走过程中的6个支点受力情况,发现异常立即停止横移施工&为保证箱梁端头两侧 横移台车行走速度同步，台车内部设自动纠偏装置,一侧台车行走距离超过另一侧台车距离的5c=,速度 快的一侧需短暂停顿等待另一侧行走,以保证两侧横 移台车行走距离同步，确保箱梁移梁施工安全&3.3.4箱梁存放在存梁台座上安装80 c=X80 c=X 10 c=的橡 胶板支座，当箱梁移动至存梁台座时，减慢台车横移 速度，以便台车精确对位&对位后一端的千斤顶保 持锁定状态，另一端的千斤顶缓慢回油，但不能一次 将千斤顶落到底，两端应交替下落&箱梁落在存梁 台座后，横移台车退出梁底&箱梁首次存梁存放到 位后，横移台车继续停放在箱梁端头，待存梁台座微 沉降到位后，撤离横移台车&横移台车移梁存放如 图7所示&3.4 箱梁纵移3.4.1纵移台车对位纵移台车对位前，在纵移台车上放出主梁上钢深中通道浅滩区非通航孔桥大型预制箱梁陆上移运技术 李向阳17图图7横移台车移梁存放横移台车移梁存放Fig.7 Using trolleys to transversely move girders onto s7oragebeds板的横向中轴线并引到两侧边,用红油漆标明，便于 横移台车对位&箱梁横移到与纵移轨道相交处时,纵移台车的中心线应与横移轨道中心线重合&为减 少纵移台车对位时间，在纵移轨道和台车上分别用 红油漆作出标记，对位时确保两标记重合，然后 精调。纵移台车对位后，顶升液压悬架支承千斤顶，确 保纵移台车主梁上钢板与横移滑道钢板平齐（误差控 制在2 mm内）。同时,在液压悬架支撑千斤顶下部 安装支撑钢凳，使竖向顶升力满足要求&然后旋转纵 移台车横向4个机械千斤顶顶住横移滑道端头和牛 腿，临时将纵移台车固定到位&纵移台车稳固后，应 确保与横移滑道端头搭接处的缝隙不大于3 cm。3.4.2横移台车驮梁至纵移台车箱梁架设时，横移台车在存梁区顶升取梁并横 移&当横移台车将箱梁横移至横移滑道端头时，继 续顶推横移台车至纵移台车上（见图8）,横移台车 上纵移台车时不宜过快，以免顶“过头”造成纵移台 车偏载。当横移台车与纵移台车中心线重合时停止 顶推，将纵移台车上的支撑杆与横移台车临时连接 固定&支撑杆为正反螺杆结构，其长度用螺纹调节，两端用销轴连接。横移台车驮梁至纵移台车上后，采用销轴将横 移台车底部钢板与纵移台车底部钢板固定，才能进 行箱梁纵向移运施工。3.4.3纵移台车移梁横移台车固定好后，纵移台车主梁下的液压悬 架系统回落使台车车轮压着轨道面，开始纵移&先 启动变频电机使纵移台车缓慢启动，待启动后逐步 加速直至台车负载运行速度达到6 m/min即可稳图图8横移台车驮梁至纵移台车示意横移台车驮梁至纵移台车示意Fig.8 Using trolleys for transverse movement to carry girderson7o7roleysforlongiudinalmovemen7 定运行&当纵移到与出海码头栈桥横移滑道接近时 减速运行，与栈桥横移滑道精确对位&为保证对位 准确、减少对位时间，可根据台车的长度在轨道上放 置铁靴阻止台车前进，台车停止前应将速度减到最 低以尽量减小冲击力&纵、横移台车移梁施工如图 9 所示。图图9纵、横移台车纵向移梁施工纵、横移台车纵向移梁施工Fig.9 Longitudinally moving girders using trolleys forbo7h7ransverseandlongi7udinalmovemen7纵移台车对位后，先竖向顶升至纵移台车主梁 与栈桥横移滑道齐平，然后将台车两侧的支撑螺杆 与牛腿顶紧，将纵移台车与横移台车连接的支撑螺 杆松开卸下，放下横移台车尾部水平顶推千斤顶，作 好顶推准备&横移台车横向千斤顶顶推台车，经纵 移台车一直顶推至出海栈桥端部，通过“天一号”运 架一体船进行架梁施工。4结语结语深中通道浅滩区非通航孔桥上部结构为60 m 跨整体预制混凝土箱梁，箱梁预制完成后采用专门 研制的纵、横移台车，按照“横移$纵移$横移”方案 进行陆上运输&台车采用智能控制技术辅助六点平 衡移运技术，实时监控箱梁移运全过程中各支点千 斤顶位移及压力情况，并动态调整两中支点受力恒 定，其余四支点受力基本均衡，避免了中腹板处顶、底板受力开裂问题&横移过程中以位移控制为主、压力控制为辅的同步升降控制，避免了重载情况下 台车多个千斤顶受力不均的损坏&纵、横移台车均 采用智能化、模块化设计，各个系统控制集成于18世界桥梁 2023,51(S1)PLC控制模块，可同步控制2台横移台车运行同 步，以及实现纵移台车自动调平功能，确保了箱梁横 移、纵移施工安全性&深中通道浅滩区非通航孔桥60 m跨箱梁2022 年12月运输架设完成,采用智能化设计的台车将箱 梁移运至码头位置时，无需采用吊车和板车转运横 移台车，并能空载灵活倒退，节省了人工和机械设备 的投入，提高了梁体移运工效和安全性&参考文献参考文献(References):1 宋神友，陈伟乐.深中通道桥梁工程方案及主要创新技 术J.桥梁建设,2021,51(5):1-7.(SONG Shen-you#CHEN Wei-le3 Bridges ofShenzhen-Zhongshan Link and Main Innovations J.Bridge Construction，2021，51(5)：1-7.in Chinese)2 陶建山.深中通道大节段钢箱梁侧向滚装上船关键技术桥梁建设，2022,52(2)：134-140.(TAO Jian-shan.Key Lateral Roll-on/Roll-off Techniquesfor Large Steel Box Girders of Shenzhen-Zhongshan Link,.Bridge Construction，2022，52 2)：134-1403inChinese),王 旋.深中通道中山大桥总体设计.桥梁建设，2019，49(1)：83-88(WANG Xuan.Overall Design of Zhongshan Bridge in Shenzhen-Zhongshan Link J Bridge Construction，2019，491)：83-88 inChinese)谌启发，罗九林,王治斌，等.高速铁路40 m简支箱梁提 运架成套设备研制及应用,.铁道建筑技术，2021(1)：1-7，17(CHEN Qi-fa，LUO Jiu-lin，WANG Zhi-bin，etal Development and 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2)：104109 inChinese),3李庆林，王立山，徐青海.24 m双线单箱铁路梁横移技 术,.铁道建筑技术,2001(S1)：60-61.(LI Qing-lin#WANG Li-shan#XU Qing-hai Transverse Shift of24 m Double Track Single Box GirderJ.Railway Construction Technology，2001(S1)：60-61 inChinese)深中通道浅滩区非通航孔桥大型预制箱梁陆上移运技术 李向阳19Land Transportation Techniques for Large Precast Concrete Box Girders of Non-navigation Channel Bridge of Shenzhen-Zhongshan Link in Shallow Shoal AreaLI Xiang-yang(The 9th Engineering Co.Ltd.,MBEC,Zhongshan 528437#China)Abstract:The superstructure of the non-navigation channel bridge of Shenzhen-Zhongshan Link in shallow shoal area consists of 60=-long integrally precast concrete box girders of two-cell cross-section.A total of 155,60=-long concrete box girders are used,weighing 2 800-3 180 t.After prefabrication,the concrete girders were=oved on land following a sequence of transverse=oving#longi6udinal=ovingand6ransverse=oving#using6hebespoke6roleys.Thefabrica6ion yard prepared three sets of trolleys for transverse=ove=ent(each set consisting of two trolleys)and one set of trolleys for longitudinal=ove=ent(the set consisting of two longitudinal rows of trolleys).The trolleys are of intelligent and=odularized design,with all the syste=s controlledby and integrated into a PLC=odule.Six groups of rails(12 rails)for transverse=ove=ent and one groupttwo rails)for longitudinal=ove=ent were laid out in the fabrication yard.When thegirders were transversely=oved,vertical jacks were applied to jack up the girders 5 to 6 c=away fro=the for=work surface,rotate the=echanical locks at the four edge supporting points of the trolleys up into position,afterwards,the transverse jacks were utilized together with the grabhooks on the two sides,against the pockets of reaction shear studs in the botto=steel plate of the trolleys,to push the girders forwards t o the storage beds.During the girder erection process,when the t rolleys for longitudinal=ove=ent were adjusted into designated position,the t rolleys for ransverse=ove=en began o carry girders and ransversely=ove o he roleys for longitudinal=ove=ent to be locked,trolleys for longitudinal=ove=ent walked longitudinally to the jetty,trolleys for transverse=ove=ent=anoevred again to the front end of the jetty,and then the girders were erected by Crane Tianyi.By using the proposed intelligently-controlledt rolleys,the t ranspor t ati on safe t y and efficiency as well as the qiality of the concrete girders were guaran eed.Key words:precas t box girder；land t ranspor t ati on；trolley；t ransverse=ove=ent；long it udinal=ove=en t；in t elligen t con t rol；cons t ruc t i on t echnique（编辑：陈雷）