深中通道泄洪区非通航孔桥110 m跨钢箱梁架设关键技术.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.2241DOI：10.20052/j.issn.1671-7767.2023.SI.001深中通道泄洪区非通航孔桥110&跨钢箱梁架设关键技术张爱民张爱民(中铁大桥局集团有限公司，湖北武汉430050)摘 要摘 要：深中通道4座泄洪区非通航孔桥为110=跨连续钢箱梁桥，钢箱梁共计110片，标准梁重1 627 t&钢箱梁利用“天一 号”运架一体船逐孔吊装，采用托梁辅助的兜吊方式架设，上吊下托&专门设计特制吊具，配2个托梁，以适用于不同梁型&钢 箱梁由3家单位制造，其中72片钢箱梁采用横向滚装上船转运，另38片不需要转运；由“天一号”沿垂直支墩的方向驶入取 梁;架梁前在墩顶设置临时支点和调节千斤顶；钢箱梁架设时，利用“天一号”先右幅后左幅逐孔吊装，钢箱梁临时支承于墩顶 临时支点上，精调完成后落梁于永久支座上，完成体系转换&通过船舶就位时采用精确绞锚定位技术，在起吊、落梁过程中使 用整体兜吊工艺，采用三向调节千斤顶等关键技术及控制措施，确保了 110=跨钢箱梁架设的稳定性和准确性&关键词关键词：跨海桥梁；钢箱梁；运架一体船；转运；取梁；架设；精确调梁；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-0001-061 工程概况工程概况深中通道项目是集桥、岛、隧、水下互通于一体的 世界级跨海集群工程，项目全长24 Fm,其中桥梁工 程长17 Fm,由东向西分别为伶仃洋大桥、万顷沙互 通、中山大桥及航道桥两端的泄洪区非通航孔桥和横 门互通桥等。桥梁采用双向8车道高速公路技术标 准建设，设计行车速度100 Fm/h。4座泄洪区非通航 孔桥均为连续钢箱梁桥，每联由1个首孔133.1=、24个中孔110 m和1个末孔86.1 m的大节段钢箱 梁组成，单片梁重分别为1 780,1 627,1 357 t。110 m 跨钢箱梁共计110片，片，均为左、右幅分离式&主梁采 用分幅式单箱三室钢箱梁，顶板为正交异性板结构，标准梁宽20 m,梁高4 m,底宽9.5 m,高跨比0.036。钢箱梁标准横断面如图1所示&桥址区域属亚热带海洋性季风气候区，受欧亚 大陆和热带海洋的交替影响，天气复杂多变，台风、雷雨等灾害性天气频繁&海区潮流属于不规则半日 潮类型，潮流呈往复流运动形式，桥位处流速多为落 潮流速大于涨潮流速，平均潮差0.851.70 m,最 大潮差2.303.20 mo2钢箱梁架设总体方案钢箱梁架设总体方案110 m跨钢箱梁由3家钢梁制造单位生产，其 中72片因制梁基地无适用于架梁船舶取梁港池，需 转运至中山梁场码头；另38片因制梁基地自建有取 梁港池，不需转运。钢箱梁利用“天一号”运架一体 船逐孔吊装，采用托梁辅助的兜吊方式架设,上吊下 托。“天一号”运架一体船绞锚固定且完成初步定位 后缓慢落梁,钢箱梁临时支承于墩顶临时支点上，精 调完成后落梁于永久支座上，完成体系转换。每孔 图图1钢箱梁标准横断面钢箱梁标准横断面Fig.1 Typical cross-section of steel box girder收稿日期：收稿日期：2022-05-23作者简介：作者简介：张爱民(1979),男，高级工程师，2002年毕业于石家庄铁道大学土木工程专业，工学学士(E-mail：)。2世界桥梁 2O23,51(S1)钢箱梁随架随焊，最终形成46孔一联的连续结 构&因受临时航道限制，整孔钢箱梁架设时，必须按 先上游（右）后下游（左）的顺序进行，且右、左幅交 替,不允许连续单幅架设*1-2。因“天一号”运架一体 船吃水深度为4.0 m,架梁水位必须大于施工常水 位+0.52 m,为保证架梁船舶航行安全，须对临时 航道及架梁水域进行疏浚清淤&110 m跨钢箱梁架 设总体布置如图2所示，110 m跨钢箱梁架设工艺图图3 110 m跨钢箱梁架设工艺流程跨钢箱梁架设工艺流程Fig.3 Erection process of 110 m-span steel box girder结合施工环境、组织难度、施工工期及质量要求 等因素，110 m跨钢箱梁架设重、难点如下：（1）因涉及多家施工单位、多个出海平台及多 种箱梁类型，架设线路长、台风多、穿越航道多，运输 安全风险大，且运输船取、运梁，以及运架一体船取、运、架梁均需特定潮位施工，架设高峰期混凝土梁与 钢梁穿插交叉作业复杂，施工组织难度大&（2）考虑110 m跨钢箱梁梁段长度划分及吊点流程如图3所示&图图2Fig.2 General layout of 110 m-span steel box girder erection110&跨钢箱梁架设总体布置跨钢箱梁架设总体布置1110|1110|L110|110 177+377+2n+1平面固定墩临时灌定伸缩端I金|那巾+3n+277+1n|施工准备|彳钢箱梁倒运至平司|运架一体船平台右幅首孔取梁三用|运输至待架孑厂|抛锚缆、起吊铜箱貂|左幅施工|运架一体船绞疵冏I千斤顶调位装痕轉皿跖T永久支座初安装I精确调梁，完成o号墩支座体系丽吊装下一跨右幅中、末孔梁利用墩顶调位装置和牛腿调整 梁段与前一跨精确匹配|左幅施亍|梁段间焊接、拆除梁端牛腿完成1号墩支座体系转换循环架设至尾跨梁段 完成彎霖ZT换位置，运架一体船架梁时临近水中承台，需依靠精确 绞锚定位技术降低施工风险&（3）水域架梁需要的船舶设备和工装较多，需 要提前对主要设备的参数和工装受力等进行研究，尤其是转运所采用的运输船，架设所使用的运架一 体船、吊具系统等，以保证有足够的安全系数&3施工关键技术施工关键技术3.1 吊 具系 统吊具系统由吊梁扁担、托梁、伸缩梁、拉索提升 系统、链轮驱动机构、拉索、均衡梁、卷扬系统、夹持 装置等组成&为使吊具适用于不同类型箱梁的架 设，设计制造了专用的吊梁扁担，主要杆件采用 Q690高强度钢，桁高5.5 m,桁宽6.8 m。在吊梁 扁担上弦横梁上设12个吊索孔，其吊点纵向间距为 50 m、横向间距为20.75 m。吊具系统配2个托梁，110 m跨钢箱梁及60 m跨标准宽混凝土梁架设使 用托梁A,自重80 t；60 m跨变宽混凝土梁架设使 用托梁B,自重46 t。托梁主要杆件材料均采用 Q690 高强度钢&吊具结构如图4 所示&立面9Q nnn50 000 下横梁A横断面单位：mm图图4吊具结构吊具结构Fig.4 Rigging3.2钢箱梁吊点布置一联钢箱梁首孔顺桥向吊点布置为40.0 m（含 1/2伸缩缝宽,0.4 m）+50.0 m+43.5 m；中孔顺桥 向吊点布置为26.5 m+50.0 m+33.5 m；末孔顺桥 向吊点布置为16.5 m+50.0 m+20.0 m（含1/2伸 缩缝宽,0.4m）。钢箱梁吊点布置如图5所示。3.3 转运及取梁需转运的72片110 m跨钢箱梁采用横向滚装 上船转运方案:首先由SPMT模块车运输110 m跨深中通道泄洪区非通航孔桥110=跨钢箱梁架设关键技术 张爱民3深圳中山首孔墩中线吊点横肋吊点横肋 墩中线中孔深圳中山靠近中山侧的153154号跨航行），平均运距 16.7 km,最大运距25 F=；无需转运的钢箱梁直 接由“天一号”进港取梁后架设，运输路线可直接沿 横门东航道航行，至中山大桥桥轴线下游的临时航 道，带载航行至待架位置，平均运距14.2 km,最大 运距22 km。“天一号取梁如图7所示&临时 牛腿、110 00026 500!50 0001 卩 00 23 500II 1；l|l-吊点横肋吊点横肋墩中线末孔深圳中山400临时 牛腿 L2 86 100一 16 50050 00019 600id吊点横肋吊点横肋墩中线单位：mm图图5钢箱梁吊点布置钢箱梁吊点布置Fig.5 Layout of lifting points on steel box girder钢箱梁到码头待定位置，待潮位满足施工要求时进 行钢箱梁横向滚装上船。该过程中由于模块车上船 的组数持续变化,船舶甲板受力状态不断变化，因此 必须严格执行事先制定的调载计划,以平衡运输船,减小横倾角&模块车行走至指定位置后，钢箱梁缓 慢下落，支撑点由模块车转移至运输船的托梁上，再 安装钢梁限位装置,选择合适的潮位离泊，沿运输航 道行驶至中山梁场出海平台后进行落梁。待合适潮 位时，运输船进入出海平台转运支墩,通过调整压载 水舱完成落梁，运输船退出支墩范围，完成转运3-&钢箱梁滚装上船如图6所示&载梁航行潮位+1.0=时，当风力达到6级以上或能见度小于1 海里时，需停航锚泊&另外38片钢箱梁无需转运&图图7“天一号”取梁“天一号”取梁Fig.7 Crane Tianyi is taking girder3.4墩顶布置及临时支点钢箱梁架设时需设置临时支点和调节千斤顶&吊装钢箱梁前先将正式支座摆放至垫石上（未灌 浆），在正式支座上放置硬橡胶垫作为临时支点&调 节千斤顶由600 t竖向千斤顶与50 t水平千斤顶组 成&中墩调节千斤顶在永久支座顺桥向外侧，单排 2套调节千斤顶，调节千斤顶中心距支座中线1.4=,相邻调节千斤顶间距7.4=；过渡墩调节千 斤顶布置在边梁永久支座的中间，双排4套调节千 斤顶，调节千斤顶中心距支座中线1.7 m,相邻调节 千斤顶间距4.0=。墩顶布置如图8所示&临时支点由正式支座、滑动装置、调节千斤顶1/2过渡墩墩顶处1/2中墩墩顶处1/2 1-1（中墩墩顶）1/2 1-1（过渡墩墩顶）图图6钢箱梁滚装上船钢箱梁滚装上船Fig.6 Rollin*stee1 box o8to shi.钢箱梁转运完成后，由（天一号”沿垂直支墩的 方向驶入取梁&取梁方案分为2种：需转运的钢 箱梁通过运输船“灏银发展”进行滚装上船，再运输 至中山梁场出海港池，采用“浮托法”落梁，最后由“天一号”取梁并出海架设，运输路线需从中山大桥 跨中处航行至下游临时航道（中山大桥合龙后，则从（b）平面单位：mm图图8墩顶布置墩顶布置Fig.8 Pier-top configuration4世界桥梁 2O23,51(S1)（纵、横、竖）、橡胶垫板组成&为减小水平摩擦力，临 时支点底面布置1套滑动装置，由滑槽和滑靴组成,滑靴底部安装四氟板，滑槽与四氟板接触面安装1 块不锈钢板，滑槽顶面应保持整洁，并均匀涂抹黄 油。临时支点布置如图9所示&l._910_uL050 t千斤匸50 t千斤顶图11所示&图图9临时支点布置临时支点布置 Fig.9 Temporary supports3.5钢箱梁架设钢箱梁架设时，利用“天一号”先右幅后左幅逐 孔吊装，钢箱梁临时支承于墩顶临时支点上,精调完 成后落梁于永久支座上，完成体系转换&邻接节段 间接缝设于距墩顶大里程方向23.5 m处，墩顶临 时支点有三向调节滑移装置，由小里程向大里程方 向架设（153157号、3254号跨除外），待落梁完 成并精确调整到位后，再进行现场环焊接作业&110 m跨钢箱梁架设可分为（天一号”绞锚定 位、起落梁、钢箱梁初步就位、钢箱梁精确对位等主 要施工步骤5-。图图11“天一号”起梁示意“天一号”起梁示意Fig.11 Girder hoisting by Grane Tianyi3.5.3钢箱梁初步就位钢箱梁初步就位前,在墩顶测设支座中线，安装 千斤顶调位装置,并临时摆放永久支座，在正式支座 上放置硬橡胶垫作为临时支点，中心偏差#5 mm,高程偏差#2 mm；每片钢箱梁出运前，在梁底标记 出箱梁中轴线、支座中线；提前复核永久支座断面和 三向调节千斤顶断面十字轴线囚。船体对位时，绞、松锚动作不宜过大，以免引起钢箱梁太大的晃动&大致对位后，将所有锚绳收紧，并关掉锚机，然后缓3.5.1“天一号”绞锚定位“天一号”从桥位下游侧带梁行至待架梁孔位中 心时抛自救锚稳住船体&为便于调位，靠船体的艏 锚呈交叉状态抛出，靠船体中线的艏锚和艉锚应顺 待架梁孔横桥中线方向抛出&艏锚或艉锚的两锚间 夹角约6570,锚绳长200 m&（天一号”前、后5 个锚完全抛好（前交叉后八字），利用绞锚机将“天一 号”绞进桥孔位置，夹持系统松开后将钢箱梁提升至 架设需要的高度6-。纵、横向定位偏差#15 cm。“天一号”绞锚定位示意如图10所示&图图10“天一号”绞锚定位示意“天一号”绞锚定位示意Fig.10 Anchoring of Crane Tianyi capable of girdertransportationanderection3.5.2起、落梁钢箱梁均采用直接从梁外侧兜吊的起梁方式&落梁时，调整艏锚、艉锚锚绳，船体对位，对中落梁，将梁支承于临时支点或千斤顶上&在钢箱梁架设完 成后，松落吊具，收回托梁,7-&“天一号”起梁示意如 14 036110 m钢箱梁 托梁A深中通道泄洪区非通航孔桥110 m跨钢箱梁架设关键技术 张爱民5慢落梁&在钢箱梁距墩顶约100 cm时，船体再次定 位，以进一步调整钢箱梁平面位置，并收紧所有锚 绳，待钢箱梁平稳后即可落梁&钢箱梁初步就位纵、横向偏差均为5 cm。钢箱梁初步就位操作步骤：吊船抛锚就位$提 升钢箱梁使梁底高出墩顶2.02.5 m$利用锚机 调整锚绳，使吊船移进桥跨精确对位，收紧锚绳$落 梁，使梁底距临时支点顶约20 cm$检查偏位情况，指挥吊船调整锚绳，使钢箱梁纵向中心线及支座中 心线与墩顶纵向中心线及支座中心线吻合$吊船松 钩落梁，钢箱梁落于墩顶临时支点上&3.5.4 钢箱梁精确对位测量纵、横向偏差,利用水平千斤顶依次调整钢 箱梁平面位置，纵轴线允许偏差10 mm,两跨相邻 端横梁中心相对位置允许偏差5 mm。纵、横向调 梁严禁同时进行&钢箱梁精确对位时，先启动竖向 千斤顶使临时竖向千斤顶受力，然后启动相应的水 平千斤顶，临时支点底座在水平顶力作用下与钢箱 梁一起移动，直至钢箱梁位置满足设计要求后落梁，在墩台处高程允许偏差为士 10 mm,相邻两跨端横 梁相对高差5 mm。用码板锁定好钢梁接头位置，随后撤去正式支座上硬橡胶垫，安装支座上下钢板，并进行支座灌浆&千斤顶落顶后转移至下个墩 顶10-。110 m跨钢箱梁架设如图12所示&图图12 110 m跨钢箱梁架设跨钢箱梁架设Fig.12 110 m-span steel box girder erection4结语结语深中通道泄洪区非通航孔桥110 m跨钢箱梁 共计110片，采用托梁辅助的兜吊方式架设,上吊下 托&通过采用专用吊具系统、（天一号”运架一体船 架设、三向调节千斤顶精确调梁等关键技术,有效地 缩短了海域高空作业时长，降低了施工安全风险，实 现了既定的3 d架设2片的施工目标，在水文及气 象条件适合的条件下，可达到1 d架设2片的工效,利用6个月时间高效地完成了水域110 m跨钢箱梁 架设，架设精度及安装质量均满足设计要求&参考文献参考文献(References):宋神友，陈伟乐.深中通道桥梁工程方案及主要创新技 术桥梁建设,2021,51(5):17.(SONG Shen-you,CHEN Wei-le.Bridges ofShenzhen-Zhongshan LinF and Main Innovations,J Bridge Construction,2021,51(5)：1-7.in Chinese)陶建山.深中通道大节段钢箱梁侧向滚装上船关键技术 J-.桥梁建设,2022,52(2):134140.(TAO Jian-shan.Key Lateral Roll-on/Roll-off Techniques for Large Steel Box Girders of Shenzhen-Zhongshan LinF,J-.Bridge Construction,2022,52(2)：134-140.in Chinese),-陶建山.深中通道大节段钢箱梁卸船转存方案比选J-.世界桥梁,2022,50(2)：37-43.(TAO Jian-shan.Ship Unloading and Storage Transfer SchemeSelectionforLargeSteelBoxGirderSegmentsof Shenzhen-Zhongshan LinF J.World Bridges,2022,50(2)：37-43.in Chinese)金秀男，朴 泷，陈 黎，等.港珠澳大桥江海直达船航 道桥钢箱梁安装方案研究J.世界桥梁，2021,49(6)：21-273(JIN Xiu-nan,PIAO Long,CHEN Li,etal.Study of InstalationSchemesforSea-RiverShip ChannelBridge of Hong Kong-Zhuhai-Macao Bridge,J.World Bridges，2021，49(6)%21-27 inChinese)5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J.公路,2019,64(3):8894.(MIAO Jian-bao,LUO Zuo-long.Analysis and Optimization of Large Segment Hoist of Steel Box Girder for the Hong Kong-Zhuhai-Macao Bridge J.Highway,2019,64(3)：88-94.in Chinese),潘 军.帕德玛大桥主桥150 m跨连续钢-混组合梁施 工技术J.桥梁建设,2021,51(5):813.(PANJun3ConstructionTechnologyforSteel-Concrete ContinuousComposite Girdersin150 m Spansof Main Bridge of Padma Multipurpose Bridge J.Bridge Construction#2021#51(5)：8-133inChinese)7徐平安，李方峰.孟加拉帕德玛大桥大跨度连续钢桁梁 架设技术J.施工技术,2021,50(5):3235,40.(XU Ping-an,LI Fang-feng.Erection Technology of Continuous Large-Span Steel Truss Girders of Padma Bridge in Bangladesh J.Construction Technology,2021,50(5)：32-35,40.in Chinese),左宇欢，吴琼谋，邬江红.钢箱梁桥纵向节段拼装施工对 成桥线形影响分析J.低温建筑技术,2021,43(8)：6世界桥梁 2023,51(S1)7983.(ZUO Yu-huan,WU Qiong-mou,WU Jiang-hong.Analysis on the Influence of Longitudinal Segment Assembly Construction of Steel Box Girder Bridge on Finished Bridge Alignment,-.Low TemperatureArchitecture Technology,2021,43(8)：7983.in Chinese),-王凌波，朱 季，宋一凡，等.基于实测温差模式的大节 段吊装钢箱梁焊接时机研究中国公路学报#016,29(12)：85-92.(WANG Ling-bo,ZHU Ji,SONG Yi-fan,etal.Study of Welding Time for Large Segment Hoisting Steel Box Girder Based on Measured Temperature Difference Model,-.China Journal of Highway and Transport#2016#29(12)：85-923inChinese),0-宋一凡，朱季，王凌波.港珠澳大桥连续钢箱梁线形 的温变影响分析,-.中国公路学报，2016,29(12)：78-843(SONG Yi-fan,ZHU Ji,WANG Ling-bo.Effect Analysis of Temperature Variation on Continuous Steel Box Girder Erection Line of Hong Kong-Zhuhai-Macao Bridge,-.China Journal of Highway and Transport,2016#29(12)：78-84 inChinese)Key Erection Techniques for 110 m-Span Steel Box Girders of Non-navigation Channel Bridge in Flood Diversion Zone of Shenzhen-Zhongshan LinkZHANGAi-min(China Railway Major Bridge Engineering Group Co.Ltd.Wuhan 430050,China)Abstract:The four non-navigation channel bridges in flood diversion zone of Shenzhen-Zhongshan Link consist of spans of 110 m long.A total of 110 steel box girders were used,with the standard girder weight reaching 1 627 t.The steel box girders were erected span-by-span using th0Cran0 Tianyithatcould p0rform both gird0rtransportation and 0r0ction#sp0cificaly#th0 girders were supported on the joists and hoist by the crane.Tailor-made riggings and two types of joists were employed to accommodate different types of the girders.Three companies were engaged in the girder fabrication,as a result,72 girders needed to be transferred,which were6ransverselyroledon6o6heships6obe6ranspor6ed6o6heje6iesofZhongshan GirderFabricaion Yard,and the remaining 38 girders did not need to be transported to another yard.After thecompletion of steel box girders transportation,the girders were taken up by the Crane Tianyi along the direction perpendicular t o the supports.Temporary supports and adjusting jacks weredeployedonpier opsaheadofgirdererec ion.Thes eelboxgirdersin helef andrigh decks were erected by the Crane Tianyi span-by-span.The steel box girders were temporarily mountedon the pier-top temporary supports,after fine tuning,the girders were lowered onto the permanent bearings,and subsequently the bridge was transformed from a simply-supported s6ruc6ure6o a con6inuous s6ruc6ure.By using 6he proposed accura6e ship anchor posi6ioning technique,integral supporting and hoisting techniques in the girder hoisting and lowering process,and three-way adjusting jacks and other key techniques and control measures,the stability and accuracy of the erection of the steel box girders in the 110 m spans were guaranteed.Key words:sea-crossing bridge；steel box girder；crane capable of girder transportation and erection；girder transfer；taking girder；erection；accurate girder adjustment；construction technique（编辑：陈雷）