甬江特大桥索塔施工塔吊选型及布置

PAGEPAGE8甬江特大桥索塔施工塔吊选型及布置厦门工程有限公公司宁波甬江江大桥项目

叶派平欧阳潮摘要：随着着桥梁的发展展，超过百米米高的桥墩和和数百米高的的索塔已不再再少见，此类类工程施工对对垂直运输的的要求越来越越高。在现代代桥梁高墩施施工中，塔吊吊已基本上成成为一种必不不可少的垂直直运输起吊设设备，其选型型和布置不但但是施工技术术措施中不可可或缺的重要要组成部分，而而且对施工工工期有着重要要影响。关键词：索塔塔吊选型布置引言随着桥梁中桥墩墩、索塔高度度的不断增加加，其施工难难度也在增大大，施工中机机具、设备的的投入越显重重要，尤其是是运输、起吊吊设备的投入入。为确保工工程能够优质质高效、安全全环保地完成成施工，并且且做到提高劳劳动效率、节节省机具投入入、节省施工工成本，就必必须对所投入入的机械设备备进行合理选选择和搭配。塔吊（又称塔式式起重机）以以其鲜明的特特点——工作高度大大、幅度大、全全回转、服务务范围广、视视野开阔、适适用性强等，已已成为桥梁高高墩、高塔施施工中一种必必不可少的垂垂直运输起吊吊设备。桥梁梁施工中受施施工环境、场场地位置以及及墩柱、索塔塔外形结构等等限制，施工工组织设计中中对于塔吊的的选型、布置置以及附着设设置必须结合合工程实际进进行综合系统统的考虑，方方可取得较完完善的方案。1工程概况况甬江特大桥是宁宁波市绕城高高速公路东段段的控制性和和标志性工程程，采用四索索面边箱形钢钢——混凝土叠合合梁斜拉桥，跨跨径组成为54＋166＋468＋166＋54m，全桥设双双塔，塔型采采用双菱形联联体索塔，塔塔高141.55m（含塔座），塔塔柱设上下两两道横梁，上上下横梁均施施加预应力，桥桥塔锚固方式式采用环向预预应力锚固。下下横梁以上部部分塔柱内外外侧面横桥向向斜率1/9.6600，下横梁以以下部分塔柱柱外侧面横桥桥向斜率1/3.8833，内侧面横横桥向斜率1/2.9963，左右幅成成对称布置。塔塔柱采用变截截面，从顶部部至下横梁处处塔柱截面为为4.0m××7.0m～4.0m××9.44mm空心截面，下下横梁至塔柱柱底为4.0m××9.44mm～6.0m××10.0mm空心截面。全全桥索塔混凝凝土量31346立方米，钢钢筋总重8196吨。大桥工程属亚热热带季风气候候区，冬、夏夏盛行风向随随季节而变化化，夏季受热热带海洋性气气团控制，盛盛行偏南风，冬冬季受大陆冷冷气团控制，盛盛行偏北风。累累年平均大风风（风速≥17.2mm/s，8级风）日数数为30.9天，工程影影响区一年四四季均可出现现大风天气，出出现频率季节节变化不太明明显，7～8月大风日数数略大于其它它月份，主要要也是因为热热带气旋影响响。影响大桥桥工程区的主主要灾害性天天气有热带气气旋、暴雨、龙龙卷、冰雹、雪雪、雾、飑等等。索塔塔柱施工采采用全自动液液压爬模法施施工，上下横横梁采用钢管管支架法施工工。图1-1索塔一般构构造图2塔吊选型型塔吊的种类有轨轨道式、附着着式、爬升式式等。甬江特特大桥双菱形形联体索塔总总高141.55m（含塔座座），为确保保索塔施工安安全，优先选选择附着自升升式塔吊。塔吊型号选择时时，需根据桥桥梁工程不同同的地理环境境位置、工程程结构特点和和施工技术方方案等确定塔塔吊主要参数数，从而选择择合适的塔吊吊型号。塔吊吊的主要参数数有：工作幅幅度、起重量量、起重力矩矩和起升高度度。塔吊工作作幅度又称回回转半径或工工作半径，是是塔吊选型时时首先需要考考虑的参数，塔塔吊最大工作作幅度必须满满足施工平面面需要，塔吊吊工作幅度与与塔吊布置位位置有关，需需结合施工技技术方案进行行考虑。塔吊吊起重量包括括最大起重量量和最大工作作幅度时的起起重量两个参参数，起重量量应包括起吊吊物、吊具、吊吊索等作用于于塔吊起重钩钩上的全部重重量。塔吊起起重力矩是工工作幅度和与与之相对应的的起重量的乘乘积，起重力力矩是反映塔塔吊起重能力力的一项首要要指标，在进进行塔吊选型型时，初步确确定起重量和和工作幅度参参数后，还必必须根据塔吊吊技术说明书书中给出的数数据，核查是是否超过额定定的起重力矩矩。塔吊起重重力矩一般控控制在其额定定起重力矩的的75%之下以保证证作业安全并并延长其使用用寿命。塔吊吊起升高度为为基础顶面至至吊钩中心的的垂直距离，起起升高度应不不小于桥墩、索索塔等建筑物物的总高度加加上起吊物、吊吊具、吊索和和安全操作高高度，同时应应满足塔吊超超出建筑物顶顶面障碍物，如如斜拉桥索塔塔施工爬架、索索塔顶避雷塔塔等。当塔吊吊主要参数指指标满足施工工需求时，还还应考虑每个个桥梁工程的的特殊要求，并并择优选择性性能好、工效效高和费用低低的塔吊。甬江特大桥索塔塔在下横梁处处横桥向最大大宽度达62.622m，施工起吊吊物主要为钢钢筋、索导管管、模板、液液压爬模、上上下横梁支架架钢管、主动动横撑钢管、施施工所需机具具设备以及后后期主梁施工工期间托架钢钢管、桥面吊吊机、钢梁起起吊龙门、斜斜拉索等。其其中起吊频率率最大的是钢钢筋，其它起起吊物频率较较低。起吊物物中大部分可可进行适当拆拆除分解，而而斜拉索为不不可分解单元元，斜拉索中中最长索单根根重达21t，但因斜拉拉索起吊频次次有限并综合合塔吊投入费费用，不考虑虑塔吊作为全全桥全部斜拉拉索的起吊设设备，对于斜斜拉索起吊单单独设置起吊吊桁架。根据据索塔施工技技术方案，施施工期间最大大起吊物为索索塔施工液压压爬模系统，起起重量5t，此时工作作幅度约30m。在甬江特大桥塔塔吊选型时除除考虑塔吊主主要参数外，还还综合考虑了了以下几方面面：甬江特大大桥距入海口口仅10km，每年夏季季均受台风影影响，台风袭袭击时最大风风力可达12级，所以塔塔吊自身的抗抗风性能对施施工安全起着着重要作用；；索塔总高达达141.55m，当塔吊起起吊高度较大大时钢丝绳极极容易搅到一一起，则要求求塔吊必须要要通过构造措措施很好地解解决钢丝绳打打搅的问题；；甬江特大桥桥索塔采用双双菱形联体索索塔，每座索索塔设有四个个塔柱，施工工过程中起吊吊物为普通桥桥梁索塔的两两倍，塔吊利利用率高，对对塔吊的安全全性和可靠性性有更高的要要求，并要求求塔吊采用变变频技术，确确保塔吊工作作平稳可靠；；联体索塔设设计决定了施施工任务的繁繁重，故而在在塔吊选型时时要求塔吊附附着数量尽量量减少，减少少附着数量，也也能减小塔吊吊对索塔的应应力集中影响响；甬江特大大桥施工区域域为雷击多发发区域，要求求塔吊要有完完善的防雷措措施。综合甬江特大桥桥索塔高度、外外形尺寸、施施工场地布置置、起吊物组组成、总体施施工技术方案案以及投入费费用，本着保保证塔吊安全全性、实用性性、高效性、可可靠性的原则则，最终选用用波坦MC1700A型塔吊。表2-1MC1700A塔吊的性能能指标3塔吊布置置塔吊平面位置的的选择，对高高效、安全地地使用塔吊起起着决定性的的作用。塔吊吊布置位置不不当，将可能能降低塔吊利利用率，如施施工场地范围围内存在盲点点，有时甚至至危及塔吊安安全，如塔吊吊碰及周边高高压线或其它它建筑物、构构筑物。塔吊平面定位布布置应尽量满满足以下各方方面要求，当当个别要求无无法同时满足足时，可根据据经验进行综综合衡量，确确定最合理的的布置方案，满满足塔吊工作作幅度的充分分利用，使塔塔吊工作幅度度覆盖全部施施工作业面，避避免存在施工工盲点，可通通过作与塔吊吊作用半径一一定比例的圆圆，而后在同同比例施工平平面图中进行行布置定位。满满足塔吊起重重能力的合理理利用，塔吊吊起重量随着着工作幅度的的增大而减小小，需结合一一定范围内的的起吊物重量量确定塔吊位位置。满足周周边环境条件件对塔吊的要要求，塔吊布布置时需避开开周边的建筑筑，如高压线线、民宅、道道路等，需最最大限度地减减少起吊时起起吊物从民宅宅、道路上空空走过。满足足施工过程中中设备、设施施的空间要求求，如多台塔塔吊交叉作业业时需满足相相邻塔吊的作作业要求。满满足塔吊附着着位置及尺寸寸要求，桥梁梁索塔结构形形式千变万化化，菱形、A字形、倒Y形索塔上部部向内收缩，塔塔吊布置时必必须考虑附着着的可行性和和安全性。满满足塔吊基础础受力要求，塔塔吊基础必须须牢固可靠，尽尽量避免塔吊吊基础设置于于软土地基上上。满足塔吊吊安装、拆除除要求，塔吊吊起重臂、平平衡臂长度较较长，且安装装、拆除时其其朝向固定，在在拆除时不能能碰及已施工工建筑，尤其其是斜拉桥斜斜拉索及悬索索桥主缆。满满足施工工期期要求，塔吊吊布置时尽量量做到一次安安装即可完成成全部起吊作作业，避免施施工过程中的的塔吊转换。满满足费用要求求，应考虑以以最小的投入入完成施工中中的全部起吊吊作业。根据甬江特大桥桥施工现场实实际，在施工工区域内无影影响塔吊布置置的高耸建筑筑物，塔吊可可布置于施工工区域任意位位置。双菱形形联体索塔下下横梁处横桥桥向达最大宽宽度，塔身上上部向内缩小小尺寸较大，在在塔吊布置时时需同时考虑虑此两种工况况下起吊物的的重量及所需需的塔吊工作作幅度。根据据各方面要求求，甬江特大大桥塔吊布置置有多种方案案可供选择：：①两台塔吊（一一台长臂，一一台短臂），分分别布置于上上、下游侧，其其中短臂塔吊吊至索塔施工工完成后拆除除，另一台长长臂塔吊直至至全桥施工完完成；②两台塔吊（均均为短臂），分分别布置于上上、下游侧，直直至全桥施工工完成；③两台塔吊（一一台长臂，一一台短臂），长长臂塔吊布置置于左右幅中中间直至全桥桥施工完成，短短臂塔吊布置置于上游侧或或下游侧至索索塔施工完成成后拆除；④一台塔吊（长长臂），布置置于左右幅中中间直至全桥桥施工完成。经多面精心比较较，最终选用用方案③。方案①、②中，施工至至上塔柱后因因向内收缩，则则塔吊附着增增长，设置塔塔吊附着时需需设置强有力力的钢桁架才才能满足受力力要求；另外外塔吊布置于于上下游侧将将影响施工电电梯的布置，增增加施工电梯梯布置难度；；并且方案②中塔吊投入入费用较大，两两台塔吊任何何一台出现故故障都将对索索塔工期产生生影响。方案案④中单座索塔塔仅布置一台台塔吊，单台台塔吊需负责责全部四个塔塔柱施工，则则塔吊不能完完全满足施工工需要，且该该布置方案要要求塔吊任何何时候都不能能出现故障，否否则将直接拖拖后索塔施工工工期。方案③有如下特特点：上下游游仅一侧布置置塔吊，另一一侧可很好地地布置施工电电梯；减少长长臂塔吊附着着长度，并为为对称受力，受受力合理；塔塔吊可以避让让开桥面的平平面位置范围围，不干扰主主梁施工；两两台塔吊均为为一次安装即即可完成全部部起吊作业；；短臂塔吊至至索塔施工完完成后即可拆拆除，节省了了塔吊的投入入；长臂塔吊吊工作幅度覆覆盖短臂塔吊吊，两者附着着设置时存在在相互影响；；受成桥后索索塔联体段及及斜拉索影响响，增加了长长臂塔吊拆除除难度。图3-1方案③塔吊布置示示意图在甬江特大桥塔塔吊布置过程程中，还考虑虑了以下几方方面要求：根根据施工现场场布置，长臂臂塔吊工作幅幅度覆盖钢筋筋加工场地，短短臂塔吊覆盖盖劲性骨架加加工场地，节节省了后场加加工场地的起起重设备；两两台塔吊与塔塔柱间的距离离必须满足索索塔液压爬模模系统的爬升升空间要求。4塔吊附着着设计附着自升式塔吊吊随施工进程程向上顶升接接高，接高到到塔吊设计的的自由高度后后，必须使用用锚固装置将将塔身与桥墩墩、索塔等建建筑物相联结结，形成附着着。通过附着着使塔吊上部部传来的水平平力、不平衡衡力矩以及扭扭矩传给建筑筑结构；同时时减小塔吊塔塔身的长细比比，改善塔身身结构受力情情况。附着设置方式、相相互间距和附附着距离等，本本应按出厂说说明书中的规规定执行，但但因桥梁索塔塔结构与房建建结构相比，截截面尺寸变化化大，塔吊布布置时基本无无法满足说明明书中的附着着距离要求，必必须根据工程程实际，按说说明书中塔吊吊的自由高度度和附着的杆杆件角度对每每道附着进行行单独设计。甬江特大桥索塔塔采用全自动动液压爬模法法施工，液压压爬模整体高高度约14m，施工时超超出节段交界界面2m。索塔施工工钢筋、劲性性骨架长度为为9m，混凝土节节段斜高4.5m（垂直高度4.48mm

），钢筋顶顶标高与节段段交界面间高高差最大时约约3m，吊装空间间余量按3m考虑。则该该液压爬模系系统及钢筋将将直接占去塔塔吊18m的自由高度度。施工现场场因短臂塔吊吊设置附着后后自由高度不不足30m，只能满足18m＋9m=277m的施工要求求，故塔吊需需每隔9m设置一道附附着（临时附附着或永久附附着）。附着设计时密度度大，为加快快附着安装进进度，对附着着杆进行了优优化设计。将将附着杆与附附着框、索塔塔塔臂之间均均采用铰接，同同时将附着杆杆的一端加工工成可缩可伸伸的灵活端，安安装时可根据据不同情况进进行调节，且且伸缩端亦可可作为塔身垂垂直度的调节节装置。甬江特大桥地处处滨海环境，对对于桥塔结构构的耐久性有有很高的要求求，对索塔表表面的施工预预埋件需进行行严格控制。以以往工程中普普遍采用将预预埋钢板埋进进混凝土表面面，安装附着着时进行焊接接操作，造成成施工后不易易取出、不易易采用混凝土土修补、对索索塔防腐形成成不利影响等等。为确保结结构的耐久性性，甬江特大大桥塔吊附着着