预应力混凝土箱梁中心起吊专用运架吊船架设工法省部级工法

中心起吊专用运架吊船架设70米预应力混凝土箱梁工法（XX股份有限公司）一、前言随着国民经济的发展，一些跨越大江、大海等特大型桥梁工程项目相继出现，为了减少深水基础的施工，降低工程造价，就对大跨度桥梁提出要求；水上大型专用架梁机械的研制成功，为大跨度、大重量桥梁的预制架设提供了可能。本工法是在原有箱梁预制基础上，结合XX大桥、XX跨海大桥70箱梁起吊、运输及架设的工程实践，经不断研究、探索、总结而形成的。这两座跨海大桥上部结构一般为4、5、6跨一联的70m先简支后连续箱梁，最重达2200吨。该70m箱梁的预制及架设在我国的桥梁建设史上是史无前例的。二、工法特点1、重2200多吨的箱梁采用“小天鹅”号或“天一”号两艘中心起吊的专用运架一体船进行架设，其运输及架设是合理而且经济的，并且具有很高效率；、运输、架设都由专用船完成，可以省去其他船只及机械的投入；3、在运输过程中对箱梁进行临时固定，避免了在运输过程中因船身的不稳造成对箱梁的损坏；具备足够的起吊高度使得在30多米高的桥墩上架设箱梁也是很容易实现的；5、梁架设中采用GPS（全球卫星定位系统）进行测量控制，使得箱梁的架设精度能够达到要求；梁下落到临时支座上后用水平千斤顶进行调整使其精确就位；三、使用范围本工法适用于在满足通航要求的大江、大海上对大型箱梁的起吊、运输及架设。四、施工工艺㈠工艺流程工艺流程图纵移台车与分栈桥对位、固定（如果有分栈桥）横移台车松顶、临时支座支承，压浆、封锚纵移至出海栈桥端部，再横移到栈桥前端横移台车再次就位、起顶、横移至纵移台车上纵移台车对位、固定横移台车就位、起顶，横移至存梁台座箱梁预制、完成纵横向张拉锁定纵、横移台车，纵移纵移台车与分栈桥对位、固定（如果有分栈桥）横移台车松顶、临时支座支承，压浆、封锚纵移至出海栈桥端部，再横移到栈桥前端横移台车再次就位、起顶、横移至纵移台车上纵移台车对位、固定横移台车就位、起顶，横移至存梁台座箱梁预制、完成纵横向张拉锁定纵、横移台车，纵移起重船进港、泊锚横移台车从纵移台车上移下，在分栈桥上横移、存梁起重船提升箱梁，绞锚对位墩顶测量放线起重船抛锚定位起锚，离开码头运输箱梁至待架墩跨附近台车返回起吊箱梁，并临时固定起重船进港、泊锚横移台车从纵移台车上移下，在分栈桥上横移、存梁起重船提升箱梁，绞锚对位墩顶测量放线起重船抛锚定位起锚，离开码头运输箱梁至待架墩跨附近台车返回起吊箱梁，并临时固定拆除临时支座，进行体系转换穿束、张拉负弯矩钢铰线、压浆、封锚湿接头钢筋绑扎、孔道及模板安装、砼浇注、养护安装正式支座（边跨端正式支座架梁前安装）通过微调千斤顶调整平面位置及高程初步对位、松落箱梁墩顶临时支座及微调千斤顶布置拆除临时支座，进行体系转换穿束、张拉负弯矩钢铰线、压浆、封锚湿接头钢筋绑扎、孔道及模板安装、砼浇注、养护安装正式支座（边跨端正式支座架梁前安装）通过微调千斤顶调整平面位置及高程初步对位、松落箱梁墩顶临时支座及微调千斤顶布置（二）起重船简介：目前可用于大型箱梁水上架设的有扒杆吊和中心起吊船两种。由于中心起吊船具有独特的优势，故下面介绍几种特型吊船的主要性能和指数。1.“小天鹅”号运架梁起重船：它是由XX集团公司专门研制的，船型为双体自航船型，艉机型船，每个片体设双机双舵桨装置，船艏各设侧推力器一具。船舯向船艉由连接桥相连，起重架设于连接桥上部。如图１A、本船主要技术参数：型长：84m型宽：46m片体型宽：16m型深：5.9m设计吃水：3.5m满载排水量：8700t起重能力：2500t起吊高度：41m图１“小天鹅”起重船结构本船设计成双体船的目的是为了适应简支架设和双悬臂架设，并具备安装预制墩身的功能。架设简支梁时，船体位于桥跨两墩柱之间；架设双悬臂梁或预制墩身时，承台基础包容在起重船两片体开档之间。本船在设计时预留了可改变双体船两片体间间距的功能，间距可根据不同跨度梁的架设在5～18m间重新设定。本船还可以改装成起重能力为500t的臂杆式起重船。目前，本船两片体间的间距位置设置为14m。B、航行、作业区域本船适应在沿海海域、长江A、B级航区进行起重作业和自航调遣，船舶稳性和船体结构强度满足近海和无限海域拖带调遣要求。C、锚泊系统本船以锚泊定位方式作为船舶施工时移船及定位的主要手段。左右片体艏部设置50t液压锚机各两台，距艏部约21m处设置10t液压横移绞车各一台，艉部设置50t液压锚绞车各两台。锚机和绞车固定在甲板上，用于船舶定位、移位和锚泊。本船还在甲板上设置了4台10t稳索绞车，用于稳定混凝土梁起升过程中由于受外力作用而产生的位移。D、推进系统本船设置4套主推进装置，每个片体两套，采用柴油机--滑差离合器--全回转舵桨推进方案。两片体内侧的柴油机，其自由端通过离合器带动锚泊系统及起重卷扬机的液压泵组。为改善操纵性，在两片体艏部各设置1台电动侧推力器，使起重船在进出墩区时易于操控、定位。E、电站系统本船电站由3台柴油发电机组组成，二大一小，供轮机设备及全船照明用电。大机组为300千瓦，小机组为90千瓦。正常施工作业及航行状态下启动大发电机组，停泊状态启动小发电机组。（2）起重机概况：本起重机安装在双体船的连接桥上部，起重机的起重架顶部距水面高约54m，可将60m或70m混凝土梁体提升至梁顶面距水面41m的高度。起重机作业过程中，起重机的起升和降落，船舶载荷都会相应发生变化，船体浮态随之而变。由于架梁施工需要起重机能准确对位，起落平稳，这就要求船体始终能保持基本正浮状态，因此，起重架布置应按起吊梁中心与起重船浮心一致的原则进行设计，即“船舶中心起吊”方案。船舶中心起吊方案，还有利于有效利用船体排水量，最大限度发挥船体结构能力，使船体规模相对减小，节省投资。本起重机由以下几个主要部分组成：A、起重架B、吊梁扁担C、卷扬系统D、液压系统（三）箱梁的起吊、运输70m箱梁自预制台座经横移、纵移到达分栈桥起吊位置后，采用大桥局集团公司自制的“小天鹅”起重船起吊、运输、架设于桥孔上。逐孔架设。箱梁出海码头位于沈家湾岛的南侧，涨潮时，水流自东向西，退潮时，水流自西向东，且流速较大，尤其栈桥东侧。“小天鹅”吊船位于栈桥西侧取梁。1、“小天鹅”吊船进港取梁“小天鹅”吊船由桥孔位或船厂进入沈家湾箱梁出海栈桥西南侧后，根据码头附近水的流速、风向确定吊船进港方案。图２“小天鹅”起重船码头取梁示意图（1）涨潮驶入沈家湾箱梁出海栈桥附近水域，涨潮时，水流自东向西，吊船驶入码头属逆水行船，可利用动力直接缓慢驶入。吊船驶入的过程中，同时将吊船的四个锚分别系于两分栈桥和系缆墩的系缆柱上，通过铰锚绳，使船准确对位，将分栈桥上箱梁吊起。（2）退潮驶入若海水退潮，或受流向、风力影响时，“小天鹅”驶入栈桥停靠于分栈桥靠岸侧分支，将缆绳系于栈桥和系缆墩的系缆柱上，铰锚绳，采用缆绳调整船位，对位，起吊箱梁。吊船在箱梁出海码头准确对位后，吊机松钩，使扁担梁吊杆对准箱梁上预留吊点孔，使吊杆穿过箱梁吊点预留孔，每侧吊点设四根吊杆（吊杆为成品吊索）。落下吊梁扁担距梁顶约10cm，同时将放置在吊船两侧伸缩滑道上的吊梁下扁担推出，使吊梁下扁担推至箱梁吊点正下方。然后由上扁担梁上的卷扬系统将下扁担提升至箱梁底面，将8根吊杆安装于下扁担所设吊杆槽内（吊杆下设镦口），由上扁担梁上的卷扬机收紧下扁担，将吊杆上口螺帽拧紧后松开卷扬机，并将吊船两侧滑道收回，检查吊点后慢慢提升吊梁扁担起梁。吊船起梁后，提升一定高度（吊梁下扁担最低点距分栈桥顶约50cm），即可退船。该吊船装有动力较大的推动器，能克服一定的流速而平稳行驶。退船时根据水流方向的不同，采取不同的方式。（１）涨潮驶出：保留两分栈桥缆绳不解，其余缆绳解开，吊船利用本船力退出栈桥码头，待吊船退出分栈桥时，将分栈桥上缆绳解开，吊船继续退出逆水退船最好是在退潮或平潮时退船，避免流速过大，造成船舶侧面受水流压力过大，船舶较难平稳行驶。该吊船装有动力较大的推动器，能克服一定的流速而平稳行驶。所以，涨潮在流速不大时，吊船可直接利用动力退出栈桥码头。（２）退潮驶出：保留两分栈桥缆绳不解，其余缆绳解开，吊船利用本船力、左侧艉部锚的助力及尾部锚绳退出栈桥码头，待吊船退出分栈桥时，将分栈桥上缆绳解开，吊船继续退出并起锚。起锚方案：吊船退至离码头约100m时，由起锚船起锚，并送锚至吊船上。此方案需在锚上设副锚绳，起锚船通过副锚绳顺锚方向起锚，此方案主要有两个好处：a、顺锚方向起锚，克服了锚的抓力，易于起锚；b、通过副锚绳起锚，避免主锚绳在起锚过程中损坏。“小天鹅”吊船取梁退出栈桥后，船头朝东，将箱梁下落，当箱梁底面距支点约10cm时停止下落，向设置在船体甲板上的顶升油缸供油，使顶升油缸向上顶起活动承托，顶紧箱梁底面，活动承托顶面设缓冲装置。船上两端支点处反力，每端支点均不超过60t（当每端支点反力超过60t时，油缸自动卸油；反力过小时，油缸自动充油），然后向绑扎托架夹紧油缸内供油，单个油缸夹紧力不大于15t，将箱梁水平固定。2、海上航行“小天鹅”吊船沿南航线航行至待架桥孔位，即从沈家湾码头经大洋山到达桥轴线的西侧，架设西侧A梁，若要架设东侧的B梁，则需通过临时通航孔到达桥轴线的东侧。南航线航行距离较短，但航线船舶较多，航行受到一定程度的影响，航行中需控制航速，航速不超过7节，且注意了望，以确保航行安全。3、吊船海上抛锚定位吊船沿南航线航行至桥中线西侧，距待架桥孔约300~350m左右时，先抛下两个艉锚，再利用抛锚船抛下两个艏锚、四个侧锚，锚绳长300～450m，以便船体准确定位。吊船前后左右八个锚完全抛好后，将箱梁提升至架设需要的高度，利用铰锚机将吊船铰进桥孔位置，调整锚绳长度，微调定位、对位，将箱梁安放于墩顶临时支座上。利用吊船上的锚机配合，收放锚绳，将吊船退出桥孔位置，然后按照与抛锚顺序相反的顺序，利用抛锚船起锚。逆水停船时船艏抛自救锚。吊船架设桥中线东侧B梁时，吊船在距待架桥孔中心线约300~350m左右时，先抛下两个艉锚，余下操作同西侧架梁方法。箱梁架设完成后吊船沿南航线返回箱梁出海码头。图３“小天鹅”起重船架梁步骤图（四）箱梁对位1、控制测量方案（1）平面控制：A、平面首级控制：由《XX大桥测量控制交底文件》Ⅲ标目前可以利用的共有3个首级控制点和5个首级加密控制点，其中0001、0002、0003为首级控制点，位于小洋山上；A平台、B平台、C平台、ly33、ly35共5个点为首级加密控制点，分别位于桥轴线附近试桩平台上以及小乌龟岛、大乌龟岛上，这些点可直接用来作为Ⅲ标大桥施工放样的首级平面控制以及承台上控制点加密的基准点。B、平面临时加密控制：由于现有的首级控制点和首级加密控制点并不能完全满足施工放样的需要，因此必须要在承台上布设加密控制点，从而更好地满足施工放样的需要。由于海中间又无天然过渡点，能见度又不够，又由于A平台、B平台、C平台三点之间间距超过7公里，小洋山、大乌龟岛、小乌龟岛点之间互不通视，等等这些不利因素决定了常规仪器全站仪根本不能满足需要，因此加密控制点必须要采用全球定位系统（GPS）。平面加密控制点布设的位置和个数视具体情况而定。在箱梁架设施工中所需要的控制点，可以利用全站仪通过承台的控制点向上传递，由于各种影响因素造成不能传递的时候进行GPS静态加密控制。（2）高程控制A、高程首级控制：由《XX大桥测量控制交底文件》可知全桥高程首级控制点为lyj1、lyj2两点，位于上海芦潮港基岩上。这两点作为全桥水准的首级基点。B、高程首级加密控制：为了满足承台以上部分施工的需要，业主委托上海测绘院施测一条全桥三等水准路线，作为高程首级加密控制，为施工高程放样传递和加密水准点提供依据。C、高程临时加密控制：上海测绘院提供的三等水准点并不能完全满足施工的需要，这就要求我们必须进行高程临时控制点的加密。因此按照三等水准测量要求进行施测进行加密。高程加密控制点布设的位置和个数视具体情况而定。2、墩顶作业墩顶临时支座（调位装置）设置删除图4墩顶临时支座结构每片箱梁设墩顶调位装置四套，每套调位装置主要由一台700t砂顶、两台水平移动千斤顶、滑动副、机座、减震板及配套油泵组成。每片梁共有八台水平千斤顶，每方向两台水平顶为一组，共四组水平顶分别负责箱梁±Ｘ和±Ｙ方向的移动。滑动副主要由四氟板及竖向砂顶底下的不锈钢衬板组成，四氟板能有效地减小水平摩擦力。为了减少箱梁架设时的冲击震动，在砂顶的活塞顶部设有减震板，减震板由凹型１６Ｍn钢板及橡胶缓冲垫组成，其总高度为50mm。在安装前利用800t千斤顶及配套反力架进行试验，以确定其压缩量，压缩量应不超过10mm，在安装前预留此压缩量高度。由于水平油缸行程所限以及临时支座在墩顶的有效活动面积有限，其位置调整的位移量是有限的。因此，箱梁初始定位的平面坐标偏差必须满足：中墩﹤150mm；边墩﹤75mm。图5墩顶临时支座布置（2）墩顶测量放线架梁前在墩顶测设永久支座中线和临时支座中线，安装临时支座。为了保证箱梁架设的精度，采取了以下措施：A、箱梁架设前，箱梁在预制场要进行竣工测量，并在梁上标出箱梁中线和支座中线，以便架梁时与墩顶支座中线吻合。B、箱梁预制时，要检查四个临时支座处底模高程，并作好记录，以便架梁时对四个临时支座高程进行调整。C、临时支座砂顶事先采用800t千斤顶及配套反力架预加压力，消除砂顶压缩变形。临时支座安装时要精确测量砂顶顶面高程，使砂顶支承顶面高程满足设计要求，确保四个临时支座受力均匀。3、永久支座安装本工程使用的支座系列为球型桥梁支座，支座与梁体及墩台采用锚栓与锚固压板组合方式连接锚固。支座安装要保证支座支承面的水平及平整。支座支承面四角高差不得大于1mm。支座安装前须开箱检查产品使用安装说明、合格证、装箱单。开箱后，不得任意松动连接螺栓，并不得任意拆卸支座。边墩的永久支座与梁体内预埋板连接后再吊装，中墩的永久支座在架梁前安放于墩顶，调整好位置和高程后采用位能压浆。在体系转换前拆除上、下支座板连接螺栓。精确就位由于水平油缸行程所限以及临时支座在墩顶的有效活动范围有限，其位置调整的位移量是有限的。因此，箱梁初始定位的平面坐标偏差必须满足：中墩纵、横向均﹤150mm；边墩纵向﹤150mm，横向﹤75mm。在每孔箱梁初步对位并下落于临时支座后，须精确调整梁的平面位置。调位原理：箱梁初步定位后，检查箱梁的平面位置，根据箱梁的偏位方向，开动相应的水平千斤顶，滑动副在水平顶力作用下与箱梁一起移动，直至箱梁位置满足设计要求。注意：①调位时，纵向和横向不能同时进行，应按先后顺序作业。②向一个方向调位位时，顶推推力为相反反方向的水水平顶顶塞塞应松开一一定的距离离，但距离离不能太大大，以发挥挥保险作用用，若调位位幅度较大大，可以分分几次调节节水平顶松松开的距离离。箱梁精确调位后后的允许偏偏差：梁面高差：5mmm；相邻箱梁轴线偏偏差：100mm；竖直度：5mmm；梁顶面纵向高程程：+8，﹣5mm。６、械设备及劳劳动力组织织（一）机械设备备组织箱梁架设工作主主要包括：：箱梁的纵纵横移、箱箱梁的起吊吊、运输及及安装，钢钢筋的加工工和安装，湿湿接头混凝凝土的浇注注和养护，预预应力筋的的安装和张张拉，预应应力孔道压压浆、封锚锚及体系转转换等工作作。完成上上述工作的的主要机具具设备如下下：序号名称及规格单位数量备注一动力供应设备1通用的动力设备备项12照明系统项1场地内照明二移梁及架设设备备1横移台车套32纵移台车套1325t卷扬机台2410t卷扬机台15顶梁竖向千斤顶顶（800t）台126水平顶推千斤顶顶（100t）台27穿心油缸（500t）台88墩顶微调千斤顶顶台329拉带调节千斤顶顶(50t))台210“小天鹅”号起重重船及配套套船舶项1三测量仪器1通用的测量仪器器套1四试验检验仪器1通用的试验检验验仪器套1（二）劳动力组组织箱梁架设工作开开始之前，应应组织相关关人员进行行培训，并并进行全面面、详细的的技术交底底。预应力力系统的安安装和张拉拉应有技术术人员值班班，由具有有专业资质质的人员进进行。序号工种数量备注1现场总指挥12现场技术人员43试验人员44测量人员35信号员26电工27电焊工68钳工29起重工2010船员80包括船吊司机质量标准及质量量控制措施施(一)质量标准1．《跨海大桥工工程专项质质量检验评评定标准(试行)》2．《公路工程质质量检验评评定标准》(JTJ0071—98)3．《公路桥涵施施工技术规规范》(JTJ0041—20000)4．《港口工程质质量检验评评定标准》(JTJ2221—98)(二)质量量控制措施施（1）为了控制预制制箱梁质量量，箱梁预预制开始前前，应编写写详细的施施工操作作作业指导书书，对参加加施工的全全体人员进进行技术交交底，认真真执行经业业主及监理理工程师批批准的施工工工艺和设设计图纸，对对工艺、图图纸的修改改应取得监监理工程师师的认可。（2）所有设备应定定期进行检检查、维修修、保养和和试运转，以以保证施工工顺利进行行。（3）所有用于箱梁梁预制的材材料应符合合要求，材材料应进行行有效标识识，并可以以追溯，材材料的装卸卸、运输、储储存、制作作、安装不不应影响材材料的性能能。（4）所有的质量记记录应完整整，有效标标识并保存存。安全及环保措施施（1）施工前，对参参加作业的的所有人员员进行安全全交底及安安全培训，让让他们了解解海上作业业、高空作作业及大型型构件吊装装作业的安安全注意事事项，提高高施工人员员的安全意意识和自我我保护意识识。（2）所有作业人员员应穿救生生衣、戴安安全帽，高高空作业人人员还应系系好安全带带。（3）施工船舶在航航行、锚泊泊或作业时时按规定显显示不同的的信号。（4）禁止施工船舶舶在海底管管线附近水水域抛锚避避风或停泊泊，若施工工点离管线线很近，船船舶在管线线附近抛锚锚时，锚缆缆跨过光缆缆的长度应应大于1000m，未未跨过光缆缆的应离开开光缆不小小于80mm。（5）在海缆附件作作业时，作作业船、吊吊船等的锚锚上均应设设置浮标，便便于定位、起起锚、跟踪踪，加强现场场值班监督督，配备拖拖轮一艘，加加强巡视，密密切注意施施工现场及及周围的动动态，一旦旦发现船舶舶走锚迹象象，立即前前往稳住。（6）箱梁吊运应在在不超过六六级风时进进行，运输输过程中要要确保绑扎扎托架牢靠靠。（7）不使用高噪音音的机械，同同时注意对对机械的经经常性保养养，降低机机械噪声。（8）大型船舶、机机械设备按按要求需配配备油水离离器装置，并并有专门的的废油存放桶，在专门的的处理场进进行回收处处理。效益分析开发了70m跨跨度后张预预应力混凝凝土整孔箱箱梁起吊、运运输及架设设技术，填填补了我国国建桥史上上的一项空空白，为跨跨越大江、大大海等特大大型桥梁的的设计、施施工提供了了新的选择择，必将推推动桥梁事事业的发展展。工程实例XX集团承担了了XX大桥和XX跨海大大桥所有770箱梁预制制、架设等等任务，共共850榀预预制箱梁。箱箱梁预制长长度最长669米，预制重重量达2200吨，预制制长度和重重量在国内内尚属首次次。架设中克克服了海洋洋台风及季季风的影响响，架设精精度满足施施工要求,合格率达达到100%%.修改意见1.“小天鹅”吊船进进码头取梁梁。“小天鹅”进码头头取梁应选选择平潮或或逆水缓进进，确保船船舶及箱梁梁