斜拉桥扁平钢箱梁分段吊装施工技术

斜拉桥扁平钢箱梁分段吊装施工技术1前言桥长45，桥面宽度46.5，桥梁孔跨布置为3+601.+6+25采用轨道交通+双向6车道+双侧人行道布置主桥采用独塔双索面混合梁不对称斜拉桥，塔、梁、墩固结体系。主跨及35m边跨采用分离式流线形扁平钢箱梁分为2个节钢箱梁钢箱梁“∏形结构∏形两侧为单箱双室结构每个节段设加劲横梁将两侧的箱室连接成整体钢箱梁全宽45钢箱梁中心处高度.55,钢箱梁吊装重量200t最大420t吊装高度约26米。主钢箱梁一般采用钢梁预制加工，桥面吊机悬臂拼装的施工方法但因钢梁自重尺寸大导致吊装施工难度大且钢梁安装精度及连接质量难以保证。2技术特点针对结构尺寸大、自重大的钢箱梁吊装施工。采用多种吊装方式相结合进行安装。主跨河堤两侧钢箱梁采用支架滑移拼装，跨中钢箱梁采用桥面吊机悬臂安装，保证了大尺寸钢箱梁吊装的可行性。安装速度快。钢箱梁预制生产，船运至桥位进行拼装，加快了安装速度，减少了施工现场的占用空间。安装精度高。桥位处设置合理的施工控制网，钢箱梁刻画测量标记，保证测量放装时的平衡性及同步性，确保钢箱梁精确对位。连接质量好。钢箱梁之间的连接，通过高强螺栓和焊接两种方式共同实现，依据相应规范施工操作保证连接质量。3适用范围本技术适用于主跨跨越江河深水区边跨位于无水或浅水区的大跨度独塔不对称斜拉桥钢箱梁节段整体吊装施工。4工艺原理重复上述步骤完成跨中悬臂部分钢箱梁安装。5施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程5.2操作要点5.2.1钢箱梁的运输1.运输流程2.运输船舶性能要求用于钢箱梁运输的船舶应具备以下特点：（1）多年水上作业及航行，有丰富的施工经验。（2）装载最重梁段后，满足当地水域的吃水条件。（3）所有运梁船舶操作人员均熟悉当地水域情况。（4）船舶为江上运输甲板船。（5）航船有足够的马力，自身有江上运输安全的系泊、锚泊设备。（6）自身有压载调节浮态的功能，利用压载舱来调节船舶浮态，必要时通过计算可适当再考虑固定压载，确保运梁船在正常浮态下航行。（7）船的配备数量以能完成所有节段的运输任务为原则。（8）优先选用首驾驶船舶，也可选用少量的尾驾驶船舶，但必须除了驾驶室升高外，其余部位均为平甲板。3.节段装船加固及防变形位置及节段构造形式，用钢丝绳、葫芦及底座加枕木等工具，将节段和船体牢固连接起来。保证运输安全。钢丝绳与桥段接触处用软防护垫块保护。4.运输船定位施工度。5.钢箱梁运输船现场施工（1）当运输船舶由锚地航行到离桥址吊装位置上游时，抛下船尾侧的霍尔锚，使其形成八字形（锚轴线夹角约40，后放松前锚链，到适当位置抛船艏靠主航道侧辅锚。（2）待船舶稳定后，再根据吊装距离，对称缓慢收放锚链，使钢箱梁到达吊装位置。（3钢箱节段吊装运梁船舶定位好后,与吊装单位配合尽快安装好吊具,同时拆除捆扎和附属构件检查各环节是否符合吊装要求经检查符合吊装要求后即可进行节段吊装。进行钢箱梁吊装作业施工时为保证船舶定位的稳定性及安全性交通船在施工区域集结待命，以应对可能出现的影响钢箱梁正常吊装的情况。（4）运输船起锚返航。钢箱梁节段吊离运输船驾驶楼上方，完成钢箱梁节段从运输船的吊装作业后，钢箱梁运输船立即起锚航行驶离施工区域，到达船舶行驶安全水域。5.2.2支架系统1.支架设计钢管柱顶设2H588横梁支承贝雷架纵梁，贝雷梁间距45cm，横桥向练成整体。在钢梁区段贝雷架上铺设2I40b横向分配梁型钢支撑钢箱梁纵向滑道，滑道上直接支撑钢梁，在桥面吊机安装区加密贝雷梁。2.支架施工支架搭设流程基础垫板抄平→钢管柱吊装→纵横向联结系焊接→钢管柱顶口操垫找平→横向分配梁吊装→纵向贝雷架吊装→支架顶横向分配梁铺设→铺设纵移滑道及纵移顶推装置。5.2.3浮吊施工1.浮吊设备浮吊船根据实际工程钢箱梁的重量选择合适的吨位东平水道特大桥两岸需浮吊吊装施工的钢箱梁，最重梁段分别为232.7t和和浮吊抬吊施工。2.吊装前准备（1）水位测量吃水深度情况，总结出适合钢箱梁安装的施工水位以指导施工。（2）加强术交底吊装过程是一个互相协作相互沟通的过程任何一方出现问题均可能导致严重的后果，程和吊装难点，针对可能出现的问题，制定相应的应急预案。（3）海事航道施工申报进行调整，办理施工船舶的施工许可等手续。3.运输船就位幅度，徐徐启动吊钩卷扬机起吊钢箱梁。当吊起钢箱梁离开驳船30～50cm时检查钢箱梁、甲板高度2～3m，松开驳船临时锚绳，驳船驶离浮吊吊装水域。4.浮吊吊装钢箱梁将滑座与箱梁临时固结。松开吊具，同时桅杆尽量后仰，使箱梁位于横移通道上。5.2.4电缆连接流程1.滑移系统（1）一节钢梁滑移需要两套滑移系统，一套钢梁滑移系统由两个滑座，两根挑梁，四个限位，两个反力座，一根反力梁、两个千斤顶和两根钢绞线组成。（2）滑道由两根2H588的型钢焊接组成，顶部设置不锈钢钢板。标准滑道长6m，此外分别有三种非标准滑道，分别为非标1、非标2、非标3，长度分别为2.2m、3.5m、3m。（3）滑座与下滑道接触位置使用打磨机磨平并设置四氟板并涂抹黄油，使静摩擦系数达到0.08，动摩擦系数为0.05；滑座与钢箱梁底板接触位置铺设一层石棉，提高摩擦力。2.滑移施工（1）试滑移钢箱梁正式滑移之前应进行试滑移操作。首先调节相应的泵站压力进行8t加载，开始滑移至一个标准梁段长度为止，检查是否有异常情况，确认无误后，继续按12t、16t、18t术人员沟通是否进一步加载，确认一切正常后，继续进行滑移施工。（2）正式滑移试滑移阶段一切正常情况后开始正式推进滑移，并在整个滑移过程中应随时检查：a.滑移时，通过预先在各条轨道两侧所标出的刻度来随时测量复核每一支座滑移的同步性；b.跟踪检查滑座与轨道卡位状况；c.跟踪测量固定牵引支座与轨道连接情况；d.跟踪检查轨道与支架的连接情况；e.确保轨道旁障碍物的随时清理。（3）滑移到位整体同步滑移至距离就位点相差200mm时，降低滑移速度，配合技术人员测量所有滑移。继续整体滑移至距离就位位置相差15mm时暂停，再次配合甲方测量所有滑移点的相式进行单独调节，直至所有滑移点达到要求值。3.钢箱梁精确定位钢箱梁的精确定位靠84个千斤顶进行4箱梁纵、横轴线及底标高放好线并焊好限位，依据限位进行移位，按照先调整高程、纵坡，再调整横向，最后调整纵向的顺序逐步进行。5..5桥面吊机根据实际工程选用与钢箱梁重量相适应的桥面吊机桥面吊机在河岸支架已安装钢箱梁装的桥面吊机为两台起吊重量180t的吊机。桥面吊机主要由金属结构、起升卷扬机构、变承及调整用螺旋顶、油压顶等组成。主要金属结构件材料采用Q345B，单台桥面吊机总重量约118t。1.桥面吊机安装（1）安装程桥面吊机的安装按照底架后锚固与下滑道安装→斜支撑与后立柱的安装→卷扬机与其余部件安装→电路总成的安装→液压总成与锚固的安装→吊臂的安装→缠绕变幅钢丝绳→缠绕起升钢丝绳→吊具安装→整机检查的顺序进行安装。2.试运行吊装（1）试运行前检查1）检查同一运行机构各电动机转向是否相同。2）调整卷扬机及锥形电机制动器的制动间隙，确保制动可靠。检查各减速机内的油量是否充足，各个油嘴、油杯、油管、油路是否畅通。3）检查各个安装部位是否正确，连接是否牢靠。4）检查电气系统仪表是否在“0”位。5）检查有无防碍各机构工作的障碍物。6）检查各个操纵手柄、按钮操纵是否灵活。7）待一切检查确认无误后方可试车运转。（2）试运行检查1）空载试验b.开动提升机构，空钩升降次数，开关动作灵敏准确。c.把两台提升小车开至跨中，整机在前后5米范围内行走数次，启动、制动正常可靠，车轮无明显打滑现象。2）静载试验先起升额定载荷再起升1.5倍额载荷离地面00毫米停10分钟卸去负荷，检查架桥机主梁是否有残余变形，反复数次后，主梁不再有残余变形。3）动载试验以1.1倍额定载荷使起升机构在5米范围内慢速反复运转，各制动机构及电器控制应灵敏、准确可靠，主梁震动正常，机构运转平稳。卸载后各机构和主梁无损伤和永久变形。桥面吊机操作流程5.2.6钢箱梁悬臂安装1.钢箱梁起吊位时，以厘米级别调整齐就位精度。标准吊装工艺如下：（1）运梁船自泊定位，定位误差控制在50cm之内。（2当运梁船初步定位后将架桥机吊具落至运梁船钢箱梁的正下方距钢箱梁顶5m左右将运梁船按照钢箱梁上的临时吊点与吊具的吊耳位置进行二次精确定位以保证钢箱梁上的临时吊点与吊耳能够顺利连接穿好连接销轴及开口销后启动油泵使吊具的吊耳受力此时应由起重工检查钢丝绳是否垂直若不垂直则应再行调整船位直到钢丝绳垂直为止。然后继续启动油泵，将钢箱梁吊起，并平稳提升至桥面高度。2.钢箱梁调整与连接调整顶、底板局部高差。（1）梁段粗匹配1用变幅构中纵向调位油缸推动提升到位箱梁节段至已安装箱梁节段边缘50m内。2）松开扁担梁上的螺纹杆锁定系统，利用扁担梁上的调平油缸调整吊装钢箱梁的纵坡与已安装梁段相匹配，此时前点标高宜比理论值低。3）用横向调位油缸推动箱梁节段与已安装箱梁节段相匹配。4）用变幅机构中纵向调位油缸推动提升到位箱梁节段至已安装好箱梁节段边缘10mm内，然后重复2）和3。5）用卷扬调整待安装梁段标高，使其与已安装梁段连接端口位置处于同一标高上。6）用变幅机构中纵向调位油缸推动提升到位箱梁节段至与已安装好箱梁节段相接触，然后准备将这两块节段相接。（2）梁段精匹配1）当达到钢箱梁顶、底板温差小于2℃的施工控制条件时进行精匹配作业。2）首先进行悬臂前端局部测量，测量相邻3个梁段控制点的相对平面位置及高程，对比控制指令，确定所需调整量。3）稍微放松匹配件螺栓，根据调整量，调整梁段上、下游控制点相对高差。4）在腹板位置布置千斤顶调整钢箱梁轴线。5）复测悬臂前端局部线形与轴线，满足精度控制要求后，焊接固定止顶板处交叉限位板，拧紧匹配件螺栓，锁定吊机。5.2.7斜拉索挂索与张拉1.塔端挂设用塔吊将置于放索盘上的索体拉出5～8ｍ长度放置在梁面上，塔顶卷扬机钢丝绳从塔顶放下穿过塔内转向滑车张拉杆副螺母垫圈锚具螺母然后从索导管穿出放到梁面上。斜拉索索头通过连接套安装张拉杆，塔顶卷扬机钢丝绳与其直接联结。在距锚杯6m左右处索体上用专用软质吊装带设置吊点吊钩放下吊起吊装带准备起吊在吊起的同时，塔顶卷扬机启动塔吊与塔顶卷扬机相互配合将斜拉索索头安装至进入索道管一定位置斜拉索进索导管处应垫胶皮以防磨损E套此时利用塔外活动吊篮撤除索体上的吊点塔端挂设完成。2.梁段挂设安装险以策安全；根据索号的不同将斜拉索牵引至距梁端锚垫板一定距离时，连接软牵引体系。1）梁下软引当待安装斜拉索锚杯经过滑车组牵引至待安装斜拉索梁面索导管一定距离时停止牵引，将已安装好钢绞线的锚杯连接器旋入锚杯内丝扣丝扣旋满将锚杯连接器钢绞线逐根经由导向托架与索导管穿入梁下工作锚环及内嵌式千斤顶内的锚环内穿好的钢绞线相互之间需平行顺直严禁产生交叉错位导向托架的摆放位置以启动软牵引体系后钢绞线与索导管下端口不产生磨擦为宜。软牵引启动前先将多根钢绞线根据钢绞线上的长度标记调成等长。启动梁下软牵引系统往复牵引在锚杯牵引到距梁面索导管较近距离时在索体上安装软质吊装绳，通过梁面吊架上的手动导链缓慢提升索体，使锚杯顺利从导向托架上通过。在锚杯下端口刚好座在梁面索导管下端口上时梁面吊架上的手动导链缓慢提升索体来逐步提高锚杯的倾角此时应专人指挥索体提升的快慢与软牵引进程严防锚杯外丝扣直接顶在梁下锚垫板5～10cm时，停止软牵引，梁下工作人员将锚固螺母旋入锚杯上2～3便于下一根斜拉索的安全牵引。2）塔端刚牵引同索号梁下软牵引全部结束后进行塔端钢性牵引塔内施工人员将细张拉杆满丝扣旋入粗张拉杆后端依次安装张拉撑脚千斤顶垫圈与细张拉杆螺母在电动油泵安装进回油表并用高压油管将电动油泵与张拉千斤顶连接好当同塔柱2套张机具全部准备好后，由专人通过对讲机指挥同步张拉，因张拉千斤顶油缸行程为20，需往复张拉多次方可将锚杯拉出塔内锚垫板当粗张拉杆拉出千斤顶后端面1～20cm时锁紧锚垫板处粗张拉杆螺母拆除细张拉杆将粗张拉杆锚固螺母从千斤顶后端旋上粗张拉杆并锁紧继续往复张拉，当锚杯外露出塔内锚垫板～10cm时，停止张拉，塔内施工人员将锚杯锚固螺母旋入锚杯上2～4丝扣，此时不得回油，继续张拉，当锚杯锚固螺母旋入锚杯上有锚杯锚固螺母一半丝扣时回油。继续张拉，锚杯锚固螺母在锚杯上戴平时即算塔端钢性牵引结束。3.张拉梁端锚固，塔端张拉。（1）张拉前准备工作1）确认临时锚固的安全可靠，拆除牵挂拉索时的牵引索连接接头，确认斜拉索无额外的牵挂、阻碍。2）检查并清除锚垫板面上的钢渣、混凝土渣及其他不属于结构部分的任何物质，检查划伤、变形、堵塞，则要进行修复、清洗，直到符合施工要求。3）检查、调试张拉设备的完好状态。4）张拉计算资料的准备，如张拉次数，每次张拉的力值，换算的油表读数，斜拉索的理论延伸量，梁面的标高变化值，塔柱的偏移值等。（2）张拉程序准备工作→安装千斤顶→张拉杆拧入冷铸锚杯→拧入张拉杆工具锚圈→调整各部分的相应位置→施加5%设索力→检查并调整安装位置记录初始值→解除安装千斤顶时的吊点约束→分级施力直至达到一次张拉所要求的拉力值→与张拉同步拧紧锚圈量测应力应变值→检验，与设计应力应变值核对→外观检查→拆除千斤顶、张拉杆。4.张拉安全措施1）张拉时，千斤顶要有悬吊或支垫保险，防止千斤顶掉落伤人；2）千斤顶后面不得站人，防止千斤顶失稳时伤人；3）油泵运转有不正常情况时，应立即停电检查，在有压情况下，不得随意拧动油泵或千斤顶各部位的螺丝，不得拉扯高压油管；4）高压油管的接头应加防护套，以防喷油伤人；5）张拉作业须持证上岗，由熟练的专业人士操作。5.2.8合拢段施工1.施工前主要准备工作（1）对已成桥线形、索力、塔偏位及应力等方面的监测，对不满足要求的部位及时进行调整，安装调质阻尼器。（2）张拉合拢段前一梁段斜拉索，桥面吊机拆换前移至合拢段前一梁段前支点位置，安装前支点分配梁与后锚点。（3）选择合理时机，按监控要求对两侧梁段同时进行精确调位，使两侧梁段对称控制位置上相对固定。（4）在合拢口两侧梁段上布设测量点，选择温度变化较小的时段，每间隔两小时测量测合龙间距。根据实测数据，确定合拢梁段实际长度及合拢时间，切割合拢梁段余量。2.合拢段吊装及定位合拢段施工依据下面安装流程图进行图5.2.8-1梁段纵坡调整示意图钢箱梁整体起吊并与已安装梁段端口缓慢对拼使用桥面吊机变幅将钢箱梁逐渐初步定位在钢箱梁顶底板及腹板处设置临时匹配件通过拉杆以及高强螺栓临时匹配梁体对缝口调整至2m内且腹板位置标高持平后，利用导链及千斤顶将悬拼梁体逐渐合拢然后连接匹配件临时匹配件连接后先不施拧高强螺栓测量复核临边节段梁体标高并利用千斤顶调整。调整完成后在拉杆匹配件处穿入拉杆并拧紧高强螺栓。合拢段下放就位后先调整好合拢段与前后梁段间的接缝使之满足焊接要求然后在临时匹配件处穿入拉杆紧接着焊接该接缝顶板及底板的马板合拢段的接缝由于钢箱梁的热胀在第二天白天间距会逐渐变小通过观察待其缩小至满足焊接要求的宽度时施拧匹配件上的高强螺栓并在止交板上焊接马板以保证接缝宽度不再发生变化然后焊接该接缝顶板及底板的对接马板。3.合拢段施工要点（1）桥面吊机完成合拢段前一梁段安装并向前行走，将前一梁段与滑道临时固定；（2）吊机垂直起吊合拢梁段底略高于合龙段两侧梁段顶20～30cm的位置，暂停梁段的继续下放工作；（3）选择在气温较低的凌晨实测合龙空间大小；若实测合龙空间大小不能满足钢箱梁合拢施工需要，则需要现场切割合拢段预留长度，具体切割量需通过测量测得；（4）桥面吊机缓慢下放钢箱梁，直至合龙段与与两侧梁段对齐；（5）精确矫正合龙段钢箱梁与两侧钢箱梁的几何位置，设置临时连接，待稳定后开始高强螺栓、钢梁焊接施工；（6）合龙段施工需在温度变化低的凌晨或夜晚的时候进行。5.2.9钢箱梁安装施工监测与设计单位研究解决，及时调整。在调整时一般以控制梁面标高为主，兼顾索力。监测施工要点：（1）施工过程中，在各工序转换阶段要对桥两岸进行联测，相互校核，保证合拢时的误差精度。（2）为尽量减少温度等环境因素对测量结果的影响，各施工阶段的测量工作应安排在黎明前的一段时间里进行。48小时或监理工程师要求的更长时间的测量，根据测量结果确定钢箱梁的配切长度。5.3劳动力组织表5.3劳动力组织情况表序号工种主要作业内容人数技术员技工普工1管理人员指挥、协调42测量班组施工测量1243支架班支架搭设24104船舶运输组钢箱梁运输及水上交通指挥65滑移施工组钢箱梁纵向滑移66浮吊司机浮吊驾驶27桥面吊机司机桥面吊机驾驶28电工施工现场电路布置及维修29焊工组钢箱梁之间焊接1510螺栓工高强螺栓施工811斜拉索施工组斜拉索挂设、张拉24412专职安全员安全技术交底及施工安全检查16材料与设备施工设备应根据独塔不对称斜拉桥钢箱梁吊装施工的特点工期等要求整合项目资源进行合理配备以东平水道特大桥为例独塔不对称斜拉桥钢箱梁吊装施工的主要设备见下表。表6.1材料与设备需求序号设备名称规格型号单位数量备注钢箱梁安装设备1桥面吊机JQJ180t台22汽车吊180t辆13汽车吊50t辆14浮吊200t/350t艘15浮吊400t/350t艘16运输船粤万安3/海盛达926艘27交通船/艘17质量控制措施7.1质量控制标准验收规范》B00521《公路涵施工技术规范》JT/TF50-城市桥梁工程施工与质量验收规范》CJJ2-2008中相关规定执行。表7.1钢箱梁悬臂吊装质量要求名称允许偏差(mm)首节梁悬臂拼装梁合拢段轴线偏位21010线形标高±3+20，-10±10桥面四角水平高差666梁段上3点相对里程差±3//梁段顶面上下游高差2//索力差/±2.5%±2.5%7.2质量保证措施7.2.1全面、全方位控制施工全过程，严格控制每一个施工环节的质量。7.2.2焊接材料、高强螺栓等原材料应有产品合格证及相应的检验、试验报告。7.2.3浮吊、桥面吊机司机、焊工等作业人员持证上岗，操作技术水平满足施工要求。7.2.4滑移支架应进行专门设计，支架强度、刚度、稳定性满足使用要求，并应充分考虑变形、地基的不均匀沉降和日照温差等因素对支架系统的不利影响。7.2.5钢箱梁在发运装船时，应采取可靠措施防止构件变形或损坏防腐漆面。7.2.6吊装精度保证措施1.选择与钢箱梁安装要求相适应的施工控制网等级，配置相应精度等级的施工测量仪器。2.线形测量在夜间时段内进行，且测量时风速不大于12m/s。3.在钢箱梁顶板上刻画好桥轴线、外腹板检查线、节段端口检查线，并将其相交的点以的位置，从而控制主梁的吊装线型。4.为确定合拢段梁长和合拢段时机，选择5个以上特征断面对合拢口上、下宽度和梁端高差进行测定。观测连续时间不应少于48h，测量时间间隔为1次/小时。5.全桥合拢后，根据监控指令进行相应的测量工作，以便通过索力调整全桥线形。7.2.7高强螺栓施拧要求2.安装高强螺栓时，摩擦面保持干燥，清洁，不得在雨中作业。3.为保证几何尺寸的精度，应先用冲钉固定板束位置，其余孔眼安上高强螺栓。冲钉由高强螺栓替换的，应逐个进行。4.采用扭矩法施拧高强螺栓，分初拧和终拧两次拧紧，初拧扭矩为终拧扭矩的60％～70％。5.施拧螺栓次序应从约束刚度大，间隙大的地方开始，由中央以幅射形式向四周边缘参差地进行，最后拧紧四周端部螺栓。施拧时不得采用冲击拧紧，间断拧紧。7.2.8焊接质量保证措施1.焊接材料与钢箱梁材料类型相匹配。2.焊接施工前搭设防风、防雨棚等焊接防护措施。3.施工中严按照工艺文件中规定的焊接方法工艺参数施焊顺序等进行并应符合现行国家标《建筑钢结构焊接技术规程的规定焊接工作应在焊接工程师的指导下进行，并采取相应措施使将结构的焊接变形和残余应力减到最小。4.焊后应清除焊缝表面飞溅、焊渣，焊缝不得有咬边、气孔、裂纹、焊瘤等缺陷。不得整。8安全管控措施认真贯彻安全第一，预防为主”的方针，采取如下安全措施：1.制定“横向到边，纵向到底”的安全生产责任制，签订安全生产责任书。2.所有进场施工人员必须经过安全培训，经公司、项目、班组岗位三级教育，考核合格后方可上岗。3.项目部必须分阶段分部位对管理人员进行安全书面交底，专职安全员必须定期对作业人员进行安