03-烟大轮渡大跨度、大吨位、高精度钢梁安装施工技术(一)

烟大轮渡大跨度、大吨位、高精度钢梁安装施工技术第一工程有限公司韩朝内容提要：介绍利用浮吊吊装钢梁安装技术，大吨位钢梁架设技术，过渡配合轴孔穿轴技术以及高精度支座安装技术。

关键词：钢梁浮吊临时支撑安装冷冻法过渡配合高精度1.工程概况烟大轮渡工程（图1）是铁道部重点工程，铁路栈桥是烟大轮渡工程的重要组成部分，是渡船与陆地铁路连接的纽带。

图1 烟大轮渡地理位置图1.1.铁路栈桥总体简介烟大轮渡铁路栈桥为两跨自动升降式钢板梁结构，安装在中心提升架和船区提升架上的液压提升油缸，使钢梁可以随着潮位自动升降，钢梁还可以左右倾斜，最大倾角达5°，油缸与提升架和钢梁的连接及陆区梁和船区梁的连接均为球铰，它们之间可以任意方向自由转动。

陆区梁和2#台通过A1/A2支座、K1支座和B1/B2缓冲装置连接，保证钢梁可以前后移动和转动。

总体构造如图2所示。

下部工程主要有0#墩、1#墩及2#台，0#墩包括A/B两个墩，0#A墩6根桩基，一个承台，0#B墩11根桩基，一个承台；1#墩也为A/B两个墩，每墩各5根桩基，各一个承台；2#台15根桩基，一个承台。

如图2所示。

上部工程主要包括陆区梁、船区梁、纵向提升架及船区提升架的安装。

图2 铁路栈桥总体结构图1.2.钢梁安装工程范围烟大轮渡铁路栈桥安装包括提升架安装、钢梁吊装、钢梁调整就位及支座安装。

提升架安装包括中心提升架和船区提升架(图3)安装；钢梁吊装包括船区梁 (图4)和陆桥梁 (图5)吊装；支座安装包括中心铰G1~G5支座、竖向K1~K3支座、转铰A1/A2支座及缓冲B1/B2支座等十二个支座安装。

各结构主要技术参数见表1。

图3 提升架结构图图4 船区梁平立面图图5陆区梁平立面图1.3.钢梁安装重难点钢梁及提升架外形尺寸大和重量大，对安装带来较大困难。

其主要的重难点有：a.大吨位钢板梁整体吊装涉及海上吊装的安全要求及其安装精度要求，铁路栈桥钢板梁的架设方案选择和组织是关键。

b.采取何种措施保证提升架安装的精度要求，需要在测量仪器和控制措施方面着重考虑，是施工中控制的重点。

c.各支座的安装精度要求极高，特别是G1/G2支座的紧配合、B1/B2大重量高精度多组件支座的精确安装既是本工程的重点又是难点。

2.钢梁安装的总体施工方案2.1.钢板梁安装在既有墩台上搭设临时存梁支架，浮吊架设法安装铁路栈桥钢板梁。

2.2.提升架安装选用高精度测量仪器、选配测量高级技师，采用500t浮吊吊装就位，利用缆风绳固定，用两台全站仪在垂直的两个方向同时控制测量，准确就位后与第一节提升立柱上的预安装法兰焊接。

3.钢梁安装的主要施工方法3.1.安装准备工作安装准备工作主要包括吊装设备、吊装索具、浮吊带缆点、临时支撑横梁布置及调位装置布置等准备。

3.1.1.吊装设备的选用经对大连、烟台附近海域浮吊现状调查后认为，烟台救捞局工程处的“烟救起重1号”浮吊符合使用需要，该浮吊主要性能指标如表2所示。

表2 500t浮吊主要技术参数一览表根据所提供的浮吊技术参数，起吊500t的物体，浮吊跨度可达26m，浮吊在桥位处起吊钢板梁就位的位置如图6所示。

图6 浮吊吊装钢板梁就位示意图3.1.2.吊装索具的选用3.1.2.1.扁担梁设计根据钢梁设计图纸和铁三院设计的吊点位置及要求，扁担梁采用钢箱梁框架结构，尺寸为26 m³8.5 m ³1.5m，梁上部设计4个吊耳，梁下部设计8个吊耳，两边4个用于吊装陆区梁，中间4个用于吊装船区梁，扁担梁制作用钢板采用Q345B和Q370qE。

扁担梁结构如图7。

图7 扁担梁结构示意图吊带采用巨力集团生产的合成纤维圆形吊装带，型号为R01型，吊带参数如表3。

表3 R01型吊装带参数表连接装置采用卸扣和横销，卸扣采用巨力生产的BX型，横销为巨力根据吊装要求专门设计的产品。

具体参数如表4。

表4 卸扣及横销参数表吊装用吊带共10条，卸扣4个，横销8个。

具体参数见表5 。

表5 索具数量规格表3.1.2.3.浮吊、扁担梁及索具连接设计浮吊通过扁担梁将钢梁吊起，移动就位后将钢梁准确地放在临时支墩上。

上吊带和扁担梁及500t浮吊吊钩连接，下吊带1、下吊带3和扁担梁及陆区梁连接，下吊带1、下吊带2和扁担梁及船区梁连接。

连接固定后，浮吊吊梁移动就位，按照测放的落梁边线落梁。

浮吊吊梁具体见图8和图9。

图8 陆区梁吊装示意图图9 船区梁吊装示意图3.1.3.浮吊带缆点布置浮吊自身没有动力，在工作区工作时，浮吊的移动不是靠拖轮拖行，而是靠浮吊上面的绞车绞动各个方向的固定缆绳。

浮吊背向桥方向抛锚设缆，浮吊面向桥方向固定在桥墩、桥台及栈桥侧岸边布设的带缆点上。

0#墩处缆环设在桩基础上，连接环露出水面；1#墩处缆环在墩顶设预埋U型螺栓，用后割除；2#墩处缆环在墩侧预设预埋件，焊接连接钩作缆环，用后割除。

如图10所示。

图10 铁路栈桥墩台身上浮吊缆环布置图3.1.4.临时支撑布置临时支撑横梁使用90cm高H型钢焊结梁结构，2#台上设置四个钢支墩，1#墩上设八三式军用墩排架作为支撑，上面安装H型钢横梁，0#墩处将H型钢横梁直接放在混凝土承台上，横梁与混凝土之间垫钢板滑道8聚四氟乙烯滑板垫在H型钢横梁和钢板滑道间，并涂抹黄油做润滑剂，以便采用手拉葫芦对钢梁进行微调。

3.1.4.1.0＃墩上临时支撑横梁在0＃墩承台混凝土表面预埋钢板做为滑动底板，上置聚四氟乙烯滑板。

支撑横梁放在滑板之上，上顶面垫硬橡胶，如图11所示。

图11 0#桥墩临时支撑横梁设置图横梁计算简图如图12所示。

图12 0#桥墩临时支撑横梁计算简图初步检算：船区梁钢梁重290t，按铁三院横纵梁分布情况分配两侧计算重量为0＃墩支点处P1=107.8t，1＃墩支点处P3=70.2t。

梁所受的最大弯矩M=2379.74kN²m，选取三根HN900³300 H型钢。

作为0＃墩支撑船梁横梁，梁上应力最大处的应力为σ=28.95MPa<[σ]=160 MPa。

满足要求。

3.1.4.2.1＃墩顶临时支撑横梁在1＃墩承台顶面预埋钢板。

临时支墩与预埋钢板连接，支墩上固定H型钢横梁，H型钢横梁在支墩滑道上可作横纵向移动，横梁和滑道间垫聚四氟乙烯滑板，梁顶面垫橡胶。

临时支撑布设见图13。

图13 1#桥墩临时支撑横梁设置图临时支墩采用我单位83军用支墩，每根竖向受力达100t，且每个支点采用6根一组，支撑力可达600t，结构受力满足要求，因此只进行横梁检算，横梁计算简图如图14、图15。

图14 陆梁钢梁在1＃墩上的支撑对陆梁钢梁支撑1#墩横梁检算：陆区梁钢梁重410t，按横纵梁分布情况分配两侧重量为1#墩支点处P2=143.4t。

梁所受的最大弯矩M=2978.19kN²m，选取三根HN900³300 H型钢作为陆区梁钢梁支撑1#墩横梁。

则梁上应力最大处的应力为σ=36.23MPa<[σ]=160 MPa。

满足要求。

图15 船梁钢梁在1＃墩上的支撑对船梁钢梁支撑1#墩横梁检算：1#墩支点处P3=70.2t，梁所受的最大弯矩M= 1502.57kN²m，选取二根HN900³300 H型钢作为船区梁钢梁支撑1#墩横梁。

则梁上应力最大处的应力为σ=27.4MPa<[σ]=160 MPa，满足要求。

3.1.4.3.2＃台顶临时支撑在2＃台顶及纵梁下面放置工字钢垫块，使2＃台顶的支撑顶面垫聚四氟乙烯滑板后达到钢梁初安标高。

事先把K1支座与钢梁连接在一起，同钢梁一起安装，等钢梁安装后将支座螺栓和预埋钢板焊接，支撑示意图如图16所示。

图16 2#桥墩临时支撑设置图3.1.5.调位装置布置调位装置主要用于解决在浮吊上将钢板梁吊放在临时横梁上的精确对位。

横向采用机械千斤顶调位，其装置如图17所示；竖向采用液压千斤顶调位，其装置如图18所示；纵向采用导链和机械千斤顶调位，其装置如图19、图20所示。

1#墩、0#墩横梁下垫四氟板，四氟板下垫钢板，钢板和四氟板间涂抹黄油作为润滑剂。

2#台在陆区梁Ⅰ轴横梁和支撑墩间垫四氟板，并涂抹黄油做润滑剂。

图17 横向调位装置示意图图18 竖向调位装置示意图图19 纵向调位装置示意图（1）图20 纵向调位装置示意图（2）3.2.铁路栈桥钢梁安装3.2.1.钢梁安装流程钢板梁的安装施工，包括准备工作、钢板梁吊装就位和钢板梁连接安装，其安装流程图如图21所示。

图21 钢板梁安装步骤图3.2.2.临时支撑安装八三军用墩直接在1#承台上拼装，与预埋的钢板连接固定；H型钢在陆地加工厂焊接接长，利用36t 海吊吊装就位，固定在八三墩和0#墩预埋件上。

在1#A及1#B墩上拼装成形，将成形支撑高程调整到设计高程并与墩上预埋件焊接固定。

3.2.2.2.H型钢横梁制作安装H型钢焊接接长，连接形式为焊接钢板夹板，如图22 H型钢焊接结构图。

焊接完成后用炮车将H型钢横梁运到1#墩右侧码头，用36t海吊吊装就位，1#墩上与八三军用墩支撑连接固定，0#墩与承台上预埋钢板连接固定。

图22 H型钢焊接结构图1#墩和0#号墩临时支撑钢梁布置情况如图23、图24。

图23 1#墩上临时支撑横梁图24 0#墩上临时支撑横梁3.2.3.测量放样在临时支撑横梁搭设完成后、钢板梁吊放就位前，根据制定的测量放样方案，在桥位上放置出钢板梁的定位控制点，以便浮吊吊放钢板梁时，尽量定位准确。

在横梁上主要测放出桥梁设计中心线及钢梁在各横梁处的钢梁边线。

在钢梁的两个侧面标记每个墩台上横梁的位置，钢梁就位时根据各标记线准确对位。

为了便于控制，在横梁上焊接钢梁边线限位器。

3.2.4.钢梁吊装就位在驳船运输钢梁按预定位置停泊后，使用浮吊起吊钢板梁，并安放在预定的位置上，其作业流程如图25所示。

吊装实况如图26、图27、图28、图29所示。

第一步：浮吊、拖轮、驳船、钢板梁、钢扁担就位，第二步：浮吊前移就位锚定，准备吊陆区梁第三步：浮吊吊起陆区梁并后移至横移起点位置第四步：浮吊吊梁横移至陆区梁架梁中心线第五步：利用工作船将浮吊前方五根缆绳固定在前方带缆装置上第六步：浮吊吊梁前移至铁路栈桥侧，安装陆区梁第七步：浮吊后撤至横移起点位置，船区梁驳船就位第八步：重新带缆，浮吊横移至吊梁中心线第九步：浮吊前移，吊船区梁第十步：浮吊吊梁后撤至横移起点第十一步：浮吊吊梁横移至船区梁架梁中心线，重新带缆第十二步：浮吊吊梁前移，架设船区梁第十三步：架梁全部完成，浮吊、驳船等撤离图25 钢板梁吊装流程图图26 陆区梁起吊图27 陆区梁就位图28 船区梁起吊图29 船区梁就位3.2.5.提升架安装中心提升架和船区提升架在岸上组装好后，整体吊装就位，组装部分包括横梁、第二节提升立柱和提3.2.5.1.提升架的拼装提升横梁、第二节立柱和提升油缸的拼装采用平放法，此方法便于各部件对位连接，但对各物件的水平状态要求很高。