德大鐵路小清河特大橋鋼桁梁浮運(yùn)架設(shè)施工關(guān)鍵技術(shù)
2017-04-10
1 工程概況
小清河特大橋是山東省德（德州）龍（龍口）煙（煙臺(tái)）鐵路工程德州至大家洼段控制性工程之一，中心里程DK238+267.395，全長(zhǎng)1707.75m，孔跨布置為：（14*32+
1*24+12*32）m后張法預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁+（1*64）m道碴橋面簡(jiǎn)支鋼桁梁+(23*32)m后張法預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁。27號(hào)-28號(hào)主墩之間64m單線鐵路道砟橋面下承式鋼桁梁高11.5米，寬8.4米,重403.2噸。橋位處主河槽底寬124米，上口寬153米，該段河道較為順直，位于入海口附近，流速和水位受潮汐影響較大，設(shè)計(jì)流速V1%=1.08m/s，鋼桁梁拼裝浮運(yùn)安排在非汛期9～11月進(jìn)行，水位-0.3m～1.4m，水深0.5m～3.8m。由于工期緊、水文特殊等情況，主跨64米鋼桁梁采用在上游岸邊浮運(yùn)船平臺(tái)上拼裝、河流漲潮時(shí)浮運(yùn)到位、河流落潮時(shí)落梁就位的施工方案。
圖1 鋼桁梁結(jié)構(gòu)示意
2 總體施工方案
針對(duì)該特大橋主跨結(jié)構(gòu)復(fù)雜龐大、施工時(shí)間緊迫、水文地形特殊等綜合因數(shù)考慮，主跨1-64m鋼桁梁采用浮船平臺(tái)岸邊拼裝、漲潮時(shí)轉(zhuǎn)體浮運(yùn)到位、退潮時(shí)落梁架設(shè)就位的方案，即：在26號(hào)墩上游約100米處修建碼頭和平臺(tái)，作為浮運(yùn)船器材和鋼桁梁桿件堆放及吊車(chē)等設(shè)備停放拼裝的場(chǎng)地，浮船位置在施工前進(jìn)行河道整平清理，在低水位時(shí)保證1米以上水深，滿足鋼桁梁在浮船上拼裝完畢后浮船所需的吃水深度。利用機(jī)動(dòng)舟、浮吊、履帶吊將浮運(yùn)船平臺(tái)拼組完成后緊靠碼頭錨碇就位，利用履帶吊及浮吊在浮運(yùn)船平臺(tái)上拼組鋼桁梁，漲潮高水位時(shí)在卷?yè)P(yáng)機(jī)錨繩和機(jī)動(dòng)舟的配合下，將浮運(yùn)船轉(zhuǎn)體約90度，使鋼桁梁和橋位處軸線基本保持平行，然后緩慢平穩(wěn)地將鋼桁梁浮運(yùn)至27號(hào)-28號(hào)兩墩位之間，退潮時(shí)輔以浮箱注水配重將鋼桁梁頂落到臨時(shí)支墩上，最后利用千斤頂準(zhǔn)確落梁就位于支座上。
3 鋼桁梁浮運(yùn)架設(shè)施工關(guān)鍵技術(shù)
3.1 鋼桁梁浮運(yùn)架設(shè)施工流程
修建拼裝碼頭和作業(yè)場(chǎng)地→將浮箱拼組成浮船→ 在浮船上搭設(shè)鋼桁梁拼裝平臺(tái)→拼組鋼桁梁→浮船轉(zhuǎn)體約90度→漲潮時(shí)浮運(yùn)至墩位處→調(diào)整鋼桁梁平面位置→退潮時(shí)落梁至臨時(shí)支墩上→利用千斤頂落梁就位到支座上→撤出浮船。
圖2 施工現(xiàn)場(chǎng)布置
3.2 浮船平臺(tái)結(jié)構(gòu)形式
鋼桁梁梁底設(shè)計(jì)標(biāo)高12.011m，轉(zhuǎn)體浮運(yùn)設(shè)計(jì)水位標(biāo)高1.4m，浮箱高1.65m，浮運(yùn)時(shí)浮箱吃水深度為0.9m，則浮箱頂面至梁底凈空為：12.011-1.4-（1.65-0.9）=9.861m，臨時(shí)支墩高度按1m考慮，則浮箱上拼裝平臺(tái)總高度為10.861m。
浮運(yùn)船由4個(gè)大浮體組成，每個(gè)浮體分別由9個(gè)標(biāo)準(zhǔn)舟節(jié)組成（27.0m×8.1m），在浮體兩側(cè)各用三組六四梁將四個(gè)浮體連成整體。在每個(gè)浮體上安裝兩組托架支墩，每組支墩由五層托架構(gòu)成，在托架支墩上縱向安裝兩組雙拼I40b工字鋼作為支墩分配墊粱，在其上面橫向安裝一組雙拼I55工字鋼做為貝雷梁的墊梁。貝雷鷹架梁長(zhǎng)57m，兩排一組，每側(cè)各3組共6組，共計(jì)用228單片貝雷梁。鋼桁梁拼裝時(shí)在下弦桿節(jié)點(diǎn)處均支墊40cm高的枕木垛。
圖3 浮船平臺(tái)側(cè)面
圖4 浮船平臺(tái)平面
圖5 浮船平臺(tái)立面
3.3 浮船平臺(tái)組裝
浮船拼組前，先修建預(yù)拼場(chǎng)地及碼頭。將浮船停靠位置及浮船轉(zhuǎn)體范圍內(nèi)河道進(jìn)行清理整平，保證最低水位時(shí)水深1.0m以上，即河床標(biāo)高不高于-0.3m-1m=-1.3m。
先埋設(shè)六個(gè)浮船和浮吊的錨固地壟，即按有關(guān)要求在碼頭側(cè)埋設(shè)4個(gè)、對(duì)岸埋設(shè)2個(gè)。浮體拼組由水上浮吊和岸上履帶吊配合進(jìn)行，逐舟節(jié)、逐舟節(jié)組、按有關(guān)連接要求拼組成浮體，將四個(gè)浮體按設(shè)計(jì)間距位置排開(kāi)，用錨繩分別固定好。在浮體的兩側(cè)各安裝三組長(zhǎng)56m的六四式鐵路軍用梁，將四個(gè)浮體連接成一個(gè)整體。
浮體連接完成后錨定浮船，在岸上預(yù)拼場(chǎng)按設(shè)計(jì)進(jìn)行托架拼組，然后直接吊裝到浮體上與標(biāo)準(zhǔn)舟節(jié)進(jìn)行栓接，安裝托架頂分配梁和墊梁。
在岸上預(yù)拼場(chǎng)分組拼裝貝雷梁，每側(cè)各3組按設(shè)計(jì)位置吊裝到托架墊梁上并與墊梁橫向限位連接，貝雷梁頂部用I20型鋼將6組貝雷梁橫向連接成整體（I20@1.5m），在I20型鋼上滿鋪6mm厚鋼板作為拼裝工作平臺(tái)，并按有關(guān)安全要求設(shè)置平臺(tái)臨邊防護(hù)。整個(gè)浮體結(jié)構(gòu)按程序鑒定驗(yàn)收合格后，在貝雷梁頂部鋼桁梁的節(jié)點(diǎn)位置處搭設(shè)40cm高枕木支墩進(jìn)行鋼桁梁拼裝。
3.4 鋼桁梁拼裝
為了保證拼裝質(zhì)量，減少高空水中作業(yè)，鋼桁梁桿件在鷹架梁上拼裝前，首先在預(yù)拼場(chǎng)進(jìn)行預(yù)試拼，即先在預(yù)拼場(chǎng)按吊裝計(jì)劃拼裝成一個(gè)個(gè)吊裝單元，并將相關(guān)聯(lián)桿件進(jìn)行試拼，經(jīng)過(guò)全面質(zhì)量檢查后方可在浮船平臺(tái)上進(jìn)行拼裝，檢查要求：桿件對(duì)、配件齊、疑問(wèn)清、接頭凈、量測(cè)準(zhǔn)、標(biāo)志明、繩梯牢、方向?qū)Α?
桿件捆吊、對(duì)孔沖釘、螺栓緊固、預(yù)拱調(diào)整等鋼桁梁拼裝各環(huán)節(jié)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求和鋼梁的施工規(guī)范進(jìn)行拼裝，拼裝過(guò)程中使用0.3mm塞尺檢查各拼接板板縫是否密貼，板縫深度小于20mm。
圖6 浮船平臺(tái)上拼裝完畢的鋼桁梁實(shí)景
3.5 鋼桁梁浮運(yùn)就位
鋼桁梁拼裝完畢，全部高強(qiáng)螺栓和焊縫檢查驗(yàn)收合格后，將鋼桁梁下弦桿與浮體鷹架梁用鋼絲繩捆綁，防止浮運(yùn)時(shí)梁體側(cè)滑。充分檢查錨碇、牽引設(shè)備及機(jī)動(dòng)舟，確保其處于良好狀態(tài)。
各項(xiàng)準(zhǔn)備工作充分后，首先松開(kāi)浮運(yùn)船的錨定繩索，利用牽引設(shè)備使浮船平行離開(kāi)碼頭一定距離，再在機(jī)動(dòng)舟的配合下，將浮船轉(zhuǎn)體約90度。轉(zhuǎn)體時(shí)要密切觀察各部位的連接情況及浮箱吃水深度和浮體傾斜情況，如發(fā)現(xiàn)浮體出現(xiàn)明顯傾斜時(shí)，可采用向浮箱內(nèi)注水的方法進(jìn)行浮體的調(diào)平。浮體轉(zhuǎn)體時(shí)，主要靠纜繩的拉力進(jìn)行緩慢控制，不可過(guò)快收緊纜繩，各方向要密切配合，隨緊隨放，在此過(guò)程中，機(jī)動(dòng)舟只是起輔助頂推作用，要與纜繩的收放速度一致。
浮船轉(zhuǎn)體90度后，在兩艘機(jī)動(dòng)舟的頂推和纜繩牽引下，將浮船緩慢的推拉至橋位處。頂推過(guò)程中，必須注意緩慢進(jìn)行，且要充分確保兩艘機(jī)動(dòng)舟的頂推速度一致。當(dāng)浮體接近墩位時(shí)，由纜繩牽引浮體調(diào)整鋼桁梁平面位置使鋼桁梁準(zhǔn)確對(duì)位。浮體穩(wěn)定后，利用墩頂4個(gè)250噸千斤頂起鋼梁，并搭設(shè)臨時(shí)安全枕木支墩。待鋼桁梁安全落在臨時(shí)支墩后，解除鋼桁梁與浮體的所有約束，隨著潮水逐漸回落，浮體與鋼桁梁分離，在纜繩的牽引下，撤出浮體。如果潮水退卻較慢，需要盡快撤出浮體，也可以采用輔以在浮箱內(nèi)注水配重加快浮體下沉的方法。
頂落梁采用油壓千斤頂進(jìn)行，即利用鋼桁梁兩端臨近支座位置的2臺(tái)250噸千斤頂將鋼桁梁同步緩慢頂起，搭好保險(xiǎn)垛后將支墊鋼桁梁的枕木垛抽掉一層，千斤頂回程后將千斤頂下枕木支墩抽掉一層，然后再將鋼桁梁頂起，再卸落，直至落到支座上。落梁后再進(jìn)行精確測(cè)量水平位置，如有誤差可采用千斤頂、滾杠等進(jìn)行縱、橫向調(diào)整。
4 結(jié)束語(yǔ)
小清河特大橋工期緊張，主跨鋼桁梁結(jié)構(gòu)龐大，水文情況特殊，施工組織難度大，技術(shù)方案復(fù)雜，安全風(fēng)險(xiǎn)高。實(shí)踐證明，小清河特大橋主跨鋼桁梁采用浮運(yùn)架設(shè)的技術(shù)方案，確保了施工安全、質(zhì)量、進(jìn)度均達(dá)到了預(yù)期效果，對(duì)類似條件的橋梁施工具有很好的借鑒意義。
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