大噸位預應力混凝土箱梁提升上橋施工技術研究
 

1　工程簡介與總體施工方案
　　中鐵二局承建的杭州灣跨海大橋第X合同段工程位于大橋南岸灘涂區，其中K71+335～K81+435（全長10100m）橋梁上部結構采用50m預應力混凝土連續箱梁，由20聯8×50m和6聯7×50m 組成，共計404片箱梁，單片箱梁重約1430t。
　　總體施工方案：梁場整體預制、提升站跨線提梁、梁上運梁及架梁。
　　2　項目研究的實施方案
　　2.1　研究的關鍵技術問題
　　箱梁提升上橋總體方案比選、大型提梁設備的選型及關鍵技術研究、大型提梁設備軌道梁方案設計、大型提梁設備的組裝方案、箱梁提升上橋施工工藝。
　　2.2　研究的技術路線（圖1）
　　2.3　研究人員組成及分工
　　總體方案組 確定和協調項目的研究內容、研究路線、人員分工、進度安排、研究成果報告編寫；確定總體方案和重要設備的參數、功能要求。
　　設備組 負責提梁設備的參數擬定、結構設計和關鍵技術研究，對設備制造、拼裝調試作質量監督和技術指導，完善設備的技術與配套性能。
　　基礎組 確定提梁機軌道梁及基礎結構方案，并對施工進行技術服務與質量監督。
　　施工工藝組 研究箱梁提升上橋施工工藝和技術保證措施，形成大噸位整體箱梁提升上橋施工工法。
　　3　箱梁提升上橋施工方案比選
　　3.1　總體方案比選
　　國內外既有方案：一是填筑上橋便道，運梁設備自梁場裝梁后沿便道運行到橋面，再沿橋面運輸箱梁；二是修筑碼頭采用浮吊將箱梁裝船（適用于較深水域作業）；三是設置專用提梁站，采用大跨度龍門吊將箱梁自地面提升上橋。
　　采用填筑臨時通道上橋的缺點有：（1）運梁設備需跨雙幅并走行在箱梁腹板上方，填筑臨時通道就必須自橋中線引出，從而影響相鄰標段施工；（2）橋面距地面高差大，為滿足運梁設備載梁爬坡要求，通道長需超500m，臨時工程量大且成本高、工期長；（3）預制場內需設置裝梁的專用設備；（4）灘涂區的軟土地基對修筑通道極端困難，大量的土石料料源難尋，且工程結束后的恢復費用極高。
　　設置提升站提梁上橋的優點是：具有對施工干擾少、受環境影響小、安全可靠，并且能夠組裝、解體橋面運架設備；作業效率高，能夠滿足本項目架梁進度（日均架設2片，）；體現高技術裝備對施工的重大影響，符合杭州灣跨海大橋“高起點、高水平、高標準”的建橋思想。
　　通過分析，確定采用設置提升站的總體方案。
　　大型龍門吊即提梁機可采用跨二片吊梁縱移和跨三片原地吊梁橫移為橋面運梁設備裝梁兩種方式。鑒于跨三片方式具有操作簡單、安全可靠、效率高的優點，確定了兩臺800t/56m輪軌式龍門吊(HM800提梁機)聯合提升箱梁上橋的方案。
　　3.2　軌道梁及基礎結構方案比選
　　(1)軌道梁基礎結構：由于荷載大且沉降變形控制要求高，采用了鉆孔樁的深基礎型式；
　　(2)軌道梁結構：根據提梁機的單軌走行方案，選擇了倒T形鋼筋混凝土連續梁結構。
        4　提梁機結構設計及關鍵技術研究
　　4.1　荷載組合及設計標準
　　設計載荷主要包括額定起重量(750t)、設備自重(550t)和風載荷(工作狀態和非工作狀態分別按風壓：250N/m2和950N/m2計算)三個部分
　　HM800輪胎式提梁機設計標準見表1。
　　4.2　主要技術參數（見表２）
　　4.3　HM800提梁機設計
　　4.3.1　主要結構設計（圖2）
　　4.3.1.1　主梁設計
　　主梁由上弦桿、下弦桿、斜桿、立桿、連接花架等部件組成，通過連接板和高強度螺栓連接成整體。上弦桿頂部焊有鋼軌，供吊梁桁車走行。下弦桿與剛性支腿采用螺栓連接，與柔性支腿采用銷軸連接。
        4.3.1.2　支腿
　　分為剛性和柔性支腿。剛性支腿底部固定在走行臺車上，頂部與主梁下弦桿連接；柔性支腿底部固定在走行臺車上，頂部與主梁下弦桿采用銷軸連接構成轉動鉸點,并允許兩者間作微量轉動。
　　4.3.1.3　走行臺車
　　走行臺車由走行橫梁、均衡梁、驅動輪組、從動輪組、支撐油缸等部件組成，用于空載或輕載（單臺不大于200t）縱向走行和支撐。
　　4.3.1.4　起升卷筒
　　提梁機設置兩個起升卷筒，卷筒安裝在兩側走行臺車的頂部。卷筒具有箱梁水平調整、超速控制、緊急制動等功能。
　　4.3.1.5　吊梁桁車
　　吊梁桁車由雙聯臺車組成，臺車橫跨主梁頂部的檢修通道，兩端各由2個小臺車支撐和驅動。單個桁車包括4個雙輪驅動輪組和4個雙輪從動輪組，通過銷軸、均衡梁與主框架連接。
　　4.3.1.6　吊具
　　吊具由動滑輪組（單機4組）、承載梁、均衡梁、吊桿組、輔助小吊具組成。吊梁時采用吊桿組穿入箱梁頂板起吊；組裝解體架橋機、運梁機時采用200t輔助小吊具。
　　雙機聯動起吊系統設計為“三點平衡式”，即一臺為活動吊具，上下兩部分共用一個銷軸，轉化為一個吊點；另一臺為剛性吊具，形成兩個吊點。
　　4.3.1.7　走行軌道
　　提梁機走行軌道采用單側單軌形式，跨距56.0m，鋼軌型號：QU120，允許坡度2‰。