JQ160-40架桥机在蝶式高桩码头构件安装中的应用

2023-10-13何剑中交第四航务工程局有限公司

珠江水运 2023年18期

◎ 何剑中交第四航务工程局有限公司

高桩梁板码头上部预制构件的安装，长期以来基本上是依赖于大型浮吊安装。传统起重船海上安装方法因海上安装作业受天气、风（涌）浪等因素影响大，其安装施工安装精度差、施工进度慢且安全隐患多。而水工结构“水转陆”施工是水工施工近年来采用的施工思路。在公路、铁路等工程建设中构件安装使用架桥机是十分成熟的工艺，架桥机是支承在桥梁结构上，可沿纵向自行变换支承位置，用于将预制桥梁梁体安装在桥墩指定位置的一种专用起重机，是桥梁预制安装法使用最多的起吊设备[1]。本文结合项目施工工艺，给出架桥机安装预制构件施工方案，有效避开海上施工风险，有效加快施工进度并提高安装精度。

1.工程概况

惠州港荃湾港区荃美石化码头项目为高桩梁板式码头，平面采用蝶式布置。泊位主要由作业平台、系缆墩、引桥和人行板桥组成。泊位通过引桥与后方道路连接，包括垂直码头前沿线的主引桥和平行码头前沿线的支引桥。码头上部结构采用横梁及空心板结构，下横梁高1.3m，上横梁高1.15m；引桥上部结构采用预应力空心板，梁高1.0m，每跨引桥由8块空心板组成；其上为现浇面层，厚度为150mm。预制构件共1166件，其中边梁88件（15.85t/件）尺寸（m）：7.2×0.8（0.6）×1.1；纵梁232件（14.05t/件）尺寸（m）：7.2×1.0（0.6）×1.1；管架梁7件（19.8t/件）尺寸（m）：7.2×1.0×1.1；预制面板576件（11.3t/件）尺寸（m）：3.5×3.07（2.32）×0.3；预应力空心板263件（41.15t/件）尺寸（m）：14.8×1.495（1.49）×1.0。

2.施工工艺

2.1 码头结构整体施工流程

码头结构整体施工流程为PHC桩施打→钢栈桥（平台）搭拆→嵌岩桩施工→现浇桩帽（横梁）施工→JQ160-40架桥机安拆→安装下横梁（预应力空心板）→现浇节点→安装纵梁→安装面板→现浇面层→附属设施施工。

图1 钢栈桥平面布置图

2.2 钢栈桥搭设方案及施工

搭建钢栈桥作为连接岸边和码头作业现场的施工通道和临时施工平台结构形式为钢管桩+桩顶分配梁+贝雷梁+钢桥面系结构。钢栈桥位于1#引桥北侧，整体结构由岸侧延伸至码头转向墩处，在转向墩处分别由南、北向延伸至1#系缆墩和14#系缆墩，全桥约9115.8m2，长1061m；全幅标准宽度为8m，桥面局部考虑后期混凝土浇筑、架设泵车、预制构件运输与安装等加宽至12m，钢栈桥排架间距主要为12m，局部为3m，每排架桩基间距为3.2m；钢栈桥为Φ529×7mm钢管桩+2I32a分配梁+贝雷梁+I20a分配梁@30cm+10mm桥面板；栈桥两侧布置栏杆，高度1.2m，踢脚板高度30cm，电缆槽布置于栏杆外侧，栈桥整体结构标高为+5.5m。采用“钓鱼法”进行施工，钢栈桥施工顺序由1#引桥开始，由岸侧向海侧施工，达到转向平台后先由北向南施工至1#系缆墩，结束后回到转向墩由南向北施工至14#系缆墩完成整个钢栈桥施工。

结合计算手册，贝雷梁采用允许应力法进行计算，其他结构采用极限承载力法进行检算[2]。人群、栏杆等结构按照钢栈桥的自重的1.05倍选取；荷载组合系数为标准组合：1.0×自重+1.0×活载（贝雷梁轴力、刚度计算）、基本组合：1.3×自重+1.5×活载（强度、稳定性计算）选用MidasCivil进行整体建模计算，钢管桩底部为固结，上下分配梁之间全部为铰接，即上层分配梁的弯矩不传递至下层分配梁[3]。选择最不利跨径进行验算，计算模型如图2所示。

图2 钢栈桥整体验算模型图

结合地质进行，对嵌固点进行计算，嵌固点计算引用规范计算[4]。根据计算结果表明栈桥结构强度、刚度及稳定性满足规范要求，且钢栈桥限速为15km/h。

2.3 JQ160-40架桥机安拆

本项目架桥机拟采用JQ160-40（1台）安装码头预制构件。架桥机安拆流程：陆地装组件→安装支腿总成→安装主梁→安装平车→安装天车→安装附件→安装电器→安装监控→调试→验收→整机调试→验收→检验→试吊装→投入使用→完工拆除。

架桥机第一次安装在安装点1，采用整体拼装抬吊模式，钢栈桥宽12m，此处为加宽处，可以在加宽处临时摆放主梁、中支腿、前支腿等安装部件，安装时，履带吊站在靠近预制梁安装区，正对吊装位置，等引桥部分梁板安装完成后，在引桥尾端桥面拆除，拆除点足够宽，此处平台也是加宽处理，并且属于交叉口，前方已经预制完成。足够架桥机拆除以后，部件临时摆放，安拆区域如图3所示。

图3 设备安装区域图（总图左1、安装点1左2、安装点2左3）

再在安装点2安装，拼装步骤基本相同，此处已经预制完成，预制引桥桥面12m，钢栈桥宽8m，组成一片长约48m，宽20m的平台，可满足安装拆除要求。等引桥架设完成后，再移机至安装点2，最后在安装点2位置进行拆除。最后组织运输车辆进场，装车、退场。JQ160-40架桥机的主要技术参数见表1。

表1 JQ160-40架桥机主要技术参数

2.4 JQ160-40架桥机各部件介绍

JQ160-40架桥机总长66m，本项目安装梁板只需要4节主梁，共48m，每节主梁重6.5t，两幅主梁中心距为5.5m；设有2台起升能力为80t+80t的起重天车；支承部分由前总成、中支腿总成和2组反托行走机构及后支腿组成；电控柜设置在主梁尾部。主梁结构为两根，主梁顶面设有天车轨道，采用同一高强度截面。架桥机整机外观及主梁结构见图4。

图4 架桥机整机外观（上）及主梁结构（下）图

前支腿固定在主梁前下端，在工作时随主框架一起移动并满足工况所需的功能要求，前支腿主要由压板、横梁、伸缩套、油缸、液压系统组成，前支腿总成见图5（左一）。中支腿安装在中支腿横移双路轨上面，在工作时随主框架一起移动并满足工况所需的功能要求，中支腿主要由压板、横梁、行走机构组成，中支腿总成见图5（左二）。顶升机构主要由支架、顶升油缸、液压系统等组成，用于辅助支腿轨道转换。架桥机设置有2台起重天车及纵向行走小车，起重天车结构见图5（左三）。

图5 前支腿总成（左一）、中支腿总成（左二）、起重天车结构（左三）图

整机液压系统按功能不同分成各支腿液压系统，支腿较简单，手动控制，操作方便，起动平稳。架桥机电气系统主要由配电系统、起重天车控制系统等组成，可进行按钮操作或遥控操作，操作简单方便。

2.5 构件运输及安装流程

预制构件安装工艺流程：施工前准备工作→物资、设备、人员进场→架桥机拼装→架桥机验收、试吊、取证（预制梁梁运至现场）→架桥机过孔→架桥机喂梁（支座安装并验收合格）→架桥机横向移动、定位、落梁→预制梁横向钢筋的连接、纵向连接→下一跨预制梁的安装。

预制梁运输均考虑由运梁车从钢栈桥通行，运输采用2台大功率、大吨位的DYLC160型运梁车（性能参数详见表2），以预制厂的道路及钢栈桥（桥面宽8m）为运梁通道。施工过程中运梁通道应及时进行维护，运梁前进行仔细地检查，确保满足运梁车的通行要求，通道纵坡不大于5%，横坡不大于3%。

表2 运梁车参数表

架桥机在要架梁的主线桥上，钢栈桥与要架主线桥间隔20cm，可将路轨直接平铺到钢栈桥上，要在钢栈桥上预留车辆通道，路轨可以铺到钢栈桥的一半，预留4米宽作为车辆通道（详见图6），运梁至架桥机下方，用架桥机起吊后，横移至架梁部位进行预制梁安装。

图6 移动预制梁至待架跨内位置

为增强梁的稳定性，防止预制梁在运输过程侧翻应根据梁高、运梁车尺寸制作运梁固定架使预制梁运输过程中，梁与运梁车结合为一体。运输过程在预制梁的两侧用手拉葫芦拉住固定于运梁车上，防止运梁过程中预制梁上下跳动影响运梁安全。固定架采用厚20mm的钢板焊成Ⅱ型，并与车体焊接牢固。

运梁车装梁时，预制梁重心应落在台车纵向中心线上，偏差不得超过20mm。预制梁落在运梁车上时，预制梁与台车支承间应垫硬木板或胶皮，以便保护预制梁混凝土和防止滑动。

为防止运输过程中因颠簸造成位移，装车后必须进行捆扎紧固。采用φ19.5毫米的钢丝绳2副，5吨手拉葫芦4只捆扎紧固。护角垫在钢丝绳与梁体接触处，保护梁体不受损伤，梁体与车体之间用硬木（枕木）支垫。

2.6 架桥机过孔

架桥机过孔前必须全面检查架桥机各部位，确认完好无故障才能准备过孔，若在上孔架设完毕后过孔，上孔预制梁必须相互连接，本文以过最大孔15米孔为例进行说明。

首先将架桥机尾支腿顶起，收回后反托，用后纵移桁车将后反托吊起前移至离中支腿约8米处，打开后反托油顶，使后反托受力后，松开中支腿总成与主梁压板连接，顶升后反托、前支腿油缸，使中支腿总成脱离主梁，用前纵移桁车吊起中支腿（附带轨道12m），主梁尽量保持在同一水平面上，启动前纵移桁车带着中支腿总成前移，直至中支腿与前支腿之间的距离达到2米长位置时停止前移（中支腿和后反托之间距离保持26米），中支腿总成就位后，下部用枕木垫实（枕木搭成井字形，最高不能超过3层）并确认其稳固，铺垫路轨使中支腿路轨保持水平，同时收回前支腿油顶和后反托油顶，直至主梁坐落在中支腿反滚轮组上，注意保持架桥机主梁处于水平状态。待主梁落实、稳定后，彻底收回前支腿并附带路轨。

2.7 架桥机安装预制构件

架桥机至架梁状态，预应力空心板长14.8m，加上车身长，约20m，两纵移桁车可直接挂钩前后端同时起吊。

运梁车将预制梁沿架桥机主梁中心线方向运至架桥机尾部（也可通过架桥机横移对准砼预制梁中心线，此时小车位于桁车梁中心位置，避免偏载），前端运到架桥机中支腿后部最近距离处（1#小车正下方）。1#、2#小车吊具位于预制梁吊装（孔）位置，捆起梁体前后端起吊预制梁。捆梁时预制梁底部与钢丝绳应上好护角，以保护梁体及钢丝绳免遭破坏，之后可起吊。待1#、2#起吊高度可以安全通过中支腿上平面时，停止起吊。同时启动1#、2#纵移桁车，同步向前纵移。安装预制梁就位可由起重小车横移、整机横移、纵移桁车微量纵移等几种动作分别调整而实现。