CN103498420B - 大型钢箱梁上岸施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及桥梁建设技术领域，尤其特别涉及一种大型钢箱梁上岸施工方法，包括：钢箱梁水上运输，使用船只对钢箱梁进行水上运输，钢箱梁通过承载木墩以及气囊放置于船只的甲板上；定位装置设置，于岸上进行地锚设置，地锚至少包括有四个；接岸码头的建设，堆建挡土墙，并自挡土墙向岸上延伸建设滑移坡道，于滑移坡道上铺设滑轨；使用气囊对钢箱梁进行上岸承托，并通过气囊将钢箱梁转运至岸上。本发明提供的大型钢箱梁上岸施工方法，对钢箱梁的起重、移运、船舶上下等作业均采用气囊实现，气囊作业应用受场地限制少，自身具有起重功能和移动运输功能，无需大型的机械设备，因此能够缩短工程周期、节省大量资金。

Description

大型钢箱梁上岸施工方法

技术领域

本发明涉及桥梁建设技术领域，更具体地说，特别涉及一种大型钢箱梁上岸施工方法。

背景技术

在大型桥梁钢箱梁吊装施工中，常常受地形和水位限制，索塔附近几段钢箱梁由驳船运输到施工现场时，无法到达桥面吊机进行垂直起吊位置，这种情况下，钢箱梁一般通过大型浮吊将钢箱梁吊起，放置于提前搭设好的栈桥平台上，再通过卷扬机拽拉至索塔附近，再利用桥面吊机垂直起吊安装。

现有技术客观局限性或者缺点：浮吊设备有一定的吃水需求，在水位较浅或者受通航限制的情况下，浮吊无法到达正常起吊位置或者无法到达桥址位置，导致钢箱梁无法正常上岸安装，另外浮吊使用费用相当昂贵，动辄上百万，施工成本巨大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大型钢箱梁上岸施工方法，以解决上述的问题。

在本发明的实施例中提供了一种大型钢箱梁上岸施工方法，包括以下步骤：

S1、钢箱梁水上运输，使用船只对钢箱梁进行水上运输，钢箱梁通过承载木墩以及气囊放置于船只的甲板上；

S2、定位装置设置，于岸上进行地锚设置，地锚至少包括有四个；

S3、接岸码头的建设，堆建挡土墙，并自挡土墙向岸上延伸建设滑移坡道，于滑移坡道上铺设滑轨；

S4、使用所述气囊对钢箱梁进行上岸承托，并通过所述气囊将钢箱梁转运至岸上。

优选地，所述步骤S2具体包括步骤：

S21、在岸上建设承台，在承台上固定两个间隔设置的牵引锚；

S22、在船只远离岸上的一侧下放生根锚，用于船只的固定；

S23、在岸上并分设于承台的两侧设置领水缆固定锚以及尾缆固定锚。

优选地，地锚由45号工字钢和枕木捆绑组成。

优选地，挡土墙的墙高为0.8m至1.2m，挡土墙的墙宽为30m至35m。

优选地，滑移坡道由钢板和砂袋组成，钢板包括两块，两块钢板间隔设置形成滑移坡道的两个侧壁，砂袋填筑于两块钢板之间。

优选地，滑移坡道的两侧喷射有混凝土并形成有防护层，防护层层厚为13cm-17cm。

优选地，牵引锚处固定设置有20t位的具有牵引作用的牵引葫芦。

优选地，气囊为圆柱形气囊，气囊长度为6m-8m，气囊的直径为1.0m至1.2m。

优选地，气囊至少包括有14个。

优选地，滑移坡道上设置有钢板，钢板为20型钢板，滑轨设置于所述钢板上。

在本发明实施例的上述方法中，钢箱梁的起重、移运、船舶上下等作业均采用气囊实现，气囊作业应用受场地限制少，自身具有起重功能和移动运输功能，无需大型的机械设备，因此能够缩短工程周期、节省大量资金。并且还具有安全高效、绿色环保、机动灵活等特点。

附图说明

图1为本发明一种实施例中钢箱梁的结构示意图；

图2为本发明一种实施例中过渡梁的结构示意图；

图3为本发明一种实施例中钢箱梁放置于船只上时的示意图；

图4为本发明第一种实施例中钢箱梁放置于船只上时的俯视图；

图5为本发明第二种实施例中钢箱梁放置于船只上时的俯视图；

图6为本发明第三种实施例中钢箱梁放置于船只上时的俯视图；

图7为本发明第一种实施例中船只与承台之间采用缆绳连接的示意图；

图8为本发明一种实施例中滑移坡道的侧视图；

图9为本发明一种实施例中滑移坡道的俯视图；

图10为本发明一种实施例中船只上岸后与滑移坡道对接的示意图；

图1至图10中部件名称与附图标记的对应关系为：

钢箱梁1、承载木墩2、气囊3、地锚4、挡土墙5、滑移坡道6、滑轨7、承台8、防护层9、过渡梁10。

具体实施方式

下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

本发明提供了一种大型钢箱梁上岸施工方法，包括步骤：S1、钢箱梁1水上运输，使用船只对钢箱梁1进行水上运输，钢箱梁1通过承载木墩2以及气囊3放置于船只的甲板上；S2、定位装置设置，于岸上进行地锚4设置，地锚4至少包括有四个；S3、接岸码头的建设，堆建挡土墙5，并自挡土墙5向岸上延伸建设滑移坡道6，于滑移坡道6上铺设滑轨7；S4、气囊承托上岸，使用气囊对钢箱梁1进行上岸承托，并通过气囊将钢箱梁1转运至岸上。

在上述方法中，本发明对重物（钢箱梁1）的起重、移运、船舶上下等作业均采用气囊3实现，气囊作业应用受场地限制少，自身具有起重功能和移动运输功能，无需大型的机械设备，因此能够缩短工程周期、节省大量资金。并且还具有安全高效、绿色环保、机动灵活等特点。

具体地，在本发明中，气囊3选用高承载力专用气囊，在本实施例中，气囊3长8米，直径1.20米，每支气囊可安全承重60t（考虑5m中压的承载力），E型、D型钢箱梁启船使用6个气囊，可承重360t；C型钢箱梁启船使用8个气囊，可承重480t。考虑到运行工作时需有接续气囊，因此增加6个轮番使用，总共配置承重气囊14只。

请参考图1，图1为本发明一种实施例中钢箱梁的结构示意图。

钢箱梁采用PK断面，梁中心线处内轮廓高3.5m，全宽为37.6m（含风嘴）。钢箱梁1具体包括有三种类型，分别为E型、D型以及C型，其规格参数请见下表。

在对各类型的钢箱梁进行水上运输时，本发明具体采用1500t级甲板驳船，该船主尺度为：总长75米，水线长73米，型宽13.3米，型深3.5米，拖船拖带至桥轴线后可利用驳船自身卷扬机平移到位。

本发明具体作业流程为：

在工程前期，首先完成气囊运行坡面的平整、临时接岸码头的堆码、地锚4的埋设等工作。

运梁驳船到达桥址（需要建造的桥梁）后，沿横桥向方向停靠船只，采用气囊启船、滑移上岸。

具体启船上岸作业流程为：

运输船布置木墩，木墩高0.75m；钢箱梁1场内上船，通过船舶运输到预定位置，抛锚生根定位；布放气囊3托举钢箱梁1，并拆除部分木墩；对过渡梁10安放就位后，钢箱梁1坐囊并滚动气囊3启船、上岸。本发明特别地采用气囊对钢箱梁1进行启船、上岸作业，能够加大程度地降低钢箱梁1上岸作业的施工难度。

请参考图2，图2为本发明一种实施例中过渡梁的结构示意图。

在桥梁建设工程前期制作过渡梁10，每根过渡梁由2根间距1.0m长12m的H400型钢上面铺设1cm钢板形成，型钢与钢板接触面按间距1m，单面焊接0.3m，实施连接处理，焊脚尺寸8mm；单根过渡梁重6.1t。

请参考图3至图6，其中，图3为本发明一种实施例中钢箱梁放置于船只上时的示意图；图4为本发明第一种实施例中钢箱梁放置于船只上时的俯视图；图5为本发明第二种实施例中钢箱梁放置于船只上时的俯视图；图6为本发明第三种实施例中钢箱梁放置于船只上时的俯视图。

在船只上进行木墩布置，从而对钢箱梁1在甲板上进行支撑。

运输船装载钢箱梁1，布置木墩具体要求如下：

1、高度：钢箱梁1上船装载总高度≤7.5m，驳船每次运输一片钢箱梁，木墩高0.75m，钢箱梁高度3.5m。

2、布墩面积：按照长江钢制船舶建造规范，设计抗压为：16t/m²，实际使用12t/m²。E型和D型钢箱梁自重按200t考虑，其最小布墩面积应为16.67m²；C型钢箱梁自重按320t考虑，最小布墩面积应为26.67m²。

3、最少布墩个数：运输船的承载木墩以2.5m×0.25m×0.25m和1.25m×0.25m×0.25m两种规格的枕木堆码（第一层以1.25m长的枕木横船向并列堆码10根；第二层以2.5m长的枕木纵船向堆码5根；第三层形式同第一层），形成3.125m²（2.5m×1.25m）的承载范围。按总面积计算，E型和D型钢箱梁布墩6个，C型钢箱梁布墩9个。

请参考图7至图9，其中，图7为本发明第一种实施例中船只与承台之间采用缆绳连接的示意图；图8为本发明一种实施例中滑移坡道的侧视图；图9为本发明一种实施例中滑移坡道的俯视图。

运输船只的现场定位要求具体如下：

一、地锚开挖、埋设

使用挖机在领水缆固定锚以及尾缆固定锚的预定位置，按3.5m×2.0m×3.5m（长宽深）尺寸开挖地锚坑，并在出缆方向的中心位置开挖一条宽约1.0m，30°～45°角度的斜向沟槽。用Φ45的双头钢缆，将长度3.5m的45号工字钢两根、0.3m×0.3m枕木4根捆扎牢实后，横向放入地锚坑，双头钢缆从出缆口带出地面；并在锚坑受力面，用4根45号工字钢竖向插入锚坑；完成上述步骤后，挖机开始回填锚坑，要求每回填1m时挖机进行夯实，逐次回填并高于地表面1.5m。

二、接岸码头及滑移基础

码头按高出水面2.5m，宽度为26.4m，码头前端设置1m挡土墙5，墙宽32.5m。北岸设置浆砌片石挡土墙，墙底纵向凿平、嵌入岩面0.2m。从码头到承台8修筑用于钢箱梁1滑移的滑移坡道6及基础，滑移坡道6的一端采用坡状结构设计，坡度为1:15，坡脚3.8°。码头侧需进行填筑，填筑边坡为1:1，上游侧边坡设置15cm厚喷射混凝土进行防护；岸侧需要进行清表，清表宽度为40m，确保钢箱梁1通过。南岸设置钢砂袋挡土墙5（江侧支立双拼工14a型钢，型钢后支立钢板、填筑砂袋，砂袋内外侧各设置15cm厚喷射混凝土进行防护。坡道按照1:10的坡度进行填筑，其余部分直接用机械压实卵石层。南北岸坡道在钢梁上岸后需要即刻挖除以避免影响后期梁段运输；南岸尽量清理至原地面标高，北岸前端20m进行清理。

三、气囊坡道要求：

1、坡道经机械压平，左右高差不大于8cm；

2、坡道表面清洁，无铁钉等尖锐突出硬物；

3、坡道的承载力达到气囊3工作压力的两倍（0.26Mpa）。

请参考图10，图10为本发明一种实施例中船只上岸后与滑移坡道对接的示意图。

牵引生根、连接施工要求如下：

1、在船上将卷扬机（5t级）定位、焊接、安装妥当，运输船舶靠岸后，安装、连接好导向滑轮（5t级）。将船舶定位缆的4根Φ26钢缆分别与对应地锚4连接，收紧系好运输船横缆、领水缆、艉缆引生根固位。

2、将牵引卷扬机（5t级）、固定缆（Φ45）、滑车组（4～5的50t级）、主牵引缆钢缆（Φ45）、走丝（Φ22）、连接环（Φ55），在吊车配合下全部归位、组装，并预紧待用。牵引卷扬机采用低速卷扬，其放缆速度为9m/min～13m/min。牵引装置梁端固定在钢箱梁岸侧临时吊点上，岸侧固定在牵引锚的预定位置上。

3、在桥板运动反方向生好两根Φ26运行控制缆，采用20t葫芦进行牵引控制。

在本发明实施例中，滑移坡道6上设置有滑移用的轨道，为两条轨道，间距23.4m，轨道顶面略高出坡道面1-2cm，确保轨道平顺，在轨道上画好刻度，滑移前涂抹黄油。

钢箱梁坐墩作业

1、钢箱梁1通过到达指定位置后，对箱梁按照设计临时支点位置布置墩4个，布置的墩采用钢支座，高度0.3m，支座采用直径800mm钢管加上下顶底钢板制作。

2、钢梁到达位置后，采用4台千斤顶（布置在前后2道横隔梁位置、紧挨小坦克）顶起钢箱梁1，安放钢支座，取走小坦克。

3、箱体就地坐墩后，与四周设置的临时锚固点进行锚固。具体地，在本实施例中，滑移坡道由钢板和砂袋组成，钢板包括有两块，两块钢板间隔设置形成滑移坡道的两个侧壁，砂袋填筑于两块钢板之间。滑移坡道的两侧喷射有混凝土并形成有防护层9，防护层9层厚为13cm-17cm（具体为15cm）。滑移坡道6上设置有钢板，钢板为20型钢板，滑轨7设置于钢板上。在滑轨7上设置小坦克，在本发明中小坦克为60t履带式移位器。

本实施例中涉及的主要技术数据及要求

滑移坡道运行坡度在小于50度时，气囊启船、上岸，力F估算：

箱体重量（Q1）按最大件320t，。

1、钢箱梁下滑力F1估算：

F1=sin50×Q1=28t

2、钢箱梁对斜面压力F2估算：

F2=cos50×Q1=319t

3、气囊相对箱体的摩擦力F3估算：

F3=F2×0.016=3.5t

4、气囊启船、上岸、调向、就位力F4估算：

F4=1.3（F1+F3）=41t

5、牵引地锚对称布置法为2个，每个地锚最大拉力为20.5t。

6、钢箱梁每个临时吊点由8套M24-10.9S高强螺栓进行连接，抗拉设计强度F_拉=8×0.8×22.5=144t，F_剪=8×5.062=40.5t≥20.5t，满足要求。

7、牵引钢缆主缆选择：按一般钢绳破断强度计算（4.5×D2，D单位为cm），直径45mm钢缆的破断力为91t，一般使用强度为45t，2根直径45mm钢缆满足安全要求。

8、走丝直径18mm钢缆的破断力为14.5t，一般使用强度为7.25t，满足安全控制的配置要求。

9、滑车组配置：按每组最大拉力41t的设计，用50t:4～5滑车组完全满足设计要求。

10、卷扬机动力配置：按5t级卷扬机80%功率和滑车组摩擦阻力校核，单股安全有效拉力为4t，合计有效拉力36t，2台5t级卷扬机满足安全牵引要求。

11、岸上牵引地牛设置，按安全抗拉50t/个，2个满足安全抗拉要求。

12、过渡梁：采用12根HW40型钢，码头到运梁船轴线位置两端简支，跨度不大于9m，取值9m，按照最不利考虑，320t作为集中力作用在跨中：最大弯矩M=（3200×9）/4=7200kNm。最大弯曲应力σ=M/W=7200kNm/（12×0.00334m³）=179MPa，满足要求。抗剪强度12×21900×125=32850000N=3285t，满足要求。最大挠度 $f=\frac{{\mathrm{Pl}}^3}{48\mathrm{EI}}=\frac{3200\×{10}^{3}N\×9^3{m}^3}{48\×12\×66900\×{10}^{-8}{m}^4\×2.05\×{10}^{11}N{/m}^2}=0.0295m,$ 满足要求。过渡梁支立在运输船轴线位置，船靠岸侧甲板基本不会产生受力，故钢梁启船上岸过程船不会发生侧倾。

13、运行控制缆拉力（南岸处于下坡状态，坡脚5.70）钢箱梁下滑力F1估算：F1=sin5.70×Q1=32t；钢箱梁对斜面压力F2估算：F2=cos5.70×Q1=319t；气囊相对箱体的摩擦力F3估算：F3=F2×0.016=5.1t；运行控制缆拉力F5估算：F5=1.3（F1-F3）=27t，满足要求。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种大型钢箱梁上岸施工方法，其特征在于，包括：

步骤1、钢箱梁水上运输，使用船只对钢箱梁进行水上运输，钢箱梁通过承载木墩以及气囊放置于船只的甲板上；

步骤2、定位装置设置，于岸上进行地锚设置，所述地锚至少包括有四个；

步骤3、接岸码头的建设，堆建挡土墙，并自所述挡土墙向岸上延伸建设滑移坡道，于所述滑移坡道上铺设滑轨；所述滑移坡道由钢板和砂袋组成，所述钢板包括两块，两块所述钢板间隔设置形成滑移坡道的两个侧壁，所述砂袋填筑于两块所述钢板之间；所述滑移坡道的两侧喷射有混凝土并形成有防护层；所述滑移坡道上设置有钢板，所述滑轨设置于所述钢板上；

步骤4、使用所述气囊对钢箱梁进行上岸承托，并通过所述气囊将钢箱梁转运至岸上。

2.根据权利要求1所述的大型钢箱梁上岸施工方法，其特征在于，所述步骤2具体包括：

步骤21、在岸上建设承台，在所述承台上固定两个间隔设置的牵引锚；

步骤22、在船只远离岸上的一侧下放生根锚，用于船只的固定；

步骤23、在岸上并分设于承台的两侧设置领水缆固定锚以及尾缆固定锚。

3.根据权利要求2所述的大型钢箱梁上岸施工方法，其特征在于，所述地锚由45号工字钢和枕木捆绑组成。

4.根据权利要求1所述的大型钢箱梁上岸施工方法，其特征在于，所述挡土墙的墙高为0.8m至1.2m，所述挡土墙的墙宽为30m至35m。

5.根据权利要求1所述的大型钢箱梁上岸施工方法，其特征在于，所述防护层层厚为13cm-17cm。

6.根据权利要求2所述的大型钢箱梁上岸施工方法，其特征在于，所述牵引锚处固定设置有20t位的具有牵引作用的牵引葫芦。

7.根据权利要求1至6任一项所述的大型钢箱梁上岸施工方法，其特征在于，所述气囊为圆柱形气囊，所述气囊长度为6m-8m，所述气囊的直径为1.0m至1.2m。

8.根据权利要求7所述的大型钢箱梁上岸施工方法，其特征在于，所述气囊至少包括有14个。