2004年度施工技术总结
大连30万吨级原油码头钢栈桥工程成套施工技术
大连30万吨级原油码头钢栈桥工程成套
施工技术
【内容提要】：介绍了工程施工放样，工厂制作，现场组对，整体安装架设及钢管砼灌注，桥面施工等全过程。
【关键词】：全焊系杆拱桥 分段组立 整体架设 接力泵送
1、工程概况
栈桥结构、形式：大连30万吨原油码头钢栈桥为五跨钢管混凝土拱桥连续布置，单跨径108米，矢高18米，矢跨比1/6，拱轴线为二次抛物线，两拱肋轴线间距9.8米，拱肋上下弦管采用ф800×12mm钢管，弦管轴线距离为2米，腹杆截面为ф245×10mm钢管，桥面由系杆、横梁、纵梁、及X连接系组成，系杆为1.1米高箱形梁，端横梁高1.6米，为箱梁，中横梁为工字型截面梁高0.9米，均与系杆焊接，纵梁连接系均为焊接H型钢。工程所用钢材均为Q345D。拉索间距为5.3米，采用ф37×7高强钢丝热挤双层PE护套防护，表面采用桔红色与钢管拱颜色一致，吊杆护管做热镀锌处理，桥面采用预制混凝土板，现浇整体桥面。
2、工程主要特点
2.1采用电脑放样、人工放样相结合，保证钢管拱肋线型美观并符合设计要求； 2.2采用钢拱肋平面拼装、分三段进行横撑及K撑安装、三段整体合拢技术； 2.3采用可拆装支架技术； 2.4采用钢栈桥整体滑移技术； 2.5采用吊装横梁进行吊装技术；
2.6采用浮吊浮重航行近2.5海里架设技术； 2.7采用多级泵送钢管混凝土技术。 3.施工方案
3.1总体施工方案
由于施工工作量大，工艺复杂，工序繁琐，为了尽量缩短陆上施工工期，给后续海上吊装争取时间，栈桥整体拼装采用系杆整体拼装、钢拱肋分三段直接吊装合拢的方案。施工过程进行平行作业，如场地平面布置图。即在钢拱肋整体拼装大样平台上进行第三跨栈桥钢拱肋拼装的同时，在钢拱肋分段组立胎架上进行第二跨栈桥钢拱肋分段组对，在栈桥整体合拢支架上进行第一跨栈桥钢拱肋整体合拢，栈桥整体合拢后，滑移至码头前沿，采用浮吊吊装航行2.5海里后进行整体架设。
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中心线钢拱肋分段组立场地钢拱肋整体拼装放大基础墩整体轨道梁栈桥整体合拢栈桥存放
图1场地平面布置图
3.2施工准备
3.2.1根据电脑放样进行了钢拱肋大样平台的搭设，采用在混凝土支墩上满铺δ16×1600×6000钢板，确保无沉降。结合电脑放样进行人工放样，并用彩笔、冲子做好标记，然后为便于钢拱焊接，底部用工20、工25工字钢起高500㎜左右，并用水准仪找平（如图1）。
图2 拱肋拼装平台
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3.2.2钢拱肋分段拼装胎架基础采用混凝土预埋钢板的形式，用军用支墩做下部支撑，上部采用工20工字钢作为靠架，并在与主拱肋接触点处用δ12钢板压成圆弧做靠托。用经纬仪、全站仪进行精度及位置控制，确保胎架准确可靠（如图２）。
3.2.3整体合拢胎架分桥面系控制及上、下弦管接口控制两部分。桥面系控制主要靠系杆尺寸保证，因此为保证系杆组对，做系杆组对临时支墩，支墩按照图纸要求起拱（如图３），系杆接口位置如图。端系杆处设置放大基础4m×4m×3m，上下弦接口位于6#、7#吊索处，此处用φ
219、φ210钢管做18米高大支架，基础采用予埋钢板，上部搭工作平台，工作平台用I20工字钢连接，在其两侧焊500mm高φ60钢管用于固定脚手架，下部做可拆装支架，便于栈桥整体滑移。
3.2.4由整体合拢胎架至码头前沿做整体轨道梁基础，每隔400㎜做δ12×400×600预埋件并铺设通长QU100钢轨，使钢轨固定与预埋件上。
3.3具体施工方案 3.3.1杆件制作
3.3.1.1钢栈桥各杆件按大样尺寸进行分段，与钢材生产厂家订购双定尺料，号料、下料要严格按技术交底书进行，采用半自动切割机下料，分类堆放。
3.3.1.2拱肋钢管采用卷板机卷制，椭圆度偏差控制在1mm以内，钢管的焊接方法选用双面自动焊接，单节制作完成后，再按照平面大样将每4~5节单节预制成单元，环缝的对接在转胎上进行，这样可尽量采用平焊，避免难度较大的立焊和仰焊，可有效保证焊接质量。箱形梁是由上、下盖板、隔板，两侧腹板组成的焊接结构，以上盖板作为基准，分别放出腹板、隔板组装线。先定位隔板，后定位腹板，将隔板施焊后再组装盖板，为防止结构变形，组装焊接时注意施焊先后顺序，若达不到要求需进行矫形，采用机械矫形和火焰矫形。纵梁与横梁均为H型钢，在组装胎具上进行拼装，采用C02气体保护焊打底，手工电弧焊盖面。对接缝处焊缝质量要求为一级并100%做超声波探伤和10%X射线探伤，角焊缝要求二级并100%超声波探伤。进行喷砂除锈，并涂刷底漆。
3.3.1.3钢管拱肋平面拼装及桥面系整体组对
每跨栈桥钢管拱分左右两单片在拼装平台上按大样进行拼装，每个单片是按抛物线形状取折点形成的，拼装前要将各个接口放样，做相贯线样板，经防腐处理后的钢管按样板进行下料，然后在大样平台上班由中间同时向两端组对，钢管组对时要注意控制错边量，要求小于1mm。单片拱肋拼装时，合理分为三段预留接口，每段重量均在20吨以下，主拱肋拼装焊接完成后安装吊索护管和腹杆。桥面系杆件整体组对与钢管拱肋整体拼装是同时进行
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的，在系杆大样支墩上（如图4）由中心向两侧组拼，系杆对口下料时预先在对接的系杆上放好尺寸线，再进行切割作业，确保切口平整。组对系杆时采用轴肋挂环，挂倒链调整焊口间隙，间隙应控制在9㎜左右，也可用梭子调整。焊接采用两侧腹板对称焊后进行下盖板仰焊及上盖板仰焊。组装系杆的同时安装端横梁、横梁及纵梁，同时检查系杆及吊索孔处相对尺寸。最后进行中间漆涂装。
3.3.1.4主拱肋的分段组对
用两台25吨汽车吊将分段的单片拱肋吊至组装胎架上（如图3），并靠在胎模上，用导链拉住，用经纬仪、水平仪等按照预先设置的基准点进行调整，使两片拱肋的相对位置及标高符合要求，再用导链固定，进行横撑、K撑的安装。横撑、K撑先在小平台上按1：1放样，切割各接口处的相贯线，然后进行平面拼装，长度方向预留30㎜左右进行安装研口。每段施焊后进行第一遍中间漆及桔红高光面漆施。最后将吊索穿到吊索孔中，以待整体合拢。
3.3.1.5钢拱桥整体合拢
钢拱桥整体合拢是在整体组装胎架上进行如图4，采用两台135吨汽车吊先将主拱肋中间段起升到20m高的组装胎架中间，经纬仪从两侧同时控制中心对正后摘钩，再吊装其中一边段，先在18米高工作平台上调整边段与中间段接口，并点焊固定，再调节拱脚尺寸并施焊。同样方法吊装另一边段。然后在四个工作平台四周分别搭设安全网围护，由焊工进行钢拱肋对接口焊接，由铆工进行吊点处加固板安装。
图3 分段拼装胎架示意图
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图4 整体合拢胎架示意图
3.3.1.6 钢栈桥整体滑移
钢栈桥整体合拢后拆掉工作平台上脚手架及安全网，并将脚手架固定在平台上，在栈桥两端系杆支点处用四台200吨液压千斤顶进行顶升。当顶升超过轨道梁基础200㎜后，焊接端横梁底部焊缝，并铺设轨道。制作栈桥滑移用的滑靴，将四氟板安装在滑靴内放到钢轨上，然后将栈桥落到滑靴上，在栈桥端系杆上各焊一个鼻环，带上钢丝绳，另一端挂到码头边带缆桩或事先设置的地锚上，因胎架需反复利用，将支架底脚处做成可拆卸型，在桥面上铺设钢轨，安装四氟滑板，使支架落在钢轨上，栈桥滑移时支架底脚处与钢轨相对滑移使支架在无支撑状态时保持稳定，然后栈桥两端各用一台卷扬机进行拖拉。待栈桥滑移出整体组装支架范围后再安装支架底脚。并调整支架，准备下一跨栈桥合拢。栈桥一直拖至码头前沿存放支墩上。 3.3.2海上吊装架设 3.3.2.1 吊装准备 a.吊装横梁
由于栈桥为整体柔性结构吊点处只能受竖向力，因此只有采用吊装横梁进行吊装。吊装横梁由大连理工设计院设计，总长37.1米，主梁宽908米，采用钢箱梁及钢管框架结构/由于栈桥轴向两侧重量不完全对称，因此横梁上对应吊点设小平衡梁，吊点处做吊装托梁，托梁内安装胶垫。主吊索选用φ95㎜无接头绳索，小吊索选用φ56浇注索具，安全系数均为6以上。横梁通过主吊索挂在浮吊主钩上，栈桥通过吊装托梁及φ56浇注索具挂到小平衡梁上，吊装横梁包括索具总重接近100吨。如吊具示意图（4）。
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图5
吊具示意图
b.浮吊选用
栈桥自重440吨，吊装横梁重约100吨，吊装时需在栈桥上加一些辅助装置，如操作平台等，总重达到550吨。栈桥矢高18米，吊装横梁高7米，总高度为25米。经过多方考证最终选用900吨BH108号浮吊，总长102.35米，宽35米，主钩高78米总重8364吨，可自航，旋转塔可通过变幅使物体就位，完全能够满足海上吊装栈桥行走的需要。 c.为防止吊装时吊点处拱肋受挤压变形，在拱肋吊点处焊一块补强板且进行塞焊。 d.栈桥吊点下方系杆上，靠浮吊侧焊两个带缆环，用于浮吊行走时固定栈桥，确保栈桥稳定。
e.在拱肋吊点处搭设摘、挂钩作业平台。由系杆以上搭设4×4×13米，距吊点下方1米处铺设跳板并固定，四周用脚手架搭设围栏。
f.栈桥就位位置设带缆鼓，鼓重70吨，位于栈桥墩前20米处便于浮吊定位。
g.清理工作船码头港池及航道，保证港池及300米航道无障碍物，且设施工标志鼓，第一跨钢栈桥位于引堤和13号墩之间，第二跨桥位于12号墩和11号墩之间，
三、
四、五跨桥分别位于11号墩、10号墩、5号墩之间，由岸边向海中连续排列。因此第一跨桥就位时，
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要在靠引堤侧设置2~3个界标，防止浮吊搁浅。
h.准备吊装用各种材料及工具：对讲机、滑子、撬棍、防撞木方、木板（2米左右）及大绳等。
i.对五跨钢栈桥吊装做工程保险，由于栈桥过长且太重，无法用驳船装运，只能采取浮吊吊栈桥行走，属于大件海上吊装，由有关部门监督实施。
j.吊装前应向气象预报部门咨询天气情况，浮吊船作业条件应限制在风速8m/min以下，无雾视线良好，涌浪在0.5米以下。
k.办理浮吊入港手续，引航手续。由于航道为弧形，总在转弯，因此与轮驳公司协调2600马力以上全回转港作拖轮，以备在航行及就位时随时顶推、拖拉。
l.用16T汽车吊将φ95主索具安装到吊装横梁上，并安装φ56浇注索具及托梁等。 m.栈桥在新港工作船码头施工并贮存，由于浮吊吊距有限，因此将第一跨栈桥滑移至码头边以待吊装。栈桥中心距岸边不大于9米。 3.3.3.2整体吊装
a.浮吊及于其配合吊装的引航船、工作船、拖轮等沿吊装行走航道试航，工作内容包括：驱赶渔船、适应航道、拖轮顶推拖拉、浮吊就位带缆演习等，并详细记录各工作时间，作为正式吊装参考。
b.选择适合浮吊工作的天气，结合潮汐情况，当工作船码头港池绝对水深为5米时，船尾对准栈桥就位，先用8吨汽车吊将根φ95无接头主索具吊起，再用浮吊上拖拉绞车拉到主吊钩上，主钩起钩。浮吊通过变幅等手段调整吊装横梁位置，使小托梁由外侧缓慢靠近吊点，然后主钩停止，施工人员攀上作业平台开始挂钩。如起吊示意图。
c.浮吊航行前方有一条引航船，引航船负责驱赶其它船只，全回转港作拖轮受船长直接领导在弧形航道上随时顶推或拖拉。航道范围内进行封航，否则浮吊吊着一个120米长的栈桥航行遇到来自大船的涌浪或受其他船只影响，发生后果将不堪设想。
d.浮吊到达现场后，由于征海范围只有400米，达不到浮吊需要的500米作业范围。浮吊虽能自航，但无法进行抛锚后旋转，因此只能在快到5#墩时开始旋转横推，又因此处水流太大，只有靠两台全回转拖轮协助顶推，等到达引堤与13号墩时抛200m后锚，然后船尾缓缓靠近就位位置，两条工作船及四条小船分两班进行带缆，使浮吊就位。如图6栈桥就位平面图。
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图6 起吊示意图
图7 栈桥就位平面图
e.浮吊一边落主钩，一边通过旋转塔和变幅调整栈桥位置，使栈桥一端先靠紧引堤墩上事先准备好的200㎜木方及木板，然后慢慢落钩，当距地面只有40—50mm时，两端同时用滑子反复调整栈桥，使其准确就位，偏差控制在10mm以内，落主钩，放下栈桥。
f.栈桥就位后主钩慢慢落下，当小托梁脱离吊点时进行摘钩，摘钩时先拆除倒链处的销轴并将销轴固定于倒链上，以防滑落丢失。然后慢慢放松倒链，使托梁与拱肋安全分开，当确认吊装横梁确实脱开栈桥时，浮吊开始起主钩，把拖拉绞车的拖拉绳挂到吊装横梁上并拉紧，
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防止返航时吊装横梁左右摇摆，与此同时，第二跨栈桥已滑移至码头前沿吊装范围内。
4.钢管砼泵送
钢管砼采用商品砼，为防止泵送过程重出现问题，造成泵送不及时，要求混凝土缓凝时间为10小时以上。由于施工现场仅有引堤一条通道，宽度为3.5米，且栈桥也不允许过车。因此大胆采用多级泵送方法进行第
二、
三、
四、五跨桥的混凝土泵送。先在每跨栈桥两端拱肋处2米左右选择适合泵送砼的角度切割砼输送孔，并安装截至阀，灌注顺序为一侧下弦管，另一侧下弦管、上弦管。第一跨栈桥泵送时在引堤墩放置两台地泵，两台地泵同时泵送一下弦管，其中一台地泵与砼输送车连接到13号墩同一下弦管另一端。砼输送车轮流给地泵输送砼。当砼从栈桥拱肋上端排气孔喷出时，用大锤将截止阀法兰打下去，封闭砼输送孔，将输送管改到另一下弦管上，连续泵送直到四根钢管砼全部泵送完毕。第二跨桥钢管砼泵送时，在引堤墩放置一台地泵，在13号墩用人工推进去两台地泵，这两台地泵按第一跨桥砼泵送时连接方法进行连接。这时，砼输送车只能给引堤墩地泵输送砼，而引堤墩地泵通过砼输送管往13＃墩上的两台地泵轮流输送砼。第三跨桥输送时，只将13＃墩上的两台地泵推倒12号墩上即可。第四跨栈桥泵送时，将12＃墩上两台地泵推倒11号墩上在加上一台地泵做接力泵。第五跨栈桥砼泵送时，在将11＃墩上两台地泵推到10号墩上，12号墩上的地泵不动继续做接力泵，就这样五跨栈桥钢管砼泵送顺利结束。
5.桥面混凝土施工
栈桥人行道宽3.5米，位于纵梁及横梁位置，采用预制混凝土板铺设，纵梁及横梁形成方格网状，下面就是深几十米的大海，给施工带来很大困难，为便于安装现场根据纵梁及横梁间距做运输小车，安装预制板，最后在预制板上浇注7cm C30混凝土，人工振捣，抹平压光并拉毛，塑料覆盖养生。
6.结束语
国内对钢管拱桥施工已有成熟工艺，但五跨大跨度钢管拱桥连续施工整体海上架设还属首例，在工期短，质量要求高，施工难度大的情况下，项目部打破旧观念，首次采用将拱肋分三段在桥面系上整体吊装合拢，首次采用900吨浮吊直接吊栈桥航行2.5海里后架设，首次采用多级泵送钢管混凝土的方案顺利完成了栈桥工程施工，为同类工程积累了丰富经验。
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