[浙江]特大型跨海悬索桥液压缆载吊机自动行走施工工法

1、悬索桥液压缆载吊机自动行走施工工法卢伟 龙勇 肖安斌 姜友荣 熊杰四川公路桥梁建设集团有限公司、中国五冶集团有限公司1 前言随着国家经济的发展，高速公路不断延伸，更多更大跨的桥梁，等待我们兴建,桥梁建设的新技术、新材料、新工艺，需要我们去开发。悬索桥是特大跨径桥梁的主要形式之一，其以造型优美，跨越能力大等特点而深受青睐。主梁吊装是悬索桥施工最重要的环节之一，而主梁吊装则普遍使用液压缆载吊机。国内已建成的悬索桥多采用英国进口的缆载吊机进行主梁吊装，缆载吊机行走需要借助索股千斤顶牵引，夹缆装置需人工进行固定，施工效率不高、自动化程度不强，且由于无自主知识产权，施工成本较高。依托舟山西堠门大桥、四川

2、南溪长江大桥项目，我们开发了一套全新的具有自主知识产权的带自动夹缆装置，依靠自身动力自行走的液压缆载吊机，填补了国内相关领域的空白。本工法为悬索桥液压缆载行走系统施工提供了一种自动化、标准化的施工方法，大大提升了缆载吊机的行走效率和悬索桥钢箱梁吊装施工效率。2 工法特点2.1本工法创造性地设计出一套液压驱动、模块的夹缆装置与新型步履式自动行走系统。抗滑能力强、缆径适应范围大，解决了缆载吊机自动行走技术难题。2.2本工法有别于传统行走工法，不需要提供额外牵引。实现了缆载吊机的自行走，达到10m/h的缆上行走速度，大大超过目前其他液压缆载吊机行走速度，相关技术属国内首创。2.3缆载吊机在主缆水平夹

3、角小于20时吊装钢箱梁和缆载吊机在非吊重状态自行走上坡角度小于26时，只需要使用自动夹缆机构就能满足整机的抗滑要求。2.4本工法施工使用所有的设备、液压系统具有模块化、自动化、适应性强的特点。整机具有抗滑能力强、缆径适应范围大的特点。3 适用范围适用于悬索桥主梁吊装施工，行走机构跨越索夹能力：1700m长400mm高，满足跨越不同形式索夹需求。4 工艺原理行走系统主要由行走架、端梁、行桁连接轴、夹缆装置、前后支腿、支腿支撑、行走架支撑、上下侧滚轮、聚四氟乙烯滑块、行走油缸、升降油缸等组成。在缆载吊机吊装钢箱梁时，行走系统通过液压油缸驱动的四套夹缆装置夹紧主缆实现缆载吊机的定点提升，当吊重重量大

4、时或在整部缆载吊机液压系统处于停止工作状态时，由人工拧紧每对可拆卸的手动抱夹和止动块抱紧主缆来增加整部吊机的抗滑力，防止吊机沿主缆方向下滑。缆载吊机在缆上的行走主要通过改变四套夹缆装置的松紧状态和安装于前后支腿上的升降油缸和行走架上的行走油缸的交替伸缩来完成。整部缆载吊机在主缆上的行走距离由悬索桥索夹位置和缆载吊机的初始位置决定，在使用前要根据具体的工况制定正确安全的行走方案。5 施工工艺流程及操作要点液压式缆载吊机行走系统自行走施工工法是解决缆载吊机行走的一种经济、高效的施工方法。缆载吊机总体构造见图5。图5 缆载吊机总体构造图5.1施工工艺流程图5.1 缆载吊机自行走施工工艺流程图5.2操

5、作要点5.2.1 行走前的准备（图5.2.1）1、外侧支腿支撑和内侧的行走架支撑都压紧在主缆上。2、四套夹缆装置抱紧主缆，液压油缸处于保压状态。3、行走油缸根据跨越索夹的需要设定好行程后处于伸出状态，行走油缸最大行程为4000mm。 图5.2.1 缆载吊机自行走步骤一5.2.2 行走架及缆机主体前移（图5.2.2）1、行走系统外侧两套夹缆装置继续处于保压状态夹紧主缆。内侧夹缆装置松开主缆。2、升降油缸的活塞杆端不动以外侧的支腿支撑为承载体。顶升升降油缸的缸筒部分行程为395mm,从而带动行走架、内侧行走架支撑及夹缆装置、端梁、支腿外套筒、主桁架等上升395mm。3、待升降油缸顶升到位后，行走油

6、缸活塞杆端不动，以端梁为承载体根据设定好的行程收缩缸筒部分，从而使行走架及缆机主体沿主缆轴线方向上前进到合适位置。图5.2.2 缆载吊机自行走步骤二5.2.3 行走架及缆机主体就位下放（图5.2.3）1、待行走油缸缸筒部分收缩到位后，升降油缸活塞杆端不动，以外侧支腿支撑作为承载体收缩缸筒部分下降395mm；使内侧行走架支撑座压紧在主缆上。2、待升降油缸缸筒部分下降到位后，内侧夹缆装置夹紧主缆后处于保压状态。 图5.2.3 缆载吊机自行走步骤三 端梁及外侧支腿前移（图5.2.4）1、行走系统内侧夹缆装置夹紧主缆，外侧夹缆装置松开主缆。升降油缸缸筒部分不动提升活塞杆部分，行程为395mm,从而带动

7、两侧支腿及夹缆装置等上升395mm。2、待升降油缸顶收缩到位后，行走油缸缸筒部分不动，以端梁为承载体根据设定好的行程伸长活塞杆，从而使端梁、外侧支腿、支腿支撑及其夹缆装置等沿主缆轴线方向上前进到合适位置。图5.2.4缆载吊机自行走步骤四5.2.5 端梁及外侧支腿就位下放1、待行走油缸到达设定好行程后，升降油缸缸筒部分不动以支腿外套筒为承载体顶出活塞杆部分，直到支腿支撑完全压紧主缆。2、外侧两套夹缆装置抱紧主缆处于保压状态。此时吊机每侧都有四套夹缆装置共同抗滑，缆载吊机进入下一个行走循环或进行吊装作业。 6 劳动力、材料与设备 行走系统主要人员配置表 表6-1编号工种名称数 量备 注1指挥22缆

8、载吊机操作手153起重工384普工45 行走系统主要材料与设备表 表6-2编号名称规格、型号数量单位1升降油缸GGK1-220/140-1585-8004台2夹紧油缸GGK1-100/63-1060-6308台3行走油缸GGK1-200/110-4725-40002台4行走架支承座Q345B1112kg5支腿支承座 Q345B1060kg6行走架部分Q345B6475kg7滑动端梁Q345B4059kg8支腿支撑Q345B2315kg9夹缆装置Q345B600kg7 质量控制7.1 结构设计缆载吊机行走系统设计对夹缆装置、行走架和端梁等细部结构进行了分析计算，同时对油缸夹紧力、推力和稳定性进行

9、了验算，符合结构起重机设计规范（GB/T3811-2008）、钢结构设计规范（GB50017-2003）的要求。7.2 质量控制7.2.1 缆载吊机行走系统的加工及安装质量，参照机械设备安装工程施工及验收通用规范（GB50231-2009）中有关规定执行。7.2.2 主桁架行走到抱夹位置附近时：测量报夹端部与索夹的距离，报告操作人员，操作人员根据两边距离情况纠偏调整。7.2.3 夹缆力的大小严格按照设计要求进行控制，防止夹缆装置过松与主缆发生相对滑动，防止夹缆装置过紧损伤主缆。7.2.4 行走过程中对上下游支腿支撑在主缆上的相对位置进行严密观测，确保行走系统同步。8 施工安全措施8.1施工现场

10、技术负责人，应当向参加施工的工程船舶、水上工作人员、潜水员进行水上或水下施工安全技术措施（书面）交底，进行“三级”安全教育。8.2缆载吊机行走施工的作业人员，必须严格执行安全操作技术规程，杜绝违章指挥、违章作业、违反劳动纪律的“三违”现象。8.3遇风力超过6级以上大风时应停止高处作业，超过10级以上大风时安装抗风拉杆，使主桁架中心面与水平面垂直，防止主桁架整体绕铰接点转动，使主桁架与两侧的行走系统一起抗风。8.4行走过程中专人观察该位置油管及控制电线与其他机构件是否有干涉并及时处理，发生异常情况时立即报告，停机处理。8.5行走过程中观察缆载吊机是否与索夹及固定猫道钢丝绳发生碰擦，并向操作人员报

11、告，如果是猫道固定钢丝绳干涉，则指挥作业人员拆除钢丝绳。8.6泵站观察人员负责观察该边泵站和油缸及油管是否有漏油情况，若发现任何情况，立即报告并停机。8.7缆载吊机应配备必要的救生设施和消防器材。8.8缆载吊机施工平台安全可靠。严格缆载吊机执行程序，定期做好维修、维护。险要位置铺挂安全网。9 环保措施9.1施工应依据中华人民共和国环境保护法防治因施工对环境的污染，施工组织设计中应有防治噪声、固体废物和废水等污染环境的有效措施。9.2施工现场应建立环境保护管理体系，责任落实到人，并保证有效运行。9.3定期对职工进行环保法规知识培训考核。9.4施工期间产生的生活垃圾，必须统一回收进行处理。9.5缆

12、载吊机现场存放油料，必须对油桶进行防渗漏处理，储存和使用都要采取措施，防止油料泄漏，污染土壤水体。10 综合经济、社会效益10.1本工法在施工过程中能减少施工人员，提高工作效率，节约工期。10.2本工法在宜泸高速公路南溪长江大桥建设过程中安全、稳定可靠，施工优质高效，降低能耗，节省建设资金81万元，经济效益显著。10.3南溪长江大桥是国家高速公路网成渝环线宜泸高速公路上的一座特大型桥梁，本工法应用在该桥钢箱梁吊装施工中，为其如期建成通车，提供了坚实的保证。通车后为成渝经济圈，特别是川南与重庆地区间的经济与人员交流，提供了便捷通道，取得了很好的经济社会效益。11 工程实例南溪长江大桥从2011年10月中旬开始进行缆载吊机拼装，于2011年11月中旬完成缆载吊机拼装以及缆载吊机缆上行走试验和荷载试验。该桥从2011年12月3日进行首段钢箱梁吊装存梁施工，2011年1月6日正式开始钢箱梁吊装，于2012年2月21日完成所有钢箱梁吊装施工。大桥采用缆载吊机设计参数如下：11.1提升