55m大型箱梁场内出运工艺

摘要：本文介绍了中国石油唐山液化天然气项目码头工程（栈桥工程）大型箱梁预制后利用千斤顶顶升，多钢轮组横纵移台车轨道运输、吊装出运工艺要点及主要难点的操作方法。

关键词：千斤顶顶升；横移；纵移；吊装出运

Abstract：This paper introduces the China petroleum tangshan LNG project wharf engineering (trestle bridge engineering) large precast box after one thousand jins rise by specialists, steel wheel set transverse longitudinal shift car rail transportation, shipment of lifting the important technological points and main difficulties in the operation method.

Keywords: one thousand jins rise specialists; Transverse; Longitudinal shift; Lifting shipment

中图分类号：U448文献标识码： A 文章编号：

引言 随着现代港口建设向深水型大吨位码头发展，码头前沿与陆地距离越来越远，连接栈桥越来越长，栈桥墩台跨度越来越大，预应力箱梁也越做越大。为加快工程施工进度，减少风浪对施工的影响，大多采用预制安装工艺，因此大型箱梁的出运成为码头顺利施工的关键因素。本文结合工程实际，认真总结此类大型箱梁利用千斤顶顶升轨道台车运输吊装出运的施工工艺，为今后类似构件的出运提供一种思路。

工程概况

中国石油唐山液化天然气项目总投资超过100亿元，2011年3月23日在曹妃甸开工建设。工程由接收站、卸船码头和输气管线三部分组成，分两期建设。其中一期建设规模为350万吨／年，设计供气能力为48亿立方米／年。主要接收来自澳大利亚、卡塔尔等国家的液化天然气资源，输气主干线与永唐秦输气管网相连。项目建成后，将为华北地区增加一个新的可靠供气气源，对于充分发挥唐山区位优势，加快建立完整的液化天然气产业链，推动地方经济社会发展，具有十分重要的意义。 中国石油唐山液化天然气项目码头工程(简称LNG码头)总长度410米，采用“蝶”形墩台式布置形式，栈桥全长1899米，桥体采用后张法装配式预应力混凝土简支箱形梁结构，标准单跨为55米。预制、安装箱梁132件，其中55米长的120件，重达420吨。其结构形式是单箱单室等高度简支箱梁，梁端底板及腹板局部向内侧加厚。箱梁底宽1.2m，顶宽3m及3.25m两种，梁高3m，底板厚40~60cm，顶板厚25cm，腹板厚25~40cm，整孔箱梁梁长为54.9m。梁体采用C50F350高性能混凝土（掺硅粉）。

箱梁结构图：

图155m箱梁立面图（半跨）

图2箱梁结构图 单位：mm

第二章 预制场总平面布置

该预制场位于天津港南疆石化小区院内，宽12m、纵深长197m的纵移道布置在预制场中部，根据箱梁尺寸只能选择纵移道东侧作为箱梁预制区，结合工程进度要求及预制工艺要求，箱梁底胎布置为2条生产线，每条生产线为5组，每组4榀，共计40个底胎。根据箱梁起吊点位置，设置箱梁横移轨道2道，每道采用双轨道，并配置多钢轮组横移台车2套。纵移轨道采用四轨道运行，并配置多钢轮组纵移台车1套。箱梁移动动力采用卷扬机牵引。

图3 预制场总平面布置图

第三章 牵引系统

牵引系统分为横向牵引系统和纵向牵引系统。横向牵引系统采用变频式卷扬机2台及钢丝绳、地锚等组成，型号必须一致，以保证工作同步；纵向牵引系统采用变频式卷扬机1台及钢丝绳、地锚等组成。按照牵引力及牵引速度确定卷扬机、地锚、钢丝绳的规格。

3.1牵引力计算及卷扬机的选型

① 荷载确定

单个箱梁的最大重量：420t

横移车重量：34t

纵移车重量：104t

② 纵、横移车水平滚动摩擦系数

根据《港口工程施工手册》上册226页表2-5-8，取小轮车与钢轨之间（无球轴承）的滚动摩擦系数µ=0.021

③ 确定重载横移车所需的牵引力力

F横=K1×K2×W×µ=1.1×1.0×（420+34）×0.021=10.49（t）

式中：F横—重载横移车所需的牵引力

K1—动力系数

K2—起动系数

W—重载横移车总重

µ—滚动摩擦系数

横移车采用2台8t的交流变频式卷扬机牵引。

④纵移车牵引所需牵引力

F牵= K1×K2×W’×µ=1.1×1.0×（420+34+104）×0.021=12.89t

式中：F牵—重载纵移车牵引所需的牵引力

K1—动力系数

K2—起动系数

W’—重载纵移车总重

µ—滚动摩擦系数

纵移车采用1台15t的交流变频式卷扬机牵引。

3.2钢丝绳的选型

①、横移车牵引钢丝绳

安全负荷：10.49t

破断拉力：10.49×3.5（安全系数）=36.715t

经查表选用：D=17.5mm，6×37，公称强度1850Mpa，约合20.6t的钢丝绳两条使用。

②、纵移车牵引钢丝绳

安全负荷：12.89t

破断拉力：12.89×3.5（安全系数）=45.115t

经查表选用：D=28mm，6×37，公称强度1850Mpa，约合54.45t的钢丝绳一条使用。

3.3场内运输设备配置表

场内运输设备配置表 表3-3

第四章起吊装船系统

箱梁采用四点直接吊装，梁顶面上预埋吊耳板，穿钢销固定钢丝绳工艺。

4.1、梁的吊装核算

a、预应力钢筋合力点距梁底经计算为50cm

h0=300-50=250cm（梁高3.0m）

b、此梁承担弯矩计算

ξ=ASfy/fcbh0=183.48×12600/（235×300×250）=0.131

As=αs=（1-（1-ξ）2）/2=0.1224

梁承担弯矩设计值：

M=αsfcbh02=0.1224×235×300×2502=5393.25t-m

梁自重产生弯矩标准值：

梁重按420t考虑，420t/55=7.64t/m

M自=0.125×7.64×542=2784.78t-m

如自重分项系数取1.2，吊装时（船上）取1.3动力系数

则此梁承担外荷产生的弯矩设计值：

M外=5393.25-2784.78×1.2×1.3=1049.0t-m

外荷产生弯矩设计值计算:

420/4=105t 斜·sin52°=420/4，斜杆=133.25t

水平力=133.25×cos52°=82t

外荷产生的跨中弯矩设计值：

M外=2根×82×3.0×1.2×1.3=768t-m

注：此数据中的3.0为吊耳板孔中心至梁的中和轴的距离，实际中和轴应距梁顶1.2～1.3m左右，吊耳板中心至梁顶0.4m左右，取3.0m为力矩，只是最大的估算。

通过以上计算，可以看出，在自重荷载包括外荷载的数值均取到1.56倍值进行计算，仍能富裕1049.0-768=281t-m的弯矩。

故：箱梁直接采用四点起吊方案理论上可行。

另外，钢丝绳的拉力标准值=133.25t。

4.2钢丝绳的选型

钢丝绳选用值=133.25×2（双用）×0.8（双用系数）×5（安全系数）=1066t

经查表选用D=112mm，8×61（AB）-IWR型钢丝绳长度82.5m

4.3起吊设备配置表

起吊设备配置表表4.3

第五章 出运流程及操作要点

5.1、施工流程

5.2、操作要点

从场地平面布置图及箱梁出运流程图可知，箱梁的出运分五个步骤，即：箱梁场内顶升箱梁场内横移横移车上纵移车纵移到码头前沿 500t固定旋转吊装船载横移车的纵移车回程

5.2.1场内顶升

箱梁场内顶升采用千斤顶顶升方案，就是将底胎上达到设计强度的箱梁在预留的顶升槽内，用4个千斤顶同步顶起箱梁50mm。顶升千斤顶顶升最大吨位200t，行程350mm。具体操作如下：

① 清理吊孔和顶升槽，保证与千斤顶接触面无焊瘤、棱角及尖锐物等，表面干净、光滑、平整。

② 千斤顶使用前应擦拭干净，并应检查各部件是否灵活，有无损伤。液压千斤顶的油阀、活塞、皮碗是否完好，油液是否干净。

③ 人工搬运4个千斤顶就位于顶升槽内，并保持千斤顶位于槽规定位置内，为保证千斤顶安放位置顶升槽内设有线位。

④千斤顶的位置应放正，不能歪斜，严防地基偏沉或者荷载偏移而使千斤顶偏斜或翻倒。

⑤顶升开始时，应先将箱梁稍微顶起一些，仔细检查无异常后，再继续顶升；若发现垫板受压后不平整、不牢固或千斤顶有偏斜时，必须将千斤顶松下，及时处理好后可继续顶升。

⑥ 千斤顶顶升过程中统一指挥，协调一致，同时升降速度基本相同，注意四个顶的顶升高度，保证构件不发生倾翻，同时顶升时要严格遵守千斤顶的各项技术指标：手柄长度、操作人数、顶升高度等，起重高度不能超出规定界限。

⑦ 顶升完成后千斤顶放松时，只需微开回油阀，使其缓慢下放，不能突然下降，以免损坏内部皮碗导致其损坏。

箱梁千斤顶顶升图

5.2.2横移

箱梁场内横移就是将底胎上已顶起的箱梁通过卷扬机牵引场内横移台车至纵移槽内的纵移车上并固定，具体操作如下：

① 将横移车上的螺旋丝杠支起，再用钢丝绳及手拉葫芦将箱梁吊耳与横移车拉紧，保证箱梁在横纵移的过程中不发生倾翻。

② 8t交流变频式卷扬机的牵引钢丝绳通过转向滑轮到横移车前端，并连接在横移车上。

③ 启动8t交流变频式卷扬机，牵引重载横移车到已经就位锁定好的纵移车上，并将其在纵移车上固定，牵引速度不得大于2m/min。

箱梁场内横移及上纵移车示意图

横移车牵引上纵移车 横移车在纵移车上就位

横移车牵引用卷扬机横移牵引转向地锚

5.2.3纵移

箱梁的场内纵移通过在码头前沿500t固定旋转吊基础上固定15t交流变频式卷扬机，在轨道端头设置转向滑轮牵引纵移车到500T固定旋转吊起吊范围内。

纵移出运示意图

纵向牵引移动

纵向牵引卷扬机机及转向地锚

5.2.4 500T固定旋转吊吊运装船

具体操作如下：

15t交流变频式卷扬机牵引重载纵移车沿纵移道至前端，由500吨旋转吊吊运箱梁到方驳上，在装完箱梁固定后由拖轮拖走，到现场安装。

箱梁采用四点吊装，梁上预埋吊耳板（吊耳板由设计给出），如下图：

箱梁起吊装船图

①、500t固定旋转吊调转钩头方向，使其主钩大致对正箱梁中心；

②、根据起重工指令，旋转吊缓缓放下主钩，同时调整旋转吊位置，使钢丝绳尽量竖直到箱梁中心位置，方便挂钩。

③、作业人员将钢丝绳放入吊点，穿入插销，锁好；

④、旋转吊缓缓起吊，起重工观察钢丝绳角度情况，指挥旋转吊调整位置，做到箱梁水平起吊；

⑤、旋转吊吊起箱梁，距纵移车30mm-50mm时，暂停起吊，观察各吊点是否有异常，无异常，继续起吊。距纵移车500-700mm，暂停起吊，观察底胎是否有物体挂住箱梁，无异常后，工作人员挂上转向缆绳，继续起吊；

⑥、旋转吊逆时针旋转，距离码头前沿1-2m处暂停旋转，并由工作人员通过卷扬机控制缆绳对箱梁进行旋转，保证构件在方驳上方时与船体顺直；

⑦、起重工根据旋转吊钩头与方驳的相对位置，指挥旋转吊，将箱梁放到方驳上，摆放同时，工作人员应根箱梁与甲板的接触情况，增减沙袋；

⑧、施工人员在方驳上焊接挡板支撑，采用木楔子经箱梁卡紧，防止左右摇摆晃动；

⑨、稳固完成后，检查合格，方驳离开码头。

5.2.5空载横移车、纵移车回程

装载机牵引空载横移车、纵移车回程。为保证施工出运进度，我部准备两套横移车，当第一根梁出运时，同时顶升横移第二根箱梁，横纵移车回程时，由履带吊配合卸第一个横移车，以保证出运效率。

第六章 构件出运安全措施

6.1、安全须知：

⑴、做好三级安全教育、交底。特种作业人员必须持证上岗，各工种要严格执行安全操作规程。

⑵、必须认真贯彻国家和上级劳动保护，安全生产主管部门颁发的有关劳动法规，条例和规定。

⑶、 配备专职安全员，认真做好本单位职工的安全生产制度及安全技术知识教育，提高职工的安全思想和自我保护能力，督促职工自觉遵守安全纪律，制度和法规，安全员还应对起重作业员的安全检查和督促工作，对现场的安全严格把关，确保万无一失。

⑷、 所有人员进入施工现场必须戴好安全帽，高空作业必须系好安全带。

6.2、各工序安全注意事项：

⑴、千斤顶使用前检查其各部件是否完好；

⑵、顶升过程中要统一指挥，协调一致，保证四个千斤顶同步顶升，顶升速度不能过快，发现问题后及时叫停，防止出现倾翻；

⑶、起重机械

①、起重机必须取得准用证，进场安装后必须办理验收手续，合格后方可使用。

②、起重机必须设置可靠有效的超高和力矩限制器，吊钩有保险装置。

③、起重扒杆必须按照设计进行安装，作业前进行试吊，验收合格后方可使用，并做好书面记录。

⑷、钢丝绳与地锚

、起重钢丝绳必须符合有关要求，磨损、断丝不得超标。

、缆风绳安全系数必须大于3.5。

、滑轮、地锚的设置必须符合有关规定或施工方案的要求。

⑸、吊点

起重吊点符合设计规定，所用的索具、钢丝绳规格型号、绳径倍数符合设计和有关规范要求。

⑹、司机、指挥

、司机、指挥必须持证上岗，起重机械必须由本机型的司机操作。

、高处作业必须有可靠的信号传递措施。

⑺、地耐力

起重机作业路面的地耐力必须符合说明书要求，否则应采取相应的铺垫加强措施。

⑻、起重作业

、每次作业前均应进行试吊，正常后才能作业。

、被吊物体应明确重量，不得不明吊重或超载作业。

⑼、高处作业

、吊装作业必须设置防坠落措施，作业人员应系安全带并悬挂在牢固可靠的地方。

、应设置人员上下专用斜道、爬梯，并采取相应的防护措施。

⑽、作业平台

、起重吊装人员必须有可靠的立足点并有相应的安全防护措施。

、作业平台应坚实、牢固，单独支撑，且宜采用4cm厚以上木板或防滑钢板铺设严密，临边防护符合“三宝四口”中有关要求。

⑾、警 戒

吊装作业时应设置警戒线，悬挂警戒标志，并派专人监护。

⑿、操作工

起重工、电焊工等特殊工种必须持证上岗。

第七章 结束语

此次预制工程由于我部预制场现有场地不适合预制箱梁，为本次施工，我部组织预制场改造，国内大多数箱梁出运采用门式起重机出运，也有少数特大型箱梁采用滑移法出运，结合我部现有场地大型箱梁的出运尚无可参考工程，故我部精心组织施工，通过不断创新，克服大型构件场地内顶升、横纵移动、吊装等困难，在工程实际施工运用中，取得了较好的效果，并形成了一整套完整的施工工艺，为预制场出运大型箱梁积累了宝贵的经验，对今后出运类似大型构件的施工具有较高的借鉴意义。

参考文献：

[1]江正荣，建筑施工计算手册，北京：中国建筑工业出版社，2001.7

[2]巨力索具股份有限公司2012-1版宣传册

[3]《港口工程施工手册》