平潭海峡大桥主塔墩围堰吊装过程力学分析

中国高新科技

China High-tech NO.14 2019

( Cumulativety NO.50 )

平潭海峡大桥主塔墩围堰吊装过程力学分析

秦伟朋1,2　王东辉2　石峻峰1　陈　娜1　肖本林1

（1.湖北工业大学土木建筑与环境学院，湖北 武汉 430068；2.中铁大桥局集团有限公司，湖北 武汉

430000）

摘要：通过研究通航孔桥主塔墩围堰吊装及下放技术以保障安全施工。围堰在吊装的过程中，沿系梁中间分成2个吊装单元，吊装吊具系统共采用8根扁担梁做主承重结构；4根直径Φ128mm，长62m钢丝绳做起吊用钢丝绳，系梁部分的系梁桁架及单壁隔舱在围堰对拼完成后再安装，在吊装方案设计的基础上对吊装钢丝进行有限元分析，验证其安全性。

关键词：围堰；吊装；基础施工　　文献标识码：A󰀃　　中图分类号：U445

文章编号：2096-4137（2019）14-047-03　　DOI：10.13535/j.cnki.10-1507/n.2019.14.17

1　工程概况

平潭海峡公铁两用大桥采取公路在上层、铁路在下层的公铁合建方式，起于长乐市松下镇，经人屿岛，跨越元洪航道和鼓屿门水道，再依次通过长屿岛和小练岛、跨越大小练岛水道抵达大练岛，再

跨越北东口水道上平潭岛，大桥全长约16.338km。地理位置如图1所示。

平潭海峡公铁两用大桥从南到北成狭长状，中间宽，两头窄。据平潭海洋站波浪观测该海域波浪常波为ESE向，次波向为SSW，SW向，为正规半

路面的衔接工作，全面深化对水的封闭隔断效果。

（5）确定合适的碾压厚度以及施工次数。二者均会对工程整体质量造成直接影响，对于施工单位而言必须要预先进行实验，从而得出合适的碾压厚度。此外，施工单位应综合考虑到各类可能造成影响的因素，这也是确定碾压遍数的基本指导。

要采取人工作业的方式做进一步处理。

（3）压实施工后要加强质量检测。当结束压实作业后，施工单位需要展开质量检验工作，由此明确路基的平整度，这是确保压实施工质量的必要基础。

4　结语

综上所述，在整个高速公路路基施工过程中，土方填筑与压实是极为重要的一部分内容，会对工程整体质量造成直接影响。对于施工单位而言，应深化土方填筑与压实技术，积极向同行学习，提升高速公路路基质量。

参考文献

[1]　󰀃吴品娟．高速公路路基土石方填筑施工技术分析󰀃

[J]．中国公路，2019（1）：108-109．[2]　󰀃杨东伟．公路路基土方填筑与压实技术探讨[J]．中

国公路，2018（24）：108-109．[3]　󰀃李文．巨粒土填筑技术在高速公路路基施工中的应用

[J]．交通世界，2018（32）：59-60．

（责任编辑：周加转）

3　路基工程的压实施工技术

（1）压实前的处理工作。在进行压实作业前，需要对土层进行平整处理，此环节需要使用到平地机设备，综合考虑工程材料以及所在区域的自然环境，由此将含水量控制在合理的范围内。在压实施工过程中，首先需要进行静压处理，在此基础上再展开一次复压，当施工区域不适用于设备运行时，则需要以人工作业的方式而进行。

（2）对混合料进行压实施工的技术。在进行压实施工作业时，需要充分利用碎石材料，由此完成对混合料缝隙的填补工作，经此环节施工后不允许出现松动现象，此外碾压面也需要具有足够的平整性。当碾压面部分区域出现不平整状况时，则需

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日潮。工程海域平均高潮位高程+2.39m，平均低潮位为-1.89m，平均潮差4.28m。其中20年一遇高潮位为+4.33m；20年一遇低潮位为-3.65m。长乐岸至长屿岛间海域10年一遇流速2.46m/s，20年一遇流速2.52m/s，100年一遇流速2.66m/s。长屿岛至大练岛间海域10年一遇流速2.89m/s，20年一遇流速 2.95m/s，100年一遇流速3.09m/s。桥址工程区域百年重现期10min平均最大风速44.8m/s。

2.2　围堰起吊方案设计

利用 2000t 浮吊进行吊装，考虑到平台位置及防撞箱尺寸及高度影响，浮吊主臂与水平面夹角均按≥ 60°（吊距 47.68m）控制。单个防撞箱滑移到设计位置前 2m，锁定后方 1/2 防撞箱单元（1/2 防撞箱结构如图2所示），解除2个防撞箱单元之间的连接，前方 1/2 防撞箱单元继续滑移2m到设计位置。2000t浮吊及运输船队就位，安装吊挂系统，吊挂系统收紧适当受力；解除底龙骨与滑移平台之间的连接，利用 2000t浮吊将 1/2 防撞箱单元吊装至运输驳船上；后方 1/2 防撞箱单位滑移就位，安装吊挂系统，吊挂系统收紧适当受力；解除底龙骨与滑移平台之间的连接，利用 2000t 浮吊将 1/2 防撞箱单元吊装至运输驳船上；起吊过程中应严密监控主钩索力，超过设计值时应停止起吊，查明原因后方可继续。

图1　项目地理位置图

大风日数主要集中在10月～次年2月，占全年的50%左右，如表1所示。

表1　大风天数

该大桥基础采用先搭建施工用钻孔，再安装钢围堰施工承台地施工方式。平潭地处海洋气候区域，受大风、浪涌等恶劣施工条件影响，为确保施工安全，对围堰吊装及下放系统进行研究。

图2　1/2防撞箱结构

出厂吊装采用“秦航工1号”号2000t浮吊起吊，秦航工1号吊幅76.33m，吊高100.16m，船长102.6m，船宽41.6m，空载吃水深度3.08m，满载吃水深度5.25m，吊装作业前对吊装作业区及运输航线进行航线勘测，对不满足水深要求的区域进行航道疏浚及海床清理工作。

4个主钩均为500t，2 个副钩为250t，额定起重 2000t，在吊距 47.68m 时，吊高 88.03m，允许起重量为 2000t，能满足吊重要求，此时吊高有 35m 富余。

吊装吊具系统共采用 8 根扁担梁做主承重结构；4 根直径Φ128mm，长 62m 钢丝绳做起吊用钢

2　围堰吊装设计

2.1　围堰简介

围堰主要组成部分有：防撞箱；底龙骨；底板；内支撑；系梁桁架；单壁隔舱；封底吊挂；抗沉牛腿；上、中、下三层导向；吊装及下放系统。

由于围堰吊装时，沿系梁中间分成两个吊装单元，系梁部分的系梁桁架及单壁隔舱在围堰对拼完成后再安装，利用浮吊整体起吊下放并吊挂至护筒顶分配梁上，组拼完成后整体下放。

收稿日期：2019-04-30

作者简介：秦伟朋（1981-），男，陕西大荔人，湖北工业大学土木建筑与环境学院硕士研究生，中铁大桥局集团有限公司高级政工师，研究方向：工程管理。

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丝绳。吊具扁担梁间水平力由横撑和对撑抵抗；吊具系统钢丝绳与扁担梁之间采用 500t 卸扣和锚梁 A 连接；扁担梁上设分配梁 B，与防撞箱吊耳间采用销轴和锚梁 B 连接，各部位连接以及浮吊起吊布置如图3所示。

图3　起吊装置

2.3　吊具钢丝绳计算

起吊钢丝绳采用4根8×103FSNS+IER-1870MPa-Φ128mm钢丝绳，单根长62m。钢丝绳破断拉力为10300kN。防撞箱单元吊装时，根据单元总重和单元重心位置，计算出防撞梁侧吊点竖向分力为495.2t，系梁侧吊点竖向分力为443.7t，钢丝绳与水平面的角度约为87.9°，计算出防撞梁侧吊点钢丝绳索力为495.2/sin87.9°=495.5t，系梁侧吊点钢丝绳索力为443.7/sin87.9°=444t。钢丝绳考虑4倍安全系数后，允许受力为10300/4＝2575kN，每个吊点钢丝绳折双使用，即单点钢丝绳允许受力为2575kN×2＝5150kN＝515t>495.5t，故满足起吊 要求。

3　利用midas civil有限元程序计算

计算模型采用midas civil有限元程序计算，围堰侧板、防撞梁及底模采用板单元模拟，围堰其余构件采用梁单元模拟，如图4所示。

在整个吊装过程中，包括起吊、平移、下放、对接的过程，考虑到这样的情况下，把整个吊装过程分为6个不同的工况进行分析。工况1，墩位吊装，半个围堰由浮吊吊至墩位上方；工况2，吊点转换，半个围堰吊挂于接高钢护筒上；工况3，体系转换，围堰对接前调整，围堰与扁担梁之间用钢绞线连接；工况4，围堰对接，利用水平及竖向千

斤顶调节围堰左、右间相对位置，精确对接；工况5，构件、组拼、对接完成后围堰与扁担梁间采用锚梁连接，组拼中部的系梁桁架及单壁隔舱；工况6，整体下放至设计高程。

由以上6种工况的计算可知，在围堰吊装及下放过程中，单个吊点最大受力为446.6t。

图4　有限元模型

4　结语

本文简述了平潭海峡公铁两用大桥主井墩深水基础吊装施工情况，充分分析工程特点、地质水文条件，对钢围堰结构在吊装过程中，利用MIDAS对吊装钢丝进行有限元分析，以确保施工安全进行。通过通航孔桥主塔墩围堰吊装及下放技术研究，探索出一整套围堰吊装及下放工艺流程方法，运用MIDAS有限元分析进行验证，为大型整体式围堰吊装及下放提供了成套技术解决方案。

参考文献

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工过程安全性分析[J]．中国铁道科学，2013（3）：32-39．[2]　󰀃李仁民，刘伟，陈晓凤．大直径圆形钢板桩围堰施工

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武汉工程大学，2015．

（责任编辑：周加转）

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