甬江特大橋索塔施工塔吊選型及布置

PAGEPAGE8甬江特大橋索塔施工塔吊選型及布置廈門工程有限公公司寧波甬江江大橋項(xiàng)目

葉派平歐陽潮摘要：隨著著橋梁的發(fā)展展，超過百米米高的橋墩和和數(shù)百米高的的索塔已不再再少見，此類類工程施工對對垂直運(yùn)輸?shù)牡囊笤絹碓皆礁摺Ｔ诂F(xiàn)代代橋梁高墩施施工中，塔吊吊已基本上成成為一種必不不可少的垂直直運(yùn)輸起吊設(shè)設(shè)備，其選型型和布置不但但是施工技術(shù)術(shù)措施中不可可或缺的重要要組成部分，而而且對施工工工期有著重要要影響。關(guān)鍵詞：索塔塔吊選型布置引言隨著橋梁中橋墩墩、索塔高度度的不斷增加加，其施工難難度也在增大大，施工中機(jī)機(jī)具、設(shè)備的的投入越顯重重要，尤其是是運(yùn)輸、起吊吊設(shè)備的投入入。為確保工工程能夠優(yōu)質(zhì)質(zhì)高效、安全全環(huán)保地完成成施工，并且且做到提高勞勞動效率、節(jié)節(jié)省機(jī)具投入入、節(jié)省施工工成本，就必必須對所投入入的機(jī)械設(shè)備備進(jìn)行合理選選擇和搭配。塔吊（又稱塔式式起重機(jī)）以以其鮮明的特特點(diǎn)——工作高度大大、幅度大、全全回轉(zhuǎn)、服務(wù)務(wù)范圍廣、視視野開闊、適適用性強(qiáng)等，已已成為橋梁高高墩、高塔施施工中一種必必不可少的垂垂直運(yùn)輸起吊吊設(shè)備。橋梁梁施工中受施施工環(huán)境、場場地位置以及及墩柱、索塔塔外形結(jié)構(gòu)等等限制，施工工組織設(shè)計(jì)中中對于塔吊的的選型、布置置以及附著設(shè)設(shè)置必須結(jié)合合工程實(shí)際進(jìn)進(jìn)行綜合系統(tǒng)統(tǒng)的考慮，方方可取得較完完善的方案。1工程概況況甬江特大橋是寧寧波市繞城高高速公路東段段的控制性和和標(biāo)志性工程程，采用四索索面邊箱形鋼鋼——混凝土疊合合梁斜拉橋，跨跨徑組成為54＋166＋468＋166＋54m，全橋設(shè)雙雙塔，塔型采采用雙菱形聯(lián)聯(lián)體索塔，塔塔高141.55m（含塔座），塔塔柱設(shè)上下兩兩道橫梁，上上下橫梁均施施加預(yù)應(yīng)力，橋橋塔錨固方式式采用環(huán)向預(yù)預(yù)應(yīng)力錨固。下下橫梁以上部部分塔柱內(nèi)外外側(cè)面橫橋向向斜率1/9.6600，下橫梁以以下部分塔柱柱外側(cè)面橫橋橋向斜率1/3.8833，內(nèi)側(cè)面橫橫橋向斜率1/2.9963，左右幅成成對稱布置。塔塔柱采用變截截面，從頂部部至下橫梁處處塔柱截面為為4.0m××7.0m～4.0m××9.44mm空心截面，下下橫梁至塔柱柱底為4.0m××9.44mm～6.0m××10.0mm空心截面。全全橋索塔混凝凝土量31346立方米，鋼鋼筋總重8196噸。大橋工程屬亞熱熱帶季風(fēng)氣候候區(qū)，冬、夏夏盛行風(fēng)向隨隨季節(jié)而變化化，夏季受熱熱帶海洋性氣氣團(tuán)控制，盛盛行偏南風(fēng)，冬冬季受大陸冷冷氣團(tuán)控制，盛盛行偏北風(fēng)。累累年平均大風(fēng)風(fēng)（風(fēng)速≥17.2mm/s，8級風(fēng)）日數(shù)數(shù)為30.9天，工程影影響區(qū)一年四四季均可出現(xiàn)現(xiàn)大風(fēng)天氣，出出現(xiàn)頻率季節(jié)節(jié)變化不太明明顯，7～8月大風(fēng)日數(shù)數(shù)略大于其它它月份，主要要也是因?yàn)闊釤釒庑绊戫?。影響大橋橋工程區(qū)的主主要災(zāi)害性天天氣有熱帶氣氣旋、暴雨、龍龍卷、冰雹、雪雪、霧、颮等等。索塔塔柱施工采采用全自動液液壓爬模法施施工，上下橫橫梁采用鋼管管支架法施工工。圖1-1索塔一般構(gòu)構(gòu)造圖2塔吊選型型塔吊的種類有軌軌道式、附著著式、爬升式式等。甬江特特大橋雙菱形形聯(lián)體索塔總總高141.55m（含塔座座），為確保保索塔施工安安全，優(yōu)先選選擇附著自升升式塔吊。塔吊型號選擇時時，需根據(jù)橋橋梁工程不同同的地理環(huán)境境位置、工程程結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和和施工技術(shù)方方案等確定塔塔吊主要參數(shù)數(shù)，從而選擇擇合適的塔吊吊型號。塔吊吊的主要參數(shù)數(shù)有：工作幅幅度、起重量量、起重力矩矩和起升高度度。塔吊工作作幅度又稱回回轉(zhuǎn)半徑或工工作半徑，是是塔吊選型時時首先需要考考慮的參數(shù)，塔塔吊最大工作作幅度必須滿滿足施工平面面需要，塔吊吊工作幅度與與塔吊布置位位置有關(guān)，需需結(jié)合施工技技術(shù)方案進(jìn)行行考慮。塔吊吊起重量包括括最大起重量量和最大工作作幅度時的起起重量兩個參參數(shù)，起重量量應(yīng)包括起吊吊物、吊具、吊吊索等作用于于塔吊起重鉤鉤上的全部重重量。塔吊起起重力矩是工工作幅度和與與之相對應(yīng)的的起重量的乘乘積，起重力力矩是反映塔塔吊起重能力力的一項(xiàng)首要要指標(biāo)，在進(jìn)進(jìn)行塔吊選型型時，初步確確定起重量和和工作幅度參參數(shù)后，還必必須根據(jù)塔吊吊技術(shù)說明書書中給出的數(shù)數(shù)據(jù)，核查是是否超過額定定的起重力矩矩。塔吊起重重力矩一般控控制在其額定定起重力矩的的75%之下以保證證作業(yè)安全并并延長其使用用壽命。塔吊吊起升高度為為基礎(chǔ)頂面至至吊鉤中心的的垂直距離，起起升高度應(yīng)不不小于橋墩、索索塔等建筑物物的總高度加加上起吊物、吊吊具、吊索和和安全操作高高度，同時應(yīng)應(yīng)滿足塔吊超超出建筑物頂頂面障礙物，如如斜拉橋索塔塔施工爬架、索索塔頂避雷塔塔等。當(dāng)塔吊吊主要參數(shù)指指標(biāo)滿足施工工需求時，還還應(yīng)考慮每個個橋梁工程的的特殊要求，并并擇優(yōu)選擇性性能好、工效效高和費(fèi)用低低的塔吊。甬江特大橋索塔塔在下橫梁處處橫橋向最大大寬度達(dá)62.622m，施工起吊吊物主要為鋼鋼筋、索導(dǎo)管管、模板、液液壓爬模、上上下橫梁支架架鋼管、主動動橫撐鋼管、施施工所需機(jī)具具設(shè)備以及后后期主梁施工工期間托架鋼鋼管、橋面吊吊機(jī)、鋼梁起起吊龍門、斜斜拉索等。其其中起吊頻率率最大的是鋼鋼筋，其它起起吊物頻率較較低。起吊物物中大部分可可進(jìn)行適當(dāng)拆拆除分解，而而斜拉索為不不可分解單元元，斜拉索中中最長索單根根重達(dá)21t，但因斜拉拉索起吊頻次次有限并綜合合塔吊投入費(fèi)費(fèi)用，不考慮慮塔吊作為全全橋全部斜拉拉索的起吊設(shè)設(shè)備，對于斜斜拉索起吊單單獨(dú)設(shè)置起吊吊桁架。根據(jù)據(jù)索塔施工技技術(shù)方案，施施工期間最大大起吊物為索索塔施工液壓壓爬模系統(tǒng)，起起重量5t，此時工作作幅度約30m。在甬江特大橋塔塔吊選型時除除考慮塔吊主主要參數(shù)外，還還綜合考慮了了以下幾方面面：甬江特大大橋距入海口口僅10km，每年夏季季均受臺風(fēng)影影響，臺風(fēng)襲襲擊時最大風(fēng)風(fēng)力可達(dá)12級，所以塔塔吊自身的抗抗風(fēng)性能對施施工安全起著著重要作用；；索塔總高達(dá)達(dá)141.55m，當(dāng)塔吊起起吊高度較大大時鋼絲繩極極容易攪到一一起，則要求求塔吊必須要要通過構(gòu)造措措施很好地解解決鋼絲繩打打攪的問題；；甬江特大橋橋索塔采用雙雙菱形聯(lián)體索索塔，每座索索塔設(shè)有四個個塔柱，施工工過程中起吊吊物為普通橋橋梁索塔的兩兩倍，塔吊利利用率高，對對塔吊的安全全性和可靠性性有更高的要要求，并要求求塔吊采用變變頻技術(shù)，確確保塔吊工作作平穩(wěn)可靠；；聯(lián)體索塔設(shè)設(shè)計(jì)決定了施施工任務(wù)的繁繁重，故而在在塔吊選型時時要求塔吊附附著數(shù)量盡量量減少，減少少附著數(shù)量，也也能減小塔吊吊對索塔的應(yīng)應(yīng)力集中影響響；甬江特大大橋施工區(qū)域域?yàn)槔讚舳喟l(fā)發(fā)區(qū)域，要求求塔吊要有完完善的防雷措措施。綜合甬江特大橋橋索塔高度、外外形尺寸、施施工場地布置置、起吊物組組成、總體施施工技術(shù)方案案以及投入費(fèi)費(fèi)用，本著保保證塔吊安全全性、實(shí)用性性、高效性、可可靠性的原則則，最終選用用波坦MC1700A型塔吊。表2-1MC1700A塔吊的性能能指標(biāo)3塔吊布置置塔吊平面位置的的選擇，對高高效、安全地地使用塔吊起起著決定性的的作用。塔吊吊布置位置不不當(dāng)，將可能能降低塔吊利利用率，如施施工場地范圍圍內(nèi)存在盲點(diǎn)點(diǎn)，有時甚至至危及塔吊安安全，如塔吊吊碰及周邊高高壓線或其它它建筑物、構(gòu)構(gòu)筑物。塔吊平面定位布布置應(yīng)盡量滿滿足以下各方方面要求，當(dāng)當(dāng)個別要求無無法同時滿足足時，可根據(jù)據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行綜綜合衡量，確確定最合理的的布置方案，滿滿足塔吊工作作幅度的充分分利用，使塔塔吊工作幅度度覆蓋全部施施工作業(yè)面，避避免存在施工工盲點(diǎn)，可通通過作與塔吊吊作用半徑一一定比例的圓圓，而后在同同比例施工平平面圖中進(jìn)行行布置定位。滿滿足塔吊起重重能力的合理理利用，塔吊吊起重量隨著著工作幅度的的增大而減小小，需結(jié)合一一定范圍內(nèi)的的起吊物重量量確定塔吊位位置。滿足周周邊環(huán)境條件件對塔吊的要要求，塔吊布布置時需避開開周邊的建筑筑，如高壓線線、民宅、道道路等，需最最大限度地減減少起吊時起起吊物從民宅宅、道路上空空走過。滿足足施工過程中中設(shè)備、設(shè)施施的空間要求求，如多臺塔塔吊交叉作業(yè)業(yè)時需滿足相相鄰塔吊的作作業(yè)要求。滿滿足塔吊附著著位置及尺寸寸要求，橋梁梁索塔結(jié)構(gòu)形形式千變?nèi)f化化，菱形、A字形、倒Y形索塔上部部向內(nèi)收縮，塔塔吊布置時必必須考慮附著著的可行性和和安全性。滿滿足塔吊基礎(chǔ)礎(chǔ)受力要求，塔塔吊基礎(chǔ)必須須牢固可靠，盡盡量避免塔吊吊基礎(chǔ)設(shè)置于于軟土地基上上。滿足塔吊吊安裝、拆除除要求，塔吊吊起重臂、平平衡臂長度較較長，且安裝裝、拆除時其其朝向固定，在在拆除時不能能碰及已施工工建筑，尤其其是斜拉橋斜斜拉索及懸索索橋主纜。滿滿足施工工期期要求，塔吊吊布置時盡量量做到一次安安裝即可完成成全部起吊作作業(yè)，避免施施工過程中的的塔吊轉(zhuǎn)換。滿滿足費(fèi)用要求求，應(yīng)考慮以以最小的投入入完成施工中中的全部起吊吊作業(yè)。根據(jù)甬江特大橋橋施工現(xiàn)場實(shí)實(shí)際，在施工工區(qū)域內(nèi)無影影響塔吊布置置的高聳建筑筑物，塔吊可可布置于施工工區(qū)域任意位位置。雙菱形形聯(lián)體索塔下下橫梁處橫橋橋向達(dá)最大寬寬度，塔身上上部向內(nèi)縮小小尺寸較大，在在塔吊布置時時需同時考慮慮此兩種工況況下起吊物的的重量及所需需的塔吊工作作幅度。根據(jù)據(jù)各方面要求求，甬江特大大橋塔吊布置置有多種方案案可供選擇：：①兩臺塔吊（一一臺長臂，一一臺短臂），分分別布置于上上、下游側(cè)，其其中短臂塔吊吊至索塔施工工完成后拆除除，另一臺長長臂塔吊直至至全橋施工完完成；②兩臺塔吊（均均為短臂），分分別布置于上上、下游側(cè)，直直至全橋施工工完成；③兩臺塔吊（一一臺長臂，一一臺短臂），長長臂塔吊布置置于左右幅中中間直至全橋橋施工完成，短短臂塔吊布置置于上游側(cè)或或下游側(cè)至索索塔施工完成成后拆除；④一臺塔吊（長長臂），布置置于左右幅中中間直至全橋橋施工完成。經(jīng)多面精心比較較，最終選用用方案③。方案①、②中，施工至至上塔柱后因因向內(nèi)收縮，則則塔吊附著增增長，設(shè)置塔塔吊附著時需需設(shè)置強(qiáng)有力力的鋼桁架才才能滿足受力力要求；另外外塔吊布置于于上下游側(cè)將將影響施工電電梯的布置，增增加施工電梯梯布置難度；；并且方案②中塔吊投入入費(fèi)用較大，兩兩臺塔吊任何何一臺出現(xiàn)故故障都將對索索塔工期產(chǎn)生生影響。方案案④中單座索塔塔僅布置一臺臺塔吊，單臺臺塔吊需負(fù)責(zé)責(zé)全部四個塔塔柱施工，則則塔吊不能完完全滿足施工工需要，且該該布置方案要要求塔吊任何何時候都不能能出現(xiàn)故障，否否則將直接拖拖后索塔施工工工期。方案③有如下特特點(diǎn)：上下游游僅一側(cè)布置置塔吊，另一一側(cè)可很好地地布置施工電電梯；減少長長臂塔吊附著著長度，并為為對稱受力，受受力合理；塔塔吊可以避讓讓開橋面的平平面位置范圍圍，不干擾主主梁施工；兩兩臺塔吊均為為一次安裝即即可完成全部部起吊作業(yè)；；短臂塔吊至至索塔施工完完成后即可拆拆除，節(jié)省了了塔吊的投入入；長臂塔吊吊工作幅度覆覆蓋短臂塔吊吊，兩者附著著設(shè)置時存在在相互影響；；受成橋后索索塔聯(lián)體段及及斜拉索影響響，增加了長長臂塔吊拆除除難度。圖3-1方案③塔吊布置示示意圖在甬江特大橋塔塔吊布置過程程中，還考慮慮了以下幾方方面要求：根根據(jù)施工現(xiàn)場場布置，長臂臂塔吊工作幅幅度覆蓋鋼筋筋加工場地，短短臂塔吊覆蓋蓋勁性骨架加加工場地，節(jié)節(jié)省了后場加加工場地的起起重設(shè)備；兩兩臺塔吊與塔塔柱間的距離離必須滿足索索塔液壓爬模模系統(tǒng)的爬升升空間要求。4塔吊附著著設(shè)計(jì)附著自升式塔吊吊隨施工進(jìn)程程向上頂升接接高，接高到到塔吊設(shè)計(jì)的的自由高度后后，必須使用用錨固裝置將將塔身與橋墩墩、索塔等建建筑物相聯(lián)結(jié)結(jié)，形成附著著。通過附著著使塔吊上部部傳來的水平平力、不平衡衡力矩以及扭扭矩傳給建筑筑結(jié)構(gòu)；同時時減小塔吊塔塔身的長細(xì)比比，改善塔身身結(jié)構(gòu)受力情情況。附著設(shè)置方式、相相互間距和附附著距離等，本本應(yīng)按出廠說說明書中的規(guī)規(guī)定執(zhí)行，但但因橋梁索塔塔結(jié)構(gòu)與房建建結(jié)構(gòu)相比，截截面尺寸變化化大，塔吊布布置時基本無無法滿足說明明書中的附著著距離要求，必必須根據(jù)工程程實(shí)際，按說說明書中塔吊吊的自由高度度和附著的桿桿件角度對每每道附著進(jìn)行行單獨(dú)設(shè)計(jì)。甬江特大橋索塔塔采用全自動動液壓爬模法法施工，液壓壓爬模整體高高度約14m，施工時超超出節(jié)段交界界面2m。索塔施工工鋼筋、勁性性骨架長度為為9m，混凝土節(jié)節(jié)段斜高4.5m（垂直高度4.48mm

），鋼筋頂頂標(biāo)高與節(jié)段段交界面間高高差最大時約約3m，吊裝空間間余量按3m考慮。則該該液壓爬模系系統(tǒng)及鋼筋將將直接占去塔塔吊18m的自由高度度。施工現(xiàn)場場因短臂塔吊吊設(shè)置附著后后自由高度不不足30m，只能滿足18m＋9m=277m的施工要求求，故塔吊需需每隔9m設(shè)置一道附附著（臨時附附著或永久附附著）。附著設(shè)計(jì)時密度度大，為加快快附著安裝進(jìn)進(jìn)度，對附著著桿進(jìn)行了優(yōu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。將將附著桿與附附著框、索塔塔塔臂之間均均采用鉸接，同同時將附著桿桿的一端加工工成可縮可伸伸的靈活端，安安裝時可根據(jù)據(jù)不同情況進(jìn)進(jìn)行調(diào)節(jié)，且且伸縮端亦可可作為塔身垂垂直度的調(diào)節(jié)節(jié)裝置。甬江特大橋地處處濱海環(huán)境，對對于橋塔結(jié)構(gòu)構(gòu)的耐久性有有很高的要求求，對索塔表表面的施工預(yù)預(yù)埋件需進(jìn)行行嚴(yán)格控制。以以往工程中普普遍采用將預(yù)預(yù)埋鋼板埋進(jìn)進(jìn)混凝土表面面，安裝附著著時進(jìn)行焊接接操作，造成成施工后不易易取出、不易易采用混凝土土修補(bǔ)、對索索塔防腐形成成不利影響等等。為確保結(jié)結(jié)構(gòu)的耐久性性，甬江特大大橋塔吊附著著