海豚之塔，歡躍伶仃洋

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海豚之塔，歡躍伶仃洋

—港珠澳大橋江海直達(dá)船航道橋首件鋼塔吊裝紀(jì)實

發(fā)布日期：2016-04-05來源：網(wǎng)絡(luò)來源編輯：靳明偉

[摘要]

　　文/唐維

　　 2015年8月23日，伶仃洋面，一只巨型“白海豚”凌空躍起，與海天白云相映成趣。這靈巧的“一躍”，意味著——國內(nèi)首座三鋼塔斜拉橋江海直達(dá)船航道橋首座鋼塔吊裝順利完成!江海直達(dá)船航道橋橋塔的全鋼塔結(jié)構(gòu)以及一次吊裝到位均為國內(nèi)首創(chuàng)。

　　 “海豚塔”于港珠澳大橋而言具有深刻含義，她象征工程與海洋、人類與海洋的和諧共處，意義深遠(yuǎn)，是港珠澳大橋的重要標(biāo)志性建筑之一。“海豚塔”由廣東長大公司港珠澳大橋CB04合同段項目團(tuán)隊負(fù)責(zé)吊裝，建設(shè)者們用智慧與汗水，克服困難，求索創(chuàng)新，為我國的橋梁鋼塔吊裝領(lǐng)域奉獻(xiàn)了寶貴的經(jīng)驗。

　　難題之一：如何將這個平躺在運輸船上的龐然大物豎立起來

　　江海直達(dá)船航道橋采用中央單索面三塔鋼箱梁斜拉橋，橋跨布置為110+129+258+258+129+110=994m，兩個中跨和次邊跨布設(shè)斜拉索。鋼塔為“海豚”全鋼結(jié)構(gòu)，主塔柱受力部分由下至上共分為Z0-Z12十三個節(jié)段，其中140#墩總高度108.5m，139#墩總高度109.756m。 Z0節(jié)段高度均為3.5m，重489噸，單獨安裝，139#和140#墩Z1-Z12節(jié)段整體吊裝，140#墩整體吊裝段高105m，139#墩整體吊裝段高106.256m，重約2800噸。鋼塔整體吊裝被稱為“天下第一吊”，受水流、風(fēng)、浪、涌的影響，其不確定因素層出不窮。

　　 “當(dāng)初做施工組織設(shè)計時，對海洋水況、氣象的認(rèn)識不足，沒有預(yù)見到吊裝如此龐大和復(fù)雜的鋼塔可能遇到的種種難題，這對吊裝施工來說是一個前無古人的新生事物。”港珠澳大橋CB04合同段項目總工程師陳儒發(fā)的一席話，道出了鋼塔吊裝的現(xiàn)實背景。

　　團(tuán)隊的力量是無窮的。港珠澳大橋CB04合同段項目施工團(tuán)隊，翻閱了國內(nèi)所有的船舶資料，找到唯一一艘滿足施工水域作業(yè)條件的起重船——“長大海升”3200噸雙臂架起重船。該浮吊額定起重能力3200T，前后主鉤中心間距5.375m，橫向雙臂架中心間距24m，甲板兩側(cè)共布設(shè)2臺400K移動絞車，橫向間距為42m，“長大海升”共設(shè)8個錨，每個錨重達(dá)10T，允許吊裝工作角度范圍為40°～67°，鋼塔吊裝時，始末工作角度分別為60.5° 和65°，載重2200T時吃水深度為5.5m，滿載時吃水深度為6.5m。考慮到滑移豎轉(zhuǎn)接近鋼塔垂直狀態(tài)時，水平摩擦力較大，僅通過駁船的錨固力難以平衡。唯一可行的辦法就是采用“雙機抬吊——長大海升3200+正力2200”的起吊方式。

　　所謂“雙機抬吊”，顧名思義，就是以兩臺吊機作為吊裝的主吊機，通過對設(shè)備吊裝重量在兩臺吊機之間合理分配，使兩臺吊機所承受的重量分別在各自吊裝允許的性能范圍內(nèi)，從而完成設(shè)備的吊裝作業(yè)。這種起吊方法具有極大的風(fēng)險性。首先，在鋼塔吊裝的過程中，兩艘起重船舶必須保持高度的一致性，起吊時必須協(xié)調(diào)一致，提升速度保持勻速同步;其次在起吊到一定高度后，要經(jīng)過幾次變幅和豎轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)，增加了難度和風(fēng)險。面對如此復(fù)雜和艱巨的任務(wù)，項目部的技術(shù)人員沒有膽怯，他們通過精確計算，制定出了詳細(xì)完善的“雙機抬吊”的吊裝方案，并多次組織有關(guān)人員進(jìn)行技術(shù)交底和崗前培訓(xùn)，以如履薄冰、如臨深淵的審慎態(tài)度，多次進(jìn)行桌面演練、模擬起吊，終于制定出了詳細(xì)、完善可行的吊裝方案。

　　整個吊裝過程首先由“長大海升”起重船主吊鉤向上起升32.34米，“正力”起重船不動，鋼塔底部距離水面16.9米。在提升到17.6米時，鋼塔頂部開始進(jìn)入“長大海升”起重船兩臂架之間。為了保證鋼塔在起重船兩臂架支架之間的空間盡可能大，同時受主吊點位置影響，此時“長大海升”起重船臂架為60.5 度并非最佳起重狀態(tài)，必須變幅至最佳作業(yè)角度65度。兩艘起重船船體保持不動，“長大海升”起重船向上變幅4.5度，使起重船達(dá)到65度的最佳起重狀態(tài)。同時“正力”起重船完成從60度到50度的變幅動作，減少船舶前移的距離。處于最佳作業(yè)狀態(tài)的起重船可以進(jìn)行垂直起升作業(yè)了。接著“正力”起重船繼續(xù)向前移動3米并調(diào)整好位置，“長大海升”起重船主吊鉤提升5.41米;“正力”起重船繼續(xù)向前移動3米，“長大海升”起重船主吊鉤提升4.22米;“正力”起重船繼續(xù)向前移動3米，“長大海升”起重船主吊鉤提升2.59米。最后“正力”起重船主鉤先下放一定高度，再前移一段距離，重復(fù)上述動作循環(huán)下去，直到 “正力”起重船下放16.5米，同時前移24.74米，“長大海升”起重船不動，完成鋼塔豎轉(zhuǎn)。

　　難題之二：吊點選擇正確與否關(guān)乎起吊安全風(fēng)險大小

　　鋼索塔整體吊裝施工是一個非常復(fù)雜的系統(tǒng)，吊裝設(shè)備為3200T浮吊，由于吊裝角度不斷發(fā)生變化。在滿足吊裝高度要求的情況下，鋼結(jié)構(gòu)塔身與3200t雙臂架變幅式浮吊起重臂架要無干涉。“雙浮吊抬吊”的首要工作，就是如何選擇最佳吊點。位置太高吊具安裝空間不夠，位置太低又滿足不了船舶起重能力要求，同時由于鋼塔構(gòu)造影響，吊點位置不能任意移動，給吊裝作業(yè)帶來了困難。

　　為了既滿足起吊噸位的要求，又要保證起吊安全，港珠澳大橋CB04合同段項目施工團(tuán)隊可謂殫精竭慮，多次召開專題會研究吊裝方案，組織設(shè)備管理人員、吊具操作人員和起重指揮人員一起商量對策，研究具體實施步驟，發(fā)動大家展開討論，集中群體的智慧。有時，為了一個細(xì)節(jié)，大家據(jù)理力爭，互不相讓，爭論得面紅耳赤，正是由于大家的激烈的“爭吵”，才使吊裝方案日趨完善，萬無一失。經(jīng)過對鋼塔的高度以及浮吊吊高的限制等的精確計算，項目技術(shù)團(tuán)隊選擇了一個最佳吊點 ——吊點設(shè)置在塔頂往下約36.7m處，即主塔Z10節(jié)段底端往下0.86m。有了吊點，還要制造一個連接起重船和鋼塔的吊裝工具。139#和140#墩鋼塔上吊具采用抗彎扭性能強、吊裝工藝方便的箱梁式結(jié)構(gòu)。吊具采用箱梁式結(jié)構(gòu)，分別連接鋼塔及可浮動吊臂，通過φ168mm高性能無接頭繩圈與起重船吊鉤連接。兩吊點橫橋向間距為24m，與浮吊兩吊鉤間橫向距離相同。下吊具采用桁架式結(jié)構(gòu)，安裝于鋼塔底部。下吊具通過無接頭繩圈與“正力2200”浮吊連接。為了適應(yīng)鋼塔豎轉(zhuǎn)過程中不斷變化的姿態(tài)要求，設(shè)計人員將上吊具兩端設(shè)計成豎向可以360度自由轉(zhuǎn)動。

　　難題之三：如何將這個龐然大物準(zhǔn)確無誤地安裝到Z0節(jié)段上

　　然而，當(dāng)完成鋼塔豎轉(zhuǎn)以后，新的難題又出現(xiàn)了：如何將這個龐然大物準(zhǔn)確無誤地安裝到Z0節(jié)段上?

　　鋼塔滑移豎轉(zhuǎn)過程中，人們的眼睛通常只會注視著鋼塔的姿態(tài)變化，可是項目部的測量員們卻在另一邊通過測量儀器觀測起重船及運輸船軸線偏位情況、起重船吊鉤同步和偏角等，當(dāng)然在吊具兩端平衡梁上還安裝了傾斜儀，控制整過滑移豎轉(zhuǎn)過程歪拉、斜吊等不利工況。

　　千難萬難難不倒充滿智慧的CB04標(biāo)的工程技術(shù)人員。首先當(dāng)鋼塔完成轉(zhuǎn)體后，開始拆除“正力”起重船與下吊具連接的銷軸。連接解除完成后，“正力”起重船絞錨往珠海方向后退，同時提前安排船舶配合“長大海升”兩側(cè)的牽引索安裝至鋼塔底部。

　　起重船吊住鋼塔向橋塔基礎(chǔ)移動，至Z0節(jié)段上方時停止前進(jìn)，啟動“長大海升”上兩側(cè)的40T卷揚機對鋼塔底部進(jìn)行牽引調(diào)直，下放鋼塔至Z0上方1米左右停止，移動起重船逐漸調(diào)整到最佳安裝位置。為了保證鋼塔能準(zhǔn)確的落到Z0節(jié)段頂面，Z0節(jié)段的四個角事先安裝了導(dǎo)向限位裝置，頂部高出Z0頂面50厘米，向外側(cè)成5度傾角，保證鋼塔下放有足夠的空間。在鋼塔底部和Z0頂部橫橋向兩側(cè)安裝了臨時匹配連接件，鋼塔端設(shè)置100噸千斤頂和直徑13厘米的圓柱形插銷。鋼塔下放靠近導(dǎo)向，精確調(diào)整起重船位置，使鋼塔沿導(dǎo)向裝置順利下放，至完全落在Z0節(jié)段頂面，啟動千斤頂頂進(jìn)插銷，插銷底部用卡板鎖緊。起重船繼續(xù)松鉤，至完全不受力狀態(tài)。安裝Z0與Z1節(jié)段順橋向兩側(cè)外連接板，解除起重船吊鉤。安裝內(nèi)側(cè)連接板，拆除導(dǎo)向限位裝置和臨時匹配連接件，完成其他連接板安裝。至此完成鋼塔吊裝。

　　在實際吊裝過程中，情況要比筆者敘述的復(fù)雜的多，每一次的海況、天氣都有很大的區(qū)別，可以說，每次吊裝都要經(jīng)過精心策劃和精確計算，在計算機上進(jìn)行模擬操作，用最先進(jìn)的方法和最科學(xué)的手段保證吊裝成功。也可以說，每次吊裝的過程都是精心組織、精心指揮、齊心協(xié)力、協(xié)同作戰(zhàn)的過程，是群體智慧升華的過程。

　　為了做好組織、指揮和協(xié)調(diào)工作，確保鋼塔安全、快速、準(zhǔn)確地吊裝，實現(xiàn)鋼塔成功吊裝的目標(biāo)，項目部成立了鋼塔吊裝專門工作小組，工作小組的同志們?yōu)榱耸狗桨父油晟瓶尚校?jīng)常通宵達(dá)旦地工作，接連幾個月都沒有好好地休息一天。正是他們這種勇于拼搏和無私奉獻(xiàn)的精神，才使得“建設(shè)世界級跨海通道，為用戶提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)，成為地標(biāo)性建筑”的目標(biāo)成為可能。

　　如果說，海豚形鋼塔是屹立在伶仃洋上的豐碑，那么，這座豐碑就是由廣東長大人的智慧與汗水凝結(jié)而成。事實證明，不管做任何事，只要大家把團(tuán)隊中每個人的智慧融為一體，就是大智慧;把每個人的力量凝聚在一起，就是不可戰(zhàn)勝的力量。

　　 (作者單位系廣東省長大公路工程有限公司)