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395mm3、待升降油缸顶升到位后，行走油缸活塞杆端不动，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 5.2.4 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,从而带动两侧支腿及夹缆装置等上升395mm2、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提升能力：400 t（安全工作荷载）；11.2工作速度：平均提升速度24m/h、最大提升速度30m/h（当液压提升千斤顶顶伸时）、最大下放速度：15m/h；11.3吊机自重（含扁担梁）：140t；11.4吊机适应主缆最大倾角：30.0°、缆上平均行走速度（上行速度）：＞10m；11.5行走机构跨越索夹能力：1700m长x400mm；11.6抗风能力：工作状态下承受6～8级风，非工作状态能承受12级风附件：工程施工现场应急预案及安全保证措施一、编制原则1、以人为本,安全第一原则把保障人民群众生命财产安全,最大限度地预防和减少突发事件所造成的损失作为首要任务 2、统一领导,分级负责原则在本项目部领导统一组织下,发挥各职能部门作用,逐级落实安全生产责任,建立完善的突发事件应急管理机制。
3、依靠科学,依法规范原则科学技术是第一生产力,利用现代科学技术,发挥专业技术人员作用,依照行业安全生产法规,规范应急救援工作 4、预防为主,防止结合原则认真贯彻安全第一,预防为主,综合治理的基本方针,坚持突发事件应急与预防工作相结合,重点做好预防、预测、预警、预报和常态下风险评估、应急准备、应急队伍建设、应急演练等项工作确保应急预案的科学性、权威性、规范性和可操作性二、编制目的1、应急预案应针对那些可能造成企业、系统人员死亡或严重伤害、设备和环境受到严重破坏的突发性灾害,如触电事故、泥石流灾害、火灾、环境破坏等2、应急预案是对日常安全管理工作的必要补充,应急预案应以完善的预防措施为基础,体现“安全第一、预防为主”的方针3、应急预案应以努力保护人身安全、防止人员伤害为第一目的,同时兼顾设备和环境的防护,尽量减少灾害的损失程度4、应急预案应结合实际,措施明确具体,具有很强的可操作性5、应急预案应经常检查修订,以保证先进科学的防灾、减灾设备和措施被采用三、应急组织机构及职责1、应急组织机构为加强安全领导,进行系统化、网络化管理,项目部成立应急预案管理领导小组,项目经理任组长,项目总工程师、常务副经理、安全总监、项目副经理为副组长,各职能部门负责人、安全环保部安全员、各施工队专职安全员、施工队队长为组员,负责日常的安全管理工作。
2、应急领导小组职责负责重、特大事故的现场应急抢险救援指挥,对施工现场突发性情况进行技术、资金和设备支持,在施工现场发生重特大事故时以最快的时间达到现场,分析紧急状态和确定风险事故级别,负责分部和有关地方管理部门、组织、机构联络和报告事故情况,制定抢险救援的方案措施,领导现场应急抢险救援工作,确定紧急状态的解除,协助事故原因的调查和处理工作在上级和有关地方部门进入的情况下,参与制定抢险救援方案措施,做好应急抢险救援配合工作四、应急预案的基本要求1、发生人员伤亡事故后,施工现场应急处理措施一般规定 当发生事故时,负伤人员或者最先发现事故的人,应立即报告项目经理或专项安全负责人,并应马上组织人力现场抢救伤害者,根据伤情需要,协助医务人员运送伤者到医院或拨打“120”,请求协助抢救 1.1事故发生后,各级人员应保镇静及冷静,切实负起本身责任,主动控制局面要有组织、有指挥和结合实际进行妥善处理 1.2 第一时间进行“救死扶伤”,采取措施救护受伤(害)人员,对必须在现场进行紧急抢救的,应采取应急方法如止血、人工呼吸等进行施救否则必须立即用工地的交通工具或截出租车将伤者送到就近医院进行抢救。
同时应采取有效措防止事故蔓延扩大 1.3 认真保护事故现场及善后工作凡与事故有关的物体、痕迹、状态不得破坏,并划出保护区禁止闲人进入 1.4 因抢救受伤(害)人员,以及疏导交通等原因,需要移动现场某些物体时,必须做好现场标记、拍照、录像或绘制现场简图,并写出书面记录,妥善保存现场重要痕迹、物证等 2、 发生火警、火灾事故时,施工现场应急处理措施一般规定 2.1 应立即了解起火部位及燃烧的物质,积极抢救伤者及使用施工现场所有消防器材进行灭火自救工作 2.2 迅速准确地拨打119报警在拨打119时,做到镇静拨号,说清火灾单位的名称、地址、号码、燃烧部位、燃烧物质的性能等 2.3报警后,派专人到约定的路口迎接消防队 2.4 在消防部门到达前,对易燃、易爆的物质采取正确有效的隔离根据火场情况,机动灵活地选择灭火工具 2.5 在扑救现场,应行动统一,如火势扩大,一般扑救不可能时,应及时组织撤退扑救人员,避免不必要的伤亡 3、 利用一切可行的通讯工具按规定时间内将事故情况进行层级上报 4、发生事故层级上报时限 4.1 轻伤事故,应在24小时内报告企业负责人、安全管理部门和基层工会组织。
4.2 重伤事故,一般情况下,事故单位应在24小时内报上级主管单位,由上级主管单位分XX市有关部门对涉外有影响的,事故单位应在事故发生后4小时内如实报上级主管单位 4.3 重伤3人或死亡1至2人的事故,事故单位应在事故发生后4小时内如实报上级主管单位,由上级主管单位分XX市有关部门 4.4 死亡3人以上重大、特别重大死亡事故应在事故发生后2小时XX市人民政府,同时报上级主管单XX市劳动行政部门、工会组织、公安部门 4.5 发生急性中毒、中署事故,除报上级主管单XX公司安质部、办公室)外,应同时XX市卫生行政部门 4.6 发生爆炸物品爆炸事故和火灾事故,除报报上级主管单XX公司质安部、办公室)外,应同时XX市公安部门5、防止违章和事故的安全规定 5.1 未经三级安全教育的新工人,复工换岗的人员未经岗位安全教育,不得进入施工现场的工作岗位进行操作 5.2 不正确佩戴安全帽及佩戴超过使用年限(2年半)的安全帽,不准进入施工现场 5.3 严禁赤脚或穿高跟鞋、拖鞋进入施工现场 5.4 严禁酒后及带小孩进入施工现场 5.5 不得到禁止烟火的地方吸烟、动火 5.6 不得攀登脚手架。
5.7 特种作业人员、机械操作工未经专门安全培训,无有效专业上岗操作证,不得上岗操作 5.8 脚手架及所有机械设施设备和现浇混凝土模板支撑,搭设安装后,未经验收合格,不得使用 5.9 电源开关箱不准一闸、一漏电、一箱多用 5.10 未经指派批准,未经作业安全交底或安全交底不清和无安全防护设施,不得盲目操作 5.11 不得违章指挥和违章作业,对违章作业的指令有权拒绝,并有责作制止他人违章作业 5.12 对各种安全检查防护装置、防护设施及警告、安全标志等不得随意拆除和有意挪动。