抱箍式液压夹具吊装水中墩柱施工技术研究及应用

抱箍式液压夹具吊装水中墩柱施工技术研究及应用

陶 亮

中铁上海工程局集团第六工程有限公司 昆明 650000

摘 要：为解决遂宁市涪江通善大桥（通泉街渡改桥）新建项目在城区通航水域原涪江一桥、涪江二桥水中圆形墩柱拆除吊装的难题，结合传统吊装工艺与现场验证相结合的方法，对市区跨江主干道桥梁分幅拆除与修建，施工期间不断道、不放水条件下拆除吊装水中圆形墩柱施工技术进行研究，开发一种可伸缩抱箍式液压夹具，吊装水中墩柱从而改进传统的破除及吊装施工工艺，最后进行现场应用效果分析和经济成本分析。

关键词：抱箍式液压夹具；水中圆形墩柱吊装；

引言

采用抱箍式液压夹具吊装拆除水中墩柱施工技术在国内外桥梁拆除工程施工中应用不常见，大多数是采用机械破除、爆破整体拆除、墩柱取孔穿吊杆吊装拆除。对于市区跨江主干道桥梁分幅拆除与修建，施工期间不断道、不放水，大大制约了施工工艺，加大了施工风险及难度。

本文以遂宁市原涪江一桥、原涪江二桥圆形墩柱拆除施工为背景，介绍了采用抱箍式液压夹具吊装拆除水中墩柱施工技术研究。为探究其可行性，文中首先结合现场实际工况，介绍了抱箍式液压夹具装置，寻找合适的夹紧方式、吊装方式等关键参数，最后对抱箍式液压夹具吊装施工应用效果和经济成本进行分析。

1 抱箍式液压夹具吊装技术原理

抱箍式液压夹具由吊装龙骨吊架、型钢抱箍、传动装置及双腔液压装置四部分组成。汽车吊吊钩通过带螺母高强度弓形卸扣与吊装龙骨吊架连接，提升液压夹具至墩柱顶上方，缓慢下放至墩柱吊装位置使型钢抱箍环绕吊物，启动双腔液压装置液压泵，通过传动装置使抱箍夹紧墩柱，缓慢提升墩柱，边提升同时边收回液压油管，吊至平板运输车。经过一系列的简单操作之后，可高效完成水中桥梁圆形墩柱水下吊装。

2 工程概况

涪江一桥主桥及引桥桥墩为直径 3.2m 的砌筑结构。浆砌条石圆柱墩44个，水上拆除平均高度3.99m，水下拆除平均高度4.25m。

涪江二桥31#～34#墩连续梁下部结构为Φ2mC30钢筋混凝土双圆柱墩、引桥下部结构为Φ1.5mC30钢筋混凝土双圆柱墩。钢筋砼圆柱墩84个，水上拆除平均高度6.75m，水下拆除平均高度5.85m。

3 理论分析与试验研究

3.1理论分析

为解决传统圆形墩柱拆除吊装工艺带来的取孔难度大、水下穿绳难等造成的工期不可控因素等为题。特研制了一种抱箍式液压夹具装置吊装水中圆形墩柱，达到提高水中系梁的安装工效，节约了成本，缩短工期、安全高效、节能环保、降低成本的目的。

3.2试验研究

（1）抱箍式液压夹具装置制作

抱箍式液压夹具装置由型钢吊装龙骨吊架、型钢抱箍、传动装置及双腔液压装置四部分组成。

图中：1. 50H型钢龙骨吊架 2.吊具吊耳 3.吊架连接钢板 4.液压装置限位钢板 5.液压装置进、出油口 6.双腔液压缸 7.抱箍加强槽钢 8.环形抱箍 9.液压管道 10.液压缸固定装置 11.液压缸传动装置 12.连接螺栓 13.抱箍与吊架传动装置

图1 抱箍式液压夹具装置示意图

1）型钢吊装龙骨吊架由水平杆和立杆焊接而成，水平杆采用50H型钢拼焊为“十”字形状，其端部各设置1个吊点，立杆材料亦为工字钢，高度可视最大切割高度设计，本夹具设计高度为2.2m。与型钢连接件连接部位焊接加劲板，加劲板采用1cm厚钢板，等强度满焊焊接。

2）型钢抱箍采用20mm厚钢板弯制，弯曲半径由圆柱墩最大直径决定，本夹具设计直径为3.6m/2.2m两种，为加强钢板强度，弯制[10槽钢在外侧焊接加强。[10槽钢弯曲半径1.9m/1.1m，上下两道，间距0.3m；钢板圆环弯曲半径1.8m/1.0m，宽0.6m焊接于内侧，与四个方向对称开孔，开孔尺寸0.32×0.22m，与液压缸固定装置外凸10cm形成阴阳口，垂直焊接成一个整体。

3）传动装置为型钢吊装龙骨、型钢抱箍及液压缸的连接构件。①在抱箍4个对称点位开方孔，将4块20mm厚钢板塞孔焊接，且尾部采用同型号钢板封闭，封端钢板焊接前须在中心位置及四周取孔，中心孔作用是为穿入液压缸，四周孔位螺栓孔；②将龙骨立杆与传动装置焊接，传动装置左右两侧与抱箍增设三角加劲板；③将液压缸穿入传动装置螺栓连接固定，并安装油管。

4）双腔液压装置为该吊具的核心构件，与普通液压控制系统原理相似，由1台液压泵控制4台液压缸工作，液压缸均为特制，液压缸用液压缸固定装置固定，传动装置传力。活塞杆顶部加工为销轴式，为增大夹具摩阻力，采用20mm厚钢板制作方形柱状装置与活塞杆销接，且该装置顶部须加工成锯齿状。

图2 双腔液压装置示意图(单位：mm）

①液压缸固定装置：由2cm厚钢板加工而成。液压缸固定装置尺寸为0.55（长）×0.2（宽）×0.3（高）m盒子固定，一侧开孔，开孔半径0.07cm，并在四角开孔，开孔半径5mm，作为液压缸固定螺栓孔；另一侧接0.27×0.17m盒子，外凸10cm，用于传动卡槽。

②液压缸传动装置：由2cm厚钢板加工而成。液压缸传装置尺寸为0.65（长）×0.15（宽）×0.25（高）m，一侧开孔，开孔半径0.04cm，与液压缸行程方向（吊耳侧）连接，另一侧切割成斜口，以便顺利伸入墩柱底部。

③成品液压泵：上置卧式液压泵结构紧凑，体积小，泄漏少，维修方便，故障率低。主要由10MCY14-1B轴向柱塞泵、YE2-112M-4高效三相异步电动机、油箱、方向阀、节流阀、溢流阀、控制阀等构成的液压源装置。

图3 抱箍式液压夹具实物图

（2）夹具接线、接管

确认液压夹具与液压泵出回油管后对应接通液压油管（液压缸出油管接液压泵出油管，液压缸回油管接液压泵回油管），接通电源，并检查器械运转情况，主要包括：1)根据油位指示计检查油箱油量。经常从加油口检查油位指示计是否指示有误差。液面要保持在上限记号附近。2)通过油温计检查油箱里的油温。3)停止时，检查压力表的指针是否在“0”处，观察其是否失常。4)溢流阀的调定压力为0时，启动后泵的负载很小，处于卸荷状态;小型设备除温度外，还要注意溢流阀的调定压力，然后进行启动。无异常情况方可进行水中墩吊装。

（3）定位

吊具采用100t汽车吊提升后，移动至墩柱顶上方，缓慢下放，边下放过程中边松放主油管，调整位置后，放至钢丝绳完全松开为止。具体定位方法：每个墩柱在水上部分吊装结束前，需在栈桥侧标明老桥墩柱所在里程及偏距（至墩柱中心位置）。根据里程和偏距能准确确定墩柱所在位置。

（4）抱箍夹紧墩柱

定位完成后启动液压泵，打开出油开关，直至抱箍“嘎吱”作响，立即停止加压。经现场多次吊装经验总结：压力表数值一般为15～20MPa之间时，夹具能更有利墩柱的吊装，在保证浆砌条石不解体的情况下对墩柱形成四个方向的推力。

（5）吊装、装车

关闭出油开关，在保压状态下将墩柱提升大约30cm后，停止观察3min，无异常情况，缓慢提升墩柱，边提升同时边收回液压油管，吊至平板运输车，打开回油开关，直至油缸退回到初始位置。

图4 水中墩柱吊装

4 现场应用效果及成本分析

4.1现场应用效果

抱箍式液压夹具吊装水中墩柱工艺在遂宁市涪江通善大桥（通泉街渡改桥）新建项目原涪江一桥、二桥水中墩柱拆除工程中应用，不仅提高了吊装施工效率还解决了水上、水下取孔、穿绳作业难题，规避墩柱拆除时解体造成水体污染的风险，达到了缩短工期、安全高效、节能环保、降低成本的目的。

4.2成本分析

经测算，遂宁市涪江通善大桥（通泉街渡改桥）新建项目共计128个圆形墩柱，通过抱箍式液压夹具吊装水下墩柱施工的实施共计节省项目成本约94万元。

5 结论

遂宁市涪江通善大桥（通泉街渡改桥）新建项目原涪江一桥、涪江二桥水中圆形墩柱施工通过使用该工艺施工取得了良好的社会效益和经济效益；该工艺响应了国家科技创新和节能减排的政策，并在本工程中得到了成功应用，值得总结和推广。

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