海鷗式中承鋼箱拱橋整束擠壓式系桿與吊桿施工技術(shù)

李英俊，徐結(jié)明

(中鐵三局集團有限公司橋隧分公司，河北邯鄲 056036)

海鷗式中承鋼箱拱橋整束擠壓式系桿與吊桿施工技術(shù)

李英俊，徐結(jié)明

(中鐵三局集團有限公司橋隧分公司，河北邯鄲 056036)

系桿和吊桿的安裝是拱橋施工中的關(guān)鍵工序，對拱肋受力有很大影響。通過先安裝系桿和吊桿保證拱肋的穩(wěn)定性;通過計算拱肋變形量，控制吊桿張拉力，減小拱肋內(nèi)部應力和保證拱肋線性的流暢和美觀。本文以柳州市廣雅大橋為例介紹了連拱中承式拱橋整束擠壓式系桿、吊桿的施工方法。

拱橋 吊桿 系桿 施工技術(shù)

新建的廣雅大橋位于廣西柳州市區(qū)，大致呈東—西走向。大橋東岸接廣雅路，通往市中心;西岸接河西路和磨灘路，與西環(huán)線相連。大橋?qū)⒘兄行某菂^(qū)與河西片區(qū)以最短捷的路徑有機連系起來，對開發(fā)柳州市河西片區(qū)，形成柳州市區(qū)路網(wǎng)總體構(gòu)架，配合柳州市調(diào)整社會經(jīng)濟布局形成，帶動柳州市的經(jīng)濟建設(shè)具有十分重要的意義。

大橋主體工程起點里程為K0+0.000，終點里程為K1+410.487，主線全長1 410.487 m(含引道及橋梁總長)。其中主橋長546 m，橋跨布置為(63+2×210+63)m，橋?qū)?6 m。主跨為三角剛構(gòu)與下承式系桿拱橋的組合體系，無橫向風撐。由于該橋設(shè)計為單向縱坡，無法通過三角剛構(gòu)抵消雙拱的對稱水平力，需要增加通長系桿來保證全橋的結(jié)構(gòu)受力，見圖1。

大橋為城市Ⅰ級主干路，設(shè)計車速50 km/h，橋面設(shè)4條機動車道，2條輔道，兩側(cè)各設(shè)有人行道。橋下通航標準：航道等級為Ⅲ-(3)級，通航凈空高度10 m，凈寬55 m。

1 系桿和吊桿設(shè)計概述

全橋系桿按縱坡及豎曲線沿橋面貫通設(shè)置，以便在主橋施工過程中對大橋的主體(三角剛構(gòu)、主拱)進行內(nèi)力與線形的調(diào)整與主動控制，使大橋結(jié)構(gòu)受力更趨于合理。為方便后期的養(yǎng)護與檢查，系桿依靠支撐架設(shè)于主縱梁上面。

系桿是系桿拱橋中抵抗由于恒活載引起的水平推力的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)?？紤]到其耐久性、可維護性及可更換性，每側(cè)拱肋共設(shè)置4束，理論長度為383 m，質(zhì)量15.4～15.5 t，全橋共設(shè)8根。每束系桿索由37根φ15.2 mm環(huán)氧涂層鋼絞線組成，排列成六邊形。鋼絞線外涂專用防銹油脂，單根高密度聚乙烯管防護，整束纏包高強聚脂帶再擠包高密度聚乙烯外護套，見圖2。

吊桿采用可調(diào)可換的鋼絞線體系——GJ15-19環(huán)氧全噴涂鋼絞線整束擠壓式吊桿體系。吊桿上端設(shè)于鋼箱拱內(nèi)，吊桿下端設(shè)于主縱梁頂，上端為張拉端。主跨吊桿標準間距均為9 m，全橋雙主跨共設(shè)64根吊桿。索長10～30 m，質(zhì)量0.2～0.6 t。

圖1 吊桿、系桿總體布置(單位：m)

2 施工方案說明

2.1 施工方案選定

根據(jù)柳江水文情況，每年的5月至8月份為洪水

圖2 系桿整束擠壓拉索(單位：mm)

期，無法進行施工。由于工期要求，在可施工階段必須完成拱肋安裝以及系桿、吊桿和橋面梁吊裝。拱肋和橋面梁安裝根據(jù)施工方法采用數(shù)值化預拼裝，均需要相當多的工期才能保質(zhì)保量，吊桿可以在施工橋面梁時施工，而系桿施工顯得尤為重要。根據(jù)實際情況，主橋上部結(jié)構(gòu)采用先拱后梁施工方法，這給穿系桿帶來諸多不便，經(jīng)過編制多種方案進行比選、優(yōu)化，最終確定為簡易貓道加導向牽引施工。

2.2 簡易貓道施工

2.2.1 貓道的搭設(shè)

因為系桿穿束是在未有橋面系的情況下進行，且需過江，所以需進行簡易貓道的設(shè)置，且兩個拱肋分別搭設(shè)2條貓道施工。貓道的搭設(shè)是系桿穿束的關(guān)鍵，搭設(shè)遵守以下原則：①應盡量減輕自重，減少擋風面積;②能滿足機械作業(yè)所需的工作面和操作凈空要求，同時要求安裝和拆除方便;③架設(shè)時應嚴格對稱于橋軸線，每條貓道中心線與拱肋中線重合。

2.2.2 簡易貓道的主要構(gòu)造

貓道主要由承重索、貓道面、欄桿、扶手、滾筒等組成。貓道面應搭設(shè)在系桿下約30～40 cm的位置，簡易貓道通過兩端的調(diào)節(jié)裝置收縮主纜。

承重索：主跨每幅貓道選用4根φ28 mm的鋼絲繩作承重索(承重索分別錨固于2#段上)，承重索分兩跨斷開布置。

橫梁：分單角鋼橫梁和槽鋼橫梁兩種，按2.0 m間距間隔布置，并用U形螺栓將橫梁與承重索固定。

貓道面：貓道面網(wǎng)的底層用φ5.0 mm(孔50 mm×50 mm)的大方眼焊接鋼絲網(wǎng)，以增加面層剛度。面層用φ1.0 mm(16 mm×16 mm)的小方眼鋼絲網(wǎng)，以防小工件墜落。另外，在底層和面層兩層鋼絲網(wǎng)上每隔0.5 m綁扎規(guī)格為100×100的防滑木，用鋼帶條栓連于橫槽鋼梁上，以利于施工人員行走。

滾筒：在貓道面層上每隔4 m設(shè)一貓道滾筒，供拖索用。用型鋼焊接支架，支架上安裝橡膠滾筒。

貓道調(diào)節(jié)裝置：設(shè)于三角剛構(gòu)2#段處，一端跟拱肋連接裝置用插銷連接，另一端與貓道承重索連接。通過調(diào)節(jié)φ40 mm精軋螺紋鋼長度可調(diào)節(jié)貓道標高，可調(diào)節(jié)長度為4 m。

2.3 系桿施工

2.3.1 工藝流程

系桿施工工藝流程見圖3。

圖3 系桿施工工藝流程

2.3.2 穿索布置

先在拱肋距貓道面1 m處焊接導向，導向掛設(shè)要合理，掛點要牢靠，盡量保證鋼絲繩順直搭設(shè)。檢查穿索孔道，清理拱肋孔道內(nèi)混凝土塊、鐵屑、垃圾等，保證索道通暢。安裝穿索設(shè)備，在拱肋上選擇合理位置布置并對應穿索導向輪，距離導向輪＞20 m。在放索處設(shè)置一臺2 t卷揚機，既用于牽引拉索卷揚機又作為索體尾端的安全保護，另外兩個橋墩處分別布置一臺卷揚機，用于接力穿束。卷揚機定位處設(shè)置預埋件，便于固定卷揚機，要防止卷揚機左右擺動。

將索盤放置在進索口后方10 m處，索盤利用起重設(shè)備吊裝在放索架上，放索架要有足夠強度和穩(wěn)定性。同時要設(shè)置剎車裝置，防止索盤放索時過快。檢查索道滾輪是否完好，在索體折角處焊接滾輪保護索體，滾輪兩側(cè)設(shè)置索體卡位裝置，防止索體滑出滾輪。對索孔管口進行檢查，必要時對管口進行打磨，在管口鋪墊橡膠對索體加以保護。索盤與進索口之間設(shè)置托輪，為防止托輪側(cè)翻和滑動將托輪連成整體。

2.3.3 穿束施工

利用手拉葫蘆放出體外索牽引頭，啟動卷揚機放出鋼絲繩，通過預留孔道穿過導向沿對應的索道口穿入，從索體入口穿出。旋下錨具螺母，利用專用連接頭將鋼絲繩與索體相連。施工時保持信號聯(lián)系，收緊鋼絲繩，牽引索體在索道滾輪沿索道進入，要保證索體在滾輪上滑動，兩位工人緊跟索頭，防止索頭進管口時卡住，如卡住要及時停卷揚機，利用撬棍進行校正，保持穿索順暢。當索體大部分已穿入露出尾端時要注意緩慢進行，從索盤上拆開尾端，旋下錨固螺母，索體與尾端卷揚機鋼絲繩連接，通過信號聯(lián)系前后一致緩慢穿索。索體將穿出錨固口時，將尾端的錨固螺母旋上并將張拉桿安裝上，位置要合適。卸下前端牽引鋼絲繩，鋼絲繩穿過錨固螺母后再與錨頭連接，利用卷揚機拉出錨頭旋上錨固螺母。派專人同步進行檢查，防止PE刮傷，如有刮傷要及時進行處理。

2.3.4 系桿張拉

由于系桿為整束擠壓式索體，需要對系桿進行設(shè)計張拉力完成后的長度計算。加工一套張拉連接器，保證系桿在穿束時索體進入張拉管道后兩端通過連接器外露進行張拉。連接器包含張拉桿、撐腳、張拉螺母和連接頭。然后根據(jù)先后順序?qū)埨瓩C具安裝完成，見圖4。

圖4 系桿張拉裝置

系桿兩端同步對稱張拉，以2 MP為一級同步控制，張拉操作要嚴格遵守操作規(guī)程，進油要平穩(wěn)、緩慢，卸壓也同步進行，嚴禁一端張拉一端卸壓。系桿第二次、第三次張拉操作同第一次一致。

2.3.5 吊桿施工

吊桿生產(chǎn)長度與施工張拉長度存在差異，則生產(chǎn)時應該考慮調(diào)節(jié)長度。由于廣雅大橋無橫向風撐，雖然安裝時由中墩14#墩向13#墩，15#墩對稱施工，但對于單個拱肋為不對稱施工。安裝吊桿時拱肋以14#墩為中心向13#墩，14#墩方向擠壓、偏移。當?shù)鯒U安裝至跨中后，則吊桿長度慢慢趨于設(shè)計位置，所以事先在吊桿張拉端下墊半圓墊塊。

用浮吊將吊桿安裝在橋面梁上，再將橋面梁吊裝至安裝位置。橋面梁調(diào)整至監(jiān)控指令高程，將吊桿引入鋼箱拱內(nèi)，安裝張拉千斤頂。吊桿張拉至監(jiān)控指令數(shù)據(jù)，校核、調(diào)整橋面梁高程大于監(jiān)控數(shù)據(jù)的5 mm左右，進行橋面梁栓接。待浮吊松鉤后復測橋面梁，再根據(jù)梁高程調(diào)整吊桿張拉力。

3 施工關(guān)鍵技術(shù)

1)貓道為簡易搭設(shè)，不能滿足貓道矢跨比，需要通過拱肋增加鋼絲繩固定貓道，增加貓道穩(wěn)定性。

2)系桿在穿束時保證在貓道中心線，以防貓道偏移使系桿掉入江中。另在通過卷揚機接力牽引時要保證系桿端部有外包帶，防止系桿刮傷。

3)吊桿在通過卷揚機牽引至拱肋內(nèi)部時要防止吊桿回轉(zhuǎn)而達不到吊桿端部進入叉耳內(nèi)部深度。

4)控制好系桿、吊桿施工過程的各個環(huán)節(jié)，保證拱肋和橋面梁的線性和結(jié)構(gòu)受力，并防止損傷索體。

4 結(jié)束語

柳州市廣雅大橋為無風撐鋼箱拱橋，在未安裝橋面梁時，拱肋橫向穩(wěn)定性不夠高，需通過安裝吊桿、系桿、橋面梁形成一個整體來保證全橋的穩(wěn)定?？刂频鯒U、系桿的施工順序及安裝步驟，對拱肋的線形及拱座下樁基受力有重要意義。

［1］蔣宗全，高金亮，唐繼舜，等.鋼箱系桿拱橋拼裝架設(shè)線形控制技術(shù)［J］.鐵道建筑，2011(2)：36-38.

［2］中華人民共和國建設(shè)部.GB/T 14370—2007 預應力筋用錨具、夾具和連接器［S］.北京：中國標準出版社，2007.

［3］中華人民共和國交通部.JTJ 041—2000 公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范［S］.北京：人民交通出版社，2000，

［4］中華人民共和國交通部.JTG F80/1—2004 公路工程質(zhì)量檢驗評定標準［S］.北京：人民交通出版社，2004.

［5］中華人民共和國交通部.JTJ 076—95 公路工程施工安全技術(shù)規(guī)程［S］.北京：人民交通出版社，1995.

U448.22+5

A

10.3969/j.issn.1003-1995.2013.05.05

1003-1995(2013)05-0016-03

2012-09-20;

2013-01-27

李英俊(1973— )，男，山西沁縣人，高級工程師。

(責任審編 趙其文)