南水北調(diào)拱橋拱肋少支架吊車安裝施工方法

□ 曾慶華（河南省水利第二工程局）

1 工程簡介

解放大道公路橋長86m，主、輔道合計(jì)寬46m。全橋共兩片拱肋，主拱肋采用鋼管混凝土空間桁架結(jié)構(gòu)，拱肋中心間距為25.50m。拱肋高3.60m，寬2.00m,截面為矩形。兩片拱肋由18節(jié)分裝組合。拱肋矢跨比為1:4.25，拱肋中心高度為20.10m，拱軸線采用二次拋物線線型。兩片拱肋間共設(shè)3道橫撐，均為一字撐，以增強(qiáng)拱肋的抗壓穩(wěn)定性。主弦鋼管內(nèi)灌注微膨脹或無收縮C50混凝土，上下平聯(lián)及腹桿為鋼管結(jié)構(gòu)。

單片拱肋的四根主弦鋼管規(guī)格為D800mm，其壁厚為18 mm。兩上弦及兩下弦鋼管間的平聯(lián)桿采用D450×12mm鋼管聯(lián)接，腹桿采用D350×10mm的短鋼管聯(lián)接，共同組成空間鋼桁架。全橋鋼結(jié)構(gòu)安裝總重393 t。

2 施工中要解決的主要問題

2.1 鋼管混凝土拱橋拱肋的安裝架設(shè)

依據(jù)施工圖紙，鋼管拱架設(shè)，設(shè)計(jì)每片由非等長9節(jié)組成。兩端節(jié)預(yù)先埋設(shè)在設(shè)計(jì)混凝土拱腳內(nèi)，其余7節(jié)，分節(jié)段吊裝空中組合的設(shè)計(jì)方案。

2.2 施工方法

查閱相關(guān)資料，結(jié)合工程現(xiàn)場實(shí)際情況，決定鋼管混凝土拱橋拱肋的架設(shè)，采用少支架施工法。

2.3 少支架施工法

利用臨時(shí)支架支承鋼拱肋并作為拼接平臺(tái)，吊車將鋼拱肋吊到臨時(shí)支架鋼托盤上，支架頂設(shè)置兩臺(tái)微調(diào)千斤頂,對(duì)節(jié)段標(biāo)高進(jìn)行微調(diào),對(duì)稱逐段安裝,最后合龍段安裝。

3 鋼管混凝土拱橋、拱肋的架設(shè)施工工藝流程及操作要點(diǎn)

3.1 施工工藝流程

施工工藝流程見圖1。

圖1 施工工藝流程圖

3.2 施工操作要點(diǎn)

3.2.1 施工準(zhǔn)備

3.2.1.1 支架加工

支架根據(jù)拱肋分段架設(shè)高度進(jìn)行尺寸設(shè)計(jì)，然后根據(jù)上部重量（包括拱肋自重和混凝土重量）進(jìn)行支架受力計(jì)算。支架計(jì)算一般計(jì)算強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。根據(jù)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行材料配置，立柱采用Φ820×10mm的螺旋鋼管，鋼管材質(zhì)為A3鋼。為確保鋼管支架的穩(wěn)定，鋼管之間采用［25a槽鋼、［16a槽鋼、［8槽鋼和50mm×5mm角鋼制作成桁架進(jìn)行連接。支架在工廠加工成型，現(xiàn)場進(jìn)行拼裝。

3.2.1.2 支架搭建

先進(jìn)行支架基礎(chǔ)設(shè)計(jì)：鋼管基礎(chǔ)預(yù)埋件采用δ=12mm鋼板，基礎(chǔ)尺寸應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場地基承載力設(shè)計(jì)，基礎(chǔ)預(yù)埋件中間設(shè)置Φ450mm的振搗孔。其中立柱基礎(chǔ)大小為1200 mm×1200mm×400mm，采用C30混凝土?；炷粱A(chǔ)局部承載力按公式（1）計(jì)算

式中:Fl—局部受壓面上作用的局部荷載或局部壓力設(shè)計(jì)值；Al—局部受壓面積；ω—荷載分布的影響系數(shù)：當(dāng)局部受壓面上的荷載為均勻分布時(shí)，取ω＝1；當(dāng)局部荷載為非均勻分布時(shí)(如梁、過梁等的端部支承面)，取ω＝0.75；β—混凝土局部受壓時(shí)的強(qiáng)度提高系數(shù)，按公式（2）計(jì)算。

復(fù)核地基承載力，若不能滿足要求，則進(jìn)行基礎(chǔ)處理。

混凝土基礎(chǔ)施工完成后，立支架鋼管，鋼管在工廠按現(xiàn)場高度定長加工，鋼管立柱之間的連接槽鋼在現(xiàn)場地面拼接完成，形成人字形，鋼管和桁架均采用50 t汽車吊整體吊裝，鋼管立柱每兩處安裝到位后，立即安裝連接桁架。

3.2.2 鋼管拱節(jié)段進(jìn)場驗(yàn)收

為了保證鋼拱組裝時(shí)成型線條流暢光滑，工地架設(shè)尺寸到位，拱肋在工廠制作時(shí)采用專用胎架，以防止拱肋的扭曲。節(jié)段加工完成后，并按照設(shè)計(jì)圖中的施工拱軸線在工廠進(jìn)行了試拼。鋼管拱節(jié)段運(yùn)至現(xiàn)場后，對(duì)鋼管拱節(jié)段進(jìn)行檢查驗(yàn)收。

3.2.3 鋼管拱節(jié)段吊裝

節(jié)段安裝由拱腳向拱頂方向安裝，先將節(jié)段下端馬板焊在端部，徑向頂部、兩側(cè)各一個(gè)。根據(jù)計(jì)算采用70 t，100 t汽車起重機(jī)臺(tái)吊拱肋節(jié)段，下端對(duì)準(zhǔn)拱腳預(yù)埋段，使端部馬板卡住拱腳預(yù)埋段，上端軸線中心點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)支架上事先標(biāo)注的軸線點(diǎn)，將拱肋放在鋼托盤上，再用千斤頂精調(diào)軸線和高程，確定滿足要求后，將鋼托盤焊在支架上，下端連接板焊在拱腳段上，完成該節(jié)段安裝。依次對(duì)稱循環(huán)上升完成上節(jié)段及橫撐安裝。節(jié)段安裝如圖2。

圖2 拱肋節(jié)段安裝示意圖

3.2.4 鋼管拱頂合龍

鋼管拱合龍節(jié)段，在加工時(shí)預(yù)留了10 cm的余量，在吊裝合龍節(jié)段時(shí)，先在前一天的相同溫度條件下，測量出合龍口的精確長度，然后對(duì)合龍節(jié)進(jìn)行精確切割，并按圖紙要求將切割端打磨出坡口，以上工作完成后，在第二天相同溫度條件下進(jìn)行合龍節(jié)段的安裝。合龍節(jié)段按左、右幅分別安裝，安裝應(yīng)選擇在氣溫在10～15℃之間進(jìn)行，并應(yīng)盡快完成。

3.2.5 工地焊接

鋼拱肋采用Q345qD材質(zhì)鋼板卷制而成，工地焊接采用鋼襯墊手工電弧焊，焊接采用E5015焊條。

4 施工臨時(shí)支架材料（兩片拱肋同時(shí)架設(shè)）

4.1 材料

支架安裝所用主要材料見表1。

4.2 工程施工機(jī)具設(shè)備

所用主要機(jī)具設(shè)備見表2。

表2 所用主要機(jī)具設(shè)備見表

5 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)

本工程執(zhí)行下列規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)：《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTGF50-2011）、《鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程》（JGJ81-2002）、《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB50205-2001）、《鋼結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（GB50221-2001）等標(biāo)準(zhǔn)及其他有關(guān)規(guī)定。

6 結(jié)語

鋼管混凝土拱橋拱肋的架設(shè)的施工方法主要有：支架施工法、轉(zhuǎn)體施工法、纜索吊裝法以及混合施工法。纜索吊裝法和轉(zhuǎn)體施工法主要用于跨越山谷、大江大河等不適宜搭設(shè)支架或根本無法搭設(shè)支架的場合；其特點(diǎn)是需要專業(yè)的施工隊(duì)伍，施工難度大，技術(shù)要求嚴(yán)，費(fèi)用較高。支架法分滿堂支架和少支架法，在拱肋離地面不高或橋下水位不深，通過縮窄河道可以留有足夠開闊平整的場地的情況下，可采用少支架法安裝。少支架安裝鋼管混凝土拱肋的優(yōu)點(diǎn)在于無需大型的吊裝設(shè)備，拱軸線形容易控制，施工快捷，安全性高，且施工費(fèi)用較低。

[1]王玉銀，惠中華.鋼管混凝土拱橋施工全過程與關(guān)鍵技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2010.

[2]陳寶春.鋼管混凝土拱橋[M].2版.北京：人民交通出版社,2005.

[3]周興水，大跨度鋼管混凝土橋拱肋少支架安裝法[J].徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2005,05（2）,03.