談鋼管混凝土系桿拱橋拱肋吊裝施工技術(shù)

白 玲

(中鐵二十局集團(tuán)第一工程有限公司，江蘇 蘇州 215151)

談鋼管混凝土系桿拱橋拱肋吊裝施工技術(shù)

白 玲

(中鐵二十局集團(tuán)第一工程有限公司，江蘇 蘇州 215151)

以申張線張家港復(fù)線船閘工程巫山大橋主橋上部結(jié)構(gòu)系桿拱施工為背景，詳細(xì)介紹了拱肋吊裝施工方案，主要對拱肋吊裝工藝流程、拼裝臨時支架、吊點確定等施工技術(shù)及質(zhì)量控制要點進(jìn)行了闡述，為同類工程積累了經(jīng)驗。

鋼管混凝土系桿拱橋，拱肋吊裝，臨時支架，鋼管

1 工程概況

巫山大橋全長332.78 m，分左右幅，主橋跨越張家港船閘上游引航道，跨徑布置左幅為(3×20+2×80+20+12.3+4×20)m，右幅為(2×20+12.3+2×80+6×20)m，主橋設(shè)計為剛性系桿、剛性拱、柔性吊桿的鋼管混凝土系桿拱橋。計算跨徑78 m，拱軸線設(shè)計為二次拋物線，矢跨比1/5，矢高15.6 m。拱肋設(shè)計為啞鈴形鋼管混凝土的結(jié)構(gòu)，每個鋼管的外徑為90 cm，拱肋高度設(shè)計為220 cm，鋼管壁厚為1.2 cm，綴板壁厚1.4 cm，鋼管內(nèi)及腹腔內(nèi)充填C40微膨脹混凝土。系桿為箱形斷面，高230 cm，寬120 cm，壁厚為30 cm。吊桿間距5.0 m，每片拱肋設(shè)置吊桿14根；內(nèi)側(cè)吊桿采用PESFD7-55的鍍鋅高強鋼絲索，外側(cè)吊桿采用PESFD7-73的高強鋼絲索，橋面以上2 m外包不銹鋼套管。中橫梁高度60 cm～140 cm，寬為60 cm。端橫梁為箱形斷面，高為100 cm～195 cm，寬為190 cm。橋面雙向的2%橫坡通過橫梁高度變化來調(diào)整。橋面板采用實心板梁，中板寬為99 cm、厚為25 cm，邊板寬為99.5 cm/124.5 cm、厚為25 cm。4道K形風(fēng)撐組成風(fēng)撐，K形風(fēng)撐由外徑80 cm和60 cm的鋼管焊接而成，壁厚1.2 cm。系桿、橫梁為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)(見圖1)。

2 拱肋吊裝施工方案

主橋鋼管混凝土系桿拱采用先梁后拱的施工方案，先在工廠分段加工鋼管拱，同步搭支架現(xiàn)澆三段系桿及拱肋預(yù)埋段、橫梁并按設(shè)計張拉，鋼管拱節(jié)段運輸?shù)浆F(xiàn)場后，吊車吊裝拱肋鋼管，安裝肋間風(fēng)撐，泵送鋼管混凝土，架設(shè)吊桿并完成張拉，安裝行車道板，現(xiàn)澆橋面板，完成護(hù)欄及橋面瀝青混凝土。

2.1 拱肋吊裝

巫山橋鋼結(jié)構(gòu)南跨主拱在水面上成橋，東半幅緊鄰高壓線，難度比較大，主要表現(xiàn)在：

1)本橋整體施工步驟先橋面系系梁、橫梁后拱的施工方案；

2)水上吊裝作業(yè)受老橋和西側(cè)3.5萬V高壓線的影響。依據(jù)現(xiàn)場實際情況采用橫梁間搭設(shè)導(dǎo)機板，汽車吊上橋面分段安裝的施工方案進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)的安裝。為加快施工進(jìn)度，先將每片拱節(jié)段Ⅰ和節(jié)段Ⅱ、節(jié)段Ⅳ和節(jié)段Ⅴ在橋址旁水平胎架上按拱肋線形分別拼接成吊裝節(jié)段，同時在拱肋安裝分段環(huán)縫位置搭設(shè)安裝支架，依照先兩邊段后中間合龍段的吊裝順序依次安裝。節(jié)段間焊接完成后，再安裝K撐。

2.1.1 拱肋吊裝施工工藝流程

拱肋吊裝施工工藝流程如下：

技術(shù)交底→橋址邊胎架制作(同時在南半幅老橋、北半幅路基上搭設(shè)安裝支架)→汽車吊上橋(拱肋節(jié)段轉(zhuǎn)至吊裝位置)→將鋼管拱吊至鋼管支架上拼裝(依次吊兩邊兩個節(jié)段，中間一節(jié)段為合龍段最后吊)→測量定位精調(diào)、監(jiān)理驗收→環(huán)縫對接→同樣方法安裝第二片拱肋→焊接鋼管風(fēng)撐(4道)→其他施工→成橋后涂裝最后一道面漆。

2.1.2 拱肋拼裝臨時支架

拱肋拼裝臨時支架設(shè)置在距3(5)號墩約30 m的地方，南端臨時支架支設(shè)在老橋中跨上，北段臨時支架支設(shè)在原有路基上。

為了保證安裝過程中拱肋不發(fā)生變形及扭曲，臨時支架的基礎(chǔ)要求必須堅實可靠，現(xiàn)場工程地質(zhì)條件比較好，無不良地質(zhì)，南跨航道上支架利用老橋橋面上部搭設(shè)鋼支架，北跨陸地基礎(chǔ)在搭設(shè)現(xiàn)澆系梁支架時考慮拱肋安裝支架基礎(chǔ)采取局部加強。

1)臨時支架基礎(chǔ)要求。

C25混凝土基礎(chǔ)尺寸設(shè)置為300 cm×300 cm，厚度20 cm～40 cm?；炷帘砻骓毱秸?，保證臨時支架搭設(shè)的垂直度。

在基礎(chǔ)混凝土表面預(yù)埋四塊規(guī)格為60 cm×60 cm×10 mm的鋼板，混凝土基礎(chǔ)底部鋪設(shè)一層雙向Φ12@200 mm的鋼筋網(wǎng)片，保護(hù)層厚度設(shè)計為5 cm。

支架混凝土基礎(chǔ)表面平整度誤差要求控制在1 cm以內(nèi)。拱肋拼裝支架搭設(shè)時，將支架鋼管底部與預(yù)埋件進(jìn)行焊接，保證支架鋼管的穩(wěn)定性以及受力狀況良好。

拱肋安裝支架由φ325×8 mm的鋼管和Ⅰ25工字鋼組合而成。支架搭設(shè)根據(jù)現(xiàn)場實際情況和設(shè)計施工要求，支架鋼管避開系梁和橫梁直接與老橋面和地面基礎(chǔ)連接。

2)臨時支架搭設(shè)要求。

鋼管支架在水平方向和垂直方向用槽鋼聯(lián)結(jié)搭設(shè)成剪刀撐以增加支架的剛性及穩(wěn)定性；鋼管和支架混凝土基礎(chǔ)接觸的部位用鐵板進(jìn)行封口焊接；為了保證工期要求，主拱拼裝支架與拱肋生產(chǎn)同時進(jìn)行施工；每個支架前后左右拉風(fēng)纜繩，確保支架穩(wěn)定。

2.1.3 南半幅汽車吊及拱肋節(jié)段上橋

由于該橋施工順序是先橋面系后拱，南半幅位于航道上，汽車吊需要上橋面安裝，因此在間隔5 m的橫梁間架設(shè)兩道1.5 m寬導(dǎo)機板貫通全橋，每跨導(dǎo)機板兩端制作鋼支撐或用貝雷架與地面連接，以便汽車吊前行和停位，并且汽車吊在吊裝時打腿必須在老橋面或老路基上(必要時利用貝雷架或鋼支架作腿基礎(chǔ))，以確保橫梁不能受力和吊車的穩(wěn)定性。拱肋節(jié)段上橋面采用兩部吊車轉(zhuǎn)位移動至吊裝位置，下方利用老橋面或老路基制作高于橫梁的型鋼托架，拱肋位移后放置于上方時避開橫梁受力。

2.1.4 北半幅拱肋吊裝

在橋址旁水平胎架上將廠內(nèi)制作節(jié)段Ⅰ,Ⅱ(節(jié)段Ⅳ,Ⅴ)拼接成吊裝節(jié)段；在系梁上搭設(shè)安裝支架，支架四根鋼管橫向內(nèi)寬度大于系梁寬度直接與下部支架連接，以防止系梁受力；用汽車吊對稱吊裝節(jié)段Ⅰ+Ⅱ(節(jié)段Ⅳ+Ⅴ)，需保證拱軸線的安裝精度及節(jié)段間匹配錯邊量；用汽車吊吊裝合龍段。合龍口時，準(zhǔn)確量測合龍口的距離，再對合龍段依據(jù)測量統(tǒng)計結(jié)果進(jìn)行配切，確保合龍段的長度。

同法安裝另一側(cè)拱肋，待拱肋裝配、焊接完成后吊裝風(fēng)撐。

2.1.5 吊點確定

吊點選取在吊點位于距拱肋兩端(0.22～0.24)L的地方(L為拱肋分段的長度)，即對值相等的地方。

采用鋼絲繩捆綁的方式起吊。在吊點處要對拱肋鋼管進(jìn)行保護(hù)，保護(hù)方法為在拱肋鋼管外前后半圓包上寬為1 m的橡膠塊，橡膠塊外包16 mm厚、寬度1 m的鋼板。

2.1.6 吊車選擇

本工程主要安裝機械設(shè)備采用汽車吊(50 t，30 t各一臺)，每個節(jié)段安裝利用兩臺汽車吊抬吊安裝，50 t吊車吊最高點，30 t吊低點，可滿足全橋每個節(jié)段的吊裝。

2.1.7 風(fēng)纜繩設(shè)置和埋制風(fēng)纜繩地錨

每片拱肋支架設(shè)置2根風(fēng)纜繩，順橋向斜拉于拱腳處，風(fēng)纜繩直徑為24.5 mm,在拱肋吊裝定位前采用10 t手拉葫蘆收緊。

2.1.8 鋼管拱肋起吊

拱肋節(jié)段起吊前，在設(shè)計的吊點處捆綁直徑為56 mm鋼絲繩，同時在各吊點位置對拱肋鋼管進(jìn)行保護(hù)。鋼絲繩系好后，用汽車吊垂直起吊直至達(dá)到理論的支架位置再落架。起吊過程中應(yīng)派專人觀察各吊點處鋼絲繩的情況，一旦發(fā)現(xiàn)鋼絲繩有受力不勻、存在滑移等情況，應(yīng)立即停止工作。

2.1.9 拱肋吊裝測量控制

吊裝過程中主要是測量控制拱軸線。拱肋拼裝時在拱頂?shù)谋趁嬗眉t色標(biāo)線畫出拱肋的頂部中線，作為控制點。安裝之前對拱軸線進(jìn)行復(fù)測，即：在離拱軸線延長線的兩拱腳2 m的地方標(biāo)記兩點，通過全站儀能夠看到這兩點，計算出拱肋上實測點的坐標(biāo)。根據(jù)點的坐標(biāo)，并考慮預(yù)拱度，得出拱軸線是否與設(shè)計拱軸線

的位置吻合。安裝拱肋時，在位于拱軸線的延長線的兩端各架設(shè)一臺全站儀，用于觀察該紅色標(biāo)線的位置是否與拱軸線重合，若不重合，用纜繩進(jìn)行反復(fù)調(diào)整，直至拱背的紅色標(biāo)線與設(shè)計軸線相重合為止。

觀測項目、觀測方法及主要目的見表1。

表1 觀測項目、觀測方法及主要目的

2.2 風(fēng)撐安裝

風(fēng)撐的安裝需在兩片拱肋安裝就位拱腳焊接后進(jìn)行。其安裝方法為：拱肋加工時側(cè)面焊接25 cm～45 cm的風(fēng)撐短接頭，在挑出的風(fēng)撐、鋼橫梁短接頭處的外下方焊接限位板。風(fēng)撐、鋼橫梁用吊車按照安裝順序進(jìn)行吊裝，將風(fēng)撐緩慢放下置于限位板上即可(必要時可增焊加固碼板)。直撐吊裝就位后，工人方可進(jìn)行風(fēng)撐對接焊縫的焊接，最后安裝、焊接斜撐。

3 結(jié)語

鋼管混凝土系桿拱橋的施工技術(shù)越來越趨于成熟，鋼管混凝土拱肋的吊裝作為鋼管混凝土系桿拱橋施工過程中的關(guān)鍵工序，卻是一個極為復(fù)雜的過程，根據(jù)巫山大橋施工現(xiàn)場的實際情況，制定了詳細(xì)的拱肋吊裝施工方案，施工中既保證了工程質(zhì)量，又保證了施工過程中無安全事故發(fā)生，為同類工程提供了經(jīng)驗。

[1] 周水興，何兆益，鄒毅松.路橋施工計算手冊[M].北京：人民交通出版社，2006.

[2] 張俊義.橋梁施工百問[M].北京：人民交通出版社，2003.

[3] 陳寶春.鋼管混凝土拱橋發(fā)展綜述[J].橋梁建設(shè)，1997(2)：32.

[4] 呂俊平.鋼管混凝土系桿拱橋施工控制[D].杭州：浙江大學(xué)，2013.

On arch-rib hoisting construction technique of steel pipe concrete tied-arch bridge

Bai Ling

(No.1EngineeringCo.,Ltd,ChinaRailway20thBureauGroup,Suzhou215151,China)

Taking the tied-arch structure of the upper structure at Wushan Bridge of Zhangjiagang multiple track hip-lock project along Shenzhang Line as the background, the paper mainly introduces the construction scheme, craft procedure of the arch-rib hoisting, the assembling temporary framework, identification of hoisting points and quality control points of the arch-rib hoisting construction, so as to accumulate experience.

steel pipe concrete tied-arch, arch-rib hoisting, temporary framework, steel pipe

2015-02-02

白 玲(1982- )，女，工程師

1009-6825(2015)11-0179-02

U445

A