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2017-05-11 08:06:59

湖南水利水電訂閱 2017年3期 收藏

關(guān)鍵詞：虹吸管拉索橋面

（鳳凰縣水利局湘西自治州416200）

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姚輝 鄭壇清 陳姚華

（鳳凰縣水利局湘西自治州416200）

龍?zhí)梁铀畮煦购缥懿捎眯崩M合拱橋式施工工藝,效果良好，文章對整個鋼管拱的施工特點、施工方案、監(jiān)控措施進行了介紹，特別是斜拉組合拱橋斜拉索施工的詳細(xì)工序，可為同類工程提供參考。

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1 概述

龍?zhí)梁铀畮煦购缥芄こ涛挥邙P凰縣千工坪鎮(zhèn)塘公坨村旁的沱江河谷中，是龍?zhí)梁铀畮毂备汕玢拥目刂菩怨こ?，為單孔斜拉組合拱橋式倒虹吸管，橋墩起拱處高程為394.00m,凈跨170.00 m，跨中拱頂高程為416.25m,凈矢高21.25m,矢跨比為1/8，拱線全長約190m，采用Q345無縫鋼管，鋼管內(nèi)徑1.0m，管壁厚18mm，沿鋼管拱頂設(shè)人行及檢修通道，寬1.2m。鋼管拱設(shè)4對8支斜拉索（每岸2對4根斜拉索），錨錮于兩岸山體，拉索采用PES7-14成品索，外套高密度雙層聚乙烯，錨具采用冷鑄墩頭錨，錨錮墩端為張拉端，鋼管主梁處為固定端。錨錮墩采用組合結(jié)構(gòu)，支承樁為矩形截面，尺寸為1.0m×1.0m，錨錮樁為拱形斷面，尺寸為1.7m（高）×1.0m（底寬）。拱端橋臺為擴大基礎(chǔ)實體式結(jié)構(gòu)，尺寸為3.0m（橫向）×6.0m（順向）。2016年12月，該工程已完成橋臺及錨錮墩工程、上部鋼管拱制安、斜拉索制安及人行橋制安等，倒虹吸管順利通水。

圖1為龍?zhí)梁铀畮煦购缥芄こ淌疽鈭D。

圖1 龍?zhí)梁铀畮煦购缥芄こ淌疽鈭D

2 主要施工技術(shù)特點

（1）斜拉索的錨固墩、橋臺等分布于左右岸不同的位置，平面距離相距較遠(yuǎn)，達(dá)210m，高程相差70m，且山坡陡峻，施工難度極大。

（2）由于本橋斜拉索與垂直方向有不同的傾角，施工過程中應(yīng)嚴(yán)格控制上下吊點的距離、斜拉索上下的調(diào)節(jié)和張拉設(shè)備的安裝。吊點施工時應(yīng)注意斜拉索預(yù)埋套管的同軸度、錨下鋼板與預(yù)埋管的垂直度、錨下鋼筋定位準(zhǔn)確以確保錨下鋼板，以確保斜拉索軸線垂直。

（3）主拱鋼管直徑較小，在內(nèi)部施工焊接難度大。鋼管拱內(nèi)部承受水壓力，外部有風(fēng)阻力，應(yīng)嚴(yán)格控制鋼管焊接質(zhì)量。

3 總體施工方案

3.1 總體施工順序與施工工藝流程

總體施工順序為；鋼管主拱圈制作→主拱圈吊裝→永久性斜拉索安裝→現(xiàn)澆護管鋼筋混凝土→現(xiàn)澆立墻鋼筋混凝土→現(xiàn)澆橋面踏步鋼筋混凝土→預(yù)制橋面板安裝→橋面支撐系統(tǒng)鋼構(gòu)件制安→橋面鋼板制安→橋面欄桿制安。

3.2 總體施工方法

（1）壓力鋼管（包括加勁槽鋼及附著件）制作。主梁壓力鋼管的制作分工廠制作和現(xiàn)場拼裝兩個階段進行。工廠制作階段完成分節(jié)卷筒、分段拼裝組焊、附著鋼板的加工與拼裝組焊以及內(nèi)外表面的涂裝防腐等工作；現(xiàn)場拼裝階段完成加勁槽鋼的加工與拼裝組焊以及表面的涂裝防腐等工作。

（2）壓力鋼管的吊裝。卷筒按91節(jié)卷制，共31個吊裝段，以相鄰的3個管節(jié)為一組拼裝組焊成一個預(yù)制段，以減小單段的吊裝長度和吊裝重量，采用纜吊從左右向跨中方向，依次分段吊裝，跨中合攏，形成鋼管拱圈橋。

（3）斜拉索安裝。永久性斜拉索及配套件委托生產(chǎn)商在工廠制造，運至現(xiàn)場后，在壓力鋼管吊裝過程中分段、分部位安裝。

（4）鋼筋混凝土工程。采用集中在左岸布置混凝土攪拌站，就近加工砂石料，制備混凝土，利用纜吊吊運混凝土入倉，人工振搗的方法施工。

（5）橋面系統(tǒng)鋼構(gòu)件制安。采用在現(xiàn)場加工制作、纜吊吊裝組焊的方法施工。

4 主拱施工

4.1 鋼管的制造

鋼管主弦管采用Q345鋼板卷制，主梁Q345鋼之間的焊接及Q235鋼與Q345鋼間的焊接采用J426焊條，Q345鋼之間的焊接采用J506低氫型焊條，直線段長度為2.0m。焊條、焊劑、焊絲應(yīng)分別滿足相關(guān)規(guī)范的要求。鋼管拱在有資質(zhì)專業(yè)鋼結(jié)構(gòu)廠家分段加工焊接成型、預(yù)拼、檢驗合格、第一次噴涂后運至施工現(xiàn)場。

4.2 鋼管的吊裝

4.2.1 現(xiàn)場索道吊裝

按工廠拼裝組焊形成的預(yù)制段為單位，進行分段吊裝。全橋左右共分為31個吊裝段，單段長度在6m左右，單段重量3.75t，其中左、右岸各15節(jié)段，跨中1個節(jié)段。吊裝采用纜吊起吊鋼構(gòu)件，進行就位、對接、拼裝、焊接、掛索等。纜吊沿現(xiàn)倒虹吸管中心線布置，架設(shè)于左右岸倒虹吸管進、出口前池之間，架設(shè)高程分別為；左岸492.16m,右岸498.29m，跨度450m。吊裝采用自左、右岸橋臺開始，分別往跨中方向，分段逐節(jié)吊裝，逐節(jié)掛扣臨時拉索，直至跨中合攏。

4.2.2 現(xiàn)場吊裝施工

（1）搭設(shè)臨時支承架。在正式吊裝鋼管前，沿倒虹吸管軸線從左、右岸橋臺分別向跨中方向，各搭設(shè)一座鋼管支承架，以臨時支承、固定首段壓力鋼管。支承架采用鋼管腳手架、扣件搭設(shè)，支承架寬度為2 m，長度應(yīng)不小于6m。

（2）吊裝施工順序及步驟。全橋共分31節(jié)段，依次從左、右岸拱座向跨中分段、平行吊裝。通過纜吊吊索的收放，使主梁傾斜，與第1預(yù)制段上端的吊裝接縫鋼管（3-Ⅰ型）對位，然后通過纜吊跑車的開行和人力拉拽，實現(xiàn)與預(yù)制段鋼管之間的無縫對接；安裝臨時施工扣索，并張拉，使第2預(yù)制段上端緣口高程達(dá)到施工監(jiān)控計算的吊裝高程，然后固定臨時施工扣索；接縫施焊，纜吊跑車松吊開走，反復(fù)依次準(zhǔn)備起吊3～15段，最后拆除臨時施工扣索，纜吊跑車移走，全橋合攏。其具體施工內(nèi)容如下：①左岸第1～7預(yù)制段吊裝；②右岸第1～7預(yù)制段吊裝；③左岸第8～13預(yù)制段吊裝；④右岸第8～13預(yù)制段吊裝；⑤左岸第14～15預(yù)制段吊裝；⑥右岸第14～15預(yù)制段吊裝；⑦跨中預(yù)制段吊裝，全橋合攏。見圖2。

圖2 預(yù)制段吊裝施工示意圖

（3）加勁槽鋼的焊接。加勁槽鋼在現(xiàn)場下料、制作，纜吊吊裝、人力拉拽就位后，采用鐵絲捆綁、點焊等措施臨時固定，然后逐段焊接。槽鋼焊接從左右岸橋臺處往跨中方向依次錯位焊接，相鄰槽鋼的錯位長度不得小于1.5m。

5 斜拉索施工

5.1 斜拉索的制作與安裝

斜拉索為PES7-14型號的成品索，采用Ф7低松馳鍍鋅高強鍍鋅鋼絲，抗拉標(biāo)準(zhǔn)強度為fpk=1570 MPa，兩岸對稱設(shè)置8根，總長度約為1156m，總重量約為4.90t。

斜拉索與其配套的兩端冷鑄錨錨具在其出廠時，就已加工連接固定，無需在現(xiàn)場連接錨具。

5.2 斜拉索的制作

本工程所需斜拉索及與其配套的兩端冷鑄錨錨具均為定型產(chǎn)品，選用廣西柳州建筑材料廠的產(chǎn)品，根據(jù)現(xiàn)場施工時監(jiān)控單位提供的實測數(shù)據(jù)到生產(chǎn)廠定制。

5.3 斜拉索施工

（1）施工工藝流程：掛索→張拉→調(diào)索→封錨。

（2）掛索。斜拉索掛索應(yīng)根據(jù)安裝高度、布索方式、索長、索徑、索的剛?cè)岢潭取F(xiàn)場起重設(shè)備和現(xiàn)場情況等綜合選用“利用纜吊，并架設(shè)錨道索輔助多點法吊裝掛索”的方法掛索。先固定水管端錨點，后在錨墩錨點張拉、鎖錨。在掛索過程中，應(yīng)采取相應(yīng)措施，防止損傷索體保護層和索端錨頭的螺紋以及堆壓彎折索體。

（3）張拉。①鋼束張拉分兩次進行，斜拉索安裝后即進行第一次張拉，待倒虹吸管板安裝完畢后再進行第二次張拉，鋼束張拉應(yīng)按管中心對稱進行，L1和L4，L2和L3同時張拉，力求張拉力一致。斜拉索張拉采用在吊點上一端張拉。②張拉的順序、次數(shù)和量值應(yīng)以振動頻率計測定的索力或油壓表量值為準(zhǔn)，以延伸值作校核，并應(yīng)視拉索防振圈以及彎曲剛度的測量值予以修正。③拉索張拉完成后，懸臂施工跨中合攏前后，橋面及附屬設(shè)備安裝完時，應(yīng)采用傳感器或振動頻率測力計檢測各拉索索力值，同時應(yīng)視防振圈及索的彎曲剛度等狀況予以修正。每組及每根索的拉力誤差超過設(shè)計規(guī)定時應(yīng)進行調(diào)整。調(diào)整時應(yīng)從超過設(shè)計索力最大或最小的拉索開始（放或拉），直至設(shè)計索力。

（4）調(diào)索。①安裝過程中的多次調(diào)索：對正在安裝梁段的拉索進行安裝初拉力張拉的同時，應(yīng)對已安裝完成的梁段的拉索拉力進行調(diào)索、調(diào)整；②竣工后一次調(diào)索：為使拉索最后達(dá)到設(shè)計的恒載拉力，可在安裝狀態(tài)和成橋后進行，但以安裝狀態(tài)為宜，因為此時橋面及人行道等未施工，主梁剛度較小，張拉較易，且可避免張拉可能引起主梁線形變化而使橋面開裂等情況發(fā)生；③成橋后調(diào)索：當(dāng)主梁安裝合攏、上部附屬結(jié)構(gòu)工程（包括人行道面板、攔桿）完成后，開閘低流速灌滿水后，達(dá)到設(shè)計橋梁成橋恒載后，進行最后一次成橋調(diào)索張拉，使各拉索進行同步同時張拉。

（5）封錨。調(diào)索完成后，及時對錨頭保護罩灌注專用防腐油脂，進行錨頭防護，梁端應(yīng)對錨箱澆筑混凝土進行封錨處理。拱圈上端的錨頭處，應(yīng)注滿水泥砂漿后再焊接鋼板封閉。為防止雨水等對錨頭的侵蝕與橋梁的美觀，預(yù)埋管防護采取預(yù)埋管口加防護罩，防護罩與索體之間應(yīng)用環(huán)氧砂漿或防水漆密封。管內(nèi)填充泡沫塑料或瀝青棉絮的方法進行，外露預(yù)埋管則刷防銹漆。

6 拱座施工

6.1 施工準(zhǔn)備

平整場地，清除坡面危石浮土；坡面有裂縫或坍塌跡象者應(yīng)加設(shè)必要的保護，鏟除松軟的土層并夯實。孔口四周挖排水溝，做好排水系統(tǒng)；及時排除地表水，搭好孔口雨棚；合理堆放材料和機具，使其不增加孔壁壓力、不影響施工。

孔口周圍須用木料、型鋼或鋼筋混凝土制成框架或圍圈予以圍護，其高度應(yīng)高出地面（20～30）cm，防止土、石雜物滾入孔內(nèi)傷人。在孔口上層殘積松軟地層和強風(fēng)化巖層，為防止孔口坍塌，須用鋼筋混凝土護壁，高度根據(jù)具體開挖情況確定。在強風(fēng)化巖層以下，根據(jù)具體開挖情況采用噴射混凝土護壁?；油诳由疃瘸^10m時，應(yīng)采用機械通風(fēng)。

6.2 施工工序

現(xiàn)澆護管鋼筋混凝土C40→現(xiàn)澆立墻鋼筋混凝土C30→現(xiàn)澆橋面踏步鋼筋混凝土C40→預(yù)制鋼筋混凝土C30橋面板安裝→橋面支撐系統(tǒng)鋼構(gòu)件→踏步鋼板及橋面板制作安裝→行道欄桿鋼管制作安裝→防腐油漆。

6.3 混凝土施工

鋼筋混凝土工程采用集中在左岸布置混凝土攪拌站，就近加工砂石料，制備混凝土，利用纜吊吊運混凝土入倉，人工振搗的方法施工。施工時嚴(yán)格控制混凝土的材料、級配。模板均采用竹模板制作，現(xiàn)澆護管鋼筋混凝土采用Φ12鋼筋作垃桿裝吊模，固定在壓力鋼管上。橋面混凝土板預(yù)制在下部結(jié)構(gòu)工程完工后進行，利用先期混凝土攪拌場地作為預(yù)制場地預(yù)制。道板鋪設(shè)在主梁合攏后進行，從跨中分別向左、右岸同步、平行、對稱均衡施工。

7 監(jiān)控措施

7.1 施工測量控制

在施工前，做好主拱軸線高程控制基準(zhǔn)點的復(fù)核，對中線及主拱標(biāo)高測量，同時考慮大氣溫度對主梁線型的影響。

7.2 施工溫度控制

溫度測試包括斜拉索、主拱兩個部分。主拱溫度測試截面及測點布置同應(yīng)力測試。由于索表面溫度與索內(nèi)芯溫度不同，應(yīng)當(dāng)先制作2m長的試驗索，在其內(nèi)部和表面均勻布置感溫元件，測出其表面溫度和內(nèi)部溫度以及平均溫度的關(guān)系曲線，在實橋拉索表面測量其表面溫度，利用試驗段的標(biāo)定結(jié)果換算索的內(nèi)部溫度及平均溫度，測試方法一般采用預(yù)埋測試元件，用數(shù)字萬用表測試。

7.3 斜拉索控制

（1）拉索用料長度應(yīng)計入施工中錨固墩墩頂變位等因素的影響，再結(jié)合施工控制、監(jiān)測手段及材料特性確定斜拉索的下料長度。

（2）拉索外套鋼管位置應(yīng)計入拉索的垂直所引起的偏差，再結(jié)合施工控制和檢測結(jié)果進行修正計算，及時調(diào)整拉索外套鋼管位置。

（3）拉索各階段的張應(yīng)力、主梁頂拱度待材料單重、拉索彈性模量等參數(shù)確定，重新調(diào)整計算后，在施工控制計算中提供。

（4）拉索減震措施。拉索兩端外套鋼管入口處各設(shè)一個粘彈性高阻尼合成橡膠減震膠圈。拉索錨具、合成橡膠減震膠圈、防護罩、熱縮套等構(gòu)件可由供貨的拉索錨具廠配套組裝供應(yīng)。

7.4 鋼管焊接及質(zhì)量要求

鋼管連接為等強焊接。主拱鋼結(jié)構(gòu)間的焊縫，采用V形坡口，單面焊縫，雙面成型（全焊接對焊焊縫）。V型坡口應(yīng)采用機械加工，坡口表面不得有裂紋、分層、夾渣等缺陷，并且在施焊前應(yīng)將坡口表面的氧化物、油污、熔渣及其它有害雜質(zhì)清除干凈。清除的范圍（以離坡口邊緣的距離計）不得小于20mm。焊縫的對口接頭的錯邊量要小于0.1倍的鋼板厚度。

主梁鋼結(jié)構(gòu)的所有焊縫均作X射線檢驗（按比例）和超聲波探傷，焊縫質(zhì)量的射線探傷符合Ⅱ級焊縫質(zhì)量的要求，超聲波探傷符合Ⅰ級焊縫質(zhì)量的要求。對不合格的焊縫。要進行鏟除或打磨重焊。

7.5 鋼結(jié)構(gòu)的防銹、涂裝及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

鋼管在加工、預(yù)拼裝完成后，及時清除刺屑、焊渣、飛濺物及油污等。鋼管在形成主梁前，應(yīng)對鋼管進行噴砂除銹及表面粗糙化，并進行防銹涂裝。鋼管除銹等級應(yīng)達(dá)到Sa2.5級，清潔后鋼管外表面涂裝水性無機富鋅防腐底漆、中級漆及面漆，防腐年限25年。

7.6 主拱質(zhì)量控制

施工時應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場施工季節(jié)的風(fēng)力大小等實際情況，適當(dāng)增加橫向施工臨時風(fēng)纜。全橋竣工且兩岸倒虹吸管安裝到位后，須按0.01m3/s流量緩緩將整個倒虹吸管注滿水。

8 結(jié)語

斜拉組合拱橋式結(jié)構(gòu)是新建、改造倒虹吸管的一種新形式，由于斜拉組合拱橋式的施工工藝已很成熟，施工進度快、造價經(jīng)濟、建筑物美觀，對于跨越河面寬、水深的河流時，是一個比較好的選擇方案。從本工程實施后的效果表明，所采取的施工方案及其技術(shù)措施是安全可行的，可為同類型倒虹吸管設(shè)計、施工提供參考。

[1]劉外信.蘇州工業(yè)園區(qū)唯亭鋼管拱施工淺談[J].內(nèi)蒙古公路與運輸，2013，（06）：27-30.

2017-03-22）

姚輝（1982-），男，湖南鳳凰人，大學(xué)本科，工程師，從事水利水電工程管理工作，E-mail：yaohui656@163.com；鄭壇清（1978-），男，湖南鳳凰人，大學(xué)本科，工程師，從事水利水電工程管理工作。

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