大跨度大噸位提籃式鋼箱拱整體提升安裝技術(shù)

胡平生

一、工程概況

鳳凰三橋主橋全長5 1 0 m，為（40+61+308+61+40）m中承式無推力鋼箱系桿拱橋。主跨249.5 m，矢高68.44 m，矢跨比1/4.5，拱軸線采用m=1.25的懸鏈線，主拱肋按1/5角度橫橋向內(nèi)傾，拱頂處拱肋間跨為19.1 m。鋼箱拱總重量達(dá)4690t，提升高度約30m。

主橋跨越下橫瀝水道，為一級(jí)航道，航道繁忙，河面寬約400 m。水深2～12m，最大流速約0.6m/s，河水受潮水影響，具半日潮、潮時(shí)潮差不等的特點(diǎn)，最大潮差約2.0m。

二、施工方案比選

1.纜索吊扣掛施工法。即工廠制造預(yù)拼好各節(jié)段鋼箱拱，利用纜索吊機(jī)扣索塔依次吊裝節(jié)段鋼箱拱，直至合龍。

2.整體提升法。主橋鋼拱肋在工廠匹配組拼，然后將單元件運(yùn)輸至預(yù)拼場(chǎng)，采用支架低位組拼成型，整體滑移上船、浮運(yùn)、利用提升架液壓整體垂直提升完成拱肋安裝。

由于選址處地質(zhì)條件較差，淤泥層較厚，不利于纜索吊機(jī)錨碇施工；橋址位于珠三角臺(tái)風(fēng)多發(fā)地區(qū)，拱肋架設(shè)工期較長（至少9個(gè)月），根據(jù)施工安排很難避開臺(tái)風(fēng)季節(jié)，存在較大安全風(fēng)險(xiǎn)；采用纜索吊扣掛施工法較整體提升法施工工期超過至少6個(gè)月。

綜上所述，從經(jīng)濟(jì)、安全、進(jìn)度等方面綜合比選，整體提升方案明顯優(yōu)于纜索吊機(jī)扣掛安裝方案。

三、整體提升施工方案

1.拱肋拼裝

從鋼箱拱制造基地通過水路運(yùn)輸?shù)狡囱b場(chǎng)，利用500t履帶吊機(jī)卸貨裝至運(yùn)梁臺(tái)車，在胎架上定位后焊接組拼。安裝拱肋拼裝支架，用履帶吊對(duì)稱安裝拱肋節(jié)段，通過鞍座調(diào)節(jié)千斤頂調(diào)整拱肋線形，從支架兩端拼裝，在拱頂處合龍。

2.拱肋脫架及支架拆除

當(dāng)鋼拱肋拼裝及橫撐拼裝焊接完成后，將拱肋滑靴與滑道間清理干凈，并將滑道上鋼板抹上黃油。

安裝臨時(shí)水平索，張拉至設(shè)計(jì)要求。對(duì)稱解除拱肋的豎向約束，并用吊掛銷軸使船上支架與鋼箱拱連接。拆除船上支架基礎(chǔ)的砂箱，使支架完全脫空，拱肋結(jié)構(gòu)的重量由支架支點(diǎn)全部轉(zhuǎn)移到兩端頭的滑靴上。完成體系轉(zhuǎn)換后拆除其他剩余支架。

3.拱肋滑移上船浮運(yùn)

拱肋上船時(shí)間主要取決于提升系統(tǒng)安裝調(diào)試完成時(shí)間以及水文、風(fēng)力、雨水、雷電等氣象情況。雷雨大風(fēng)天氣（風(fēng)力超過六級(jí)）不應(yīng)啟動(dòng)上船作業(yè)。

船舶拉入拱肋下方最高水位的要求主要取決于水位能保證進(jìn)入時(shí)駁船機(jī)房頂高度要低于水平索高度，要求駁船盡量靠近拱腳后再絞入；最低水位要求主要取決于水位保證進(jìn)入時(shí)駁船不觸底。

拱肋上船有以下幾個(gè)工序轉(zhuǎn)換：①拱肋滑移到位→②船上支架B梁受力最大時(shí)→③拱肋重量全部轉(zhuǎn)移至船上→④滑靴脫離棧橋滑道→⑤駁船縱移10～15m→⑥拱、船、支架軟硬加固→⑦駁船拖出港區(qū)。

拱肋通過千斤頂頂推至上船位置。左、右幅軌道各布置2臺(tái)120t數(shù)控液壓千斤頂同步、連續(xù)頂推到位，15000t駁船通過絞錨精確定位，使拱肋上船落位，定位焊接完成后，駁船在漲潮時(shí)段排水抬浮，使拱肋重量轉(zhuǎn)移到駁船上，駁船縱向拉移，脫離棧橋，封航警戒浮運(yùn)。

4.拱肋運(yùn)輸定位提升

（1）拱肋提升支架南北岸共2個(gè)，布置于左右幅三角鋼架前斜腿的邊主梁上。每副提升支架布置8臺(tái)350t千斤頂作為提升點(diǎn)，每臺(tái)油缸采用31Φ15.24鋼絞線束。提升支架后錨共布置8臺(tái)200t抗拔油缸，每臺(tái)油缸采用19Φ15.24鋼絞線束。提升索布置4臺(tái)80L/min流量的液壓泵站，采用連續(xù)式的作業(yè)方式，提升速度可達(dá)3-4m/h；后錨布置2臺(tái)80L/min流量的液壓泵站，采用連續(xù)式的作業(yè)方式。

（2）提升加載及船拱分離

第一步：提升鋼箱拱加載至60%，檢查船上支架和梁的吊掛銷板有無異常，然后開始拆除作業(yè)。先拆除Φ1200主鋼管法蘭一半的螺栓，并用氧氣乙炔切割連接系鋼管。

第二步：提升鋼箱拱加載至80%，此時(shí)支架均已完成連接系鋼管切割，開始拆除Φ1200主鋼管法蘭螺栓的剩余12個(gè)中的8個(gè)。

第三步：及時(shí)通知提升操作人員，告知船上支架即將完成分解，提升鋼絞線加載至100%，確保船上支架法蘭斷連接處處于無應(yīng)力狀態(tài)。拆除主鋼管剩余4個(gè)法蘭螺栓，使船上支架上下層分離。

（3）提升到位

繼續(xù)加載至船上支架與拱肋完全分離，空中滯留懸停10分鐘，檢查無誤后繼續(xù)提升至設(shè)計(jì)位置，駁船退場(chǎng)，繼續(xù)進(jìn)行后續(xù)合龍施工作業(yè)。

5.拱肋合攏

待主拱段提升初步到位后，通過提升油缸微調(diào)拱肋安裝高程，通過臨時(shí)系桿的放張調(diào)整拱軸線形，通過提升塔結(jié)構(gòu)調(diào)整拱肋安裝縱、橫向位置。精調(diào)拱肋安裝平面位置、高程和線形至滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求后，利用提升塔架結(jié)構(gòu)進(jìn)行橫向臨時(shí)定位，然后，對(duì)拱肋合龍段兩端位移進(jìn)行48小時(shí)觀測(cè)。根據(jù)測(cè)量結(jié)果，在合龍溫度（20℃）時(shí)精確測(cè)取合龍段長度，切割合龍段余量，安裝合龍段就位，焊接切割余量端縱向加勁肋板，施擰另一端縱向加勁肋高強(qiáng)螺栓，完成瞬時(shí)合龍，同時(shí)環(huán)縫施焊，完成箱拱合攏。

主拱段有四個(gè)合攏口，合攏順序?yàn)橄群蠑n南岸端，再合攏北岸端。主橋鋼箱拱肋合攏之后，拆除提升架系統(tǒng)，解除臨時(shí)水平拉索，安裝橋面上方左右側(cè)各4根系桿索，按照設(shè)計(jì)要求初張拉，進(jìn)入鋼梁架設(shè)安裝階段。

四、結(jié)語

本橋鋼箱拱采用整體安裝方法為同期提升噸位世界第一，提升高度也居國內(nèi)同類型鋼箱拱施工前列。在施工中，鋼箱主拱肋整體拼裝、落架、整體滑移、裝船、整體浮運(yùn)、整體提升吊裝等施工過程，均存在很大的施工難度。

鋼箱拱節(jié)段分小塊體工廠化制造運(yùn)輸、場(chǎng)內(nèi)組焊成整體運(yùn)輸、通過提升支架整體提升到位的開發(fā)，為不具備纜索吊機(jī)施工的大型剛拱橋施工提供了有效途徑。該法在工程結(jié)構(gòu)件安裝中具有廣泛的應(yīng)用前景。

在施工中，鋼管拱滑移下水是關(guān)鍵，要充分考慮各種工況，要對(duì)運(yùn)輸船進(jìn)行加固設(shè)計(jì)并設(shè)計(jì)拱肋的支撐支架，支撐支架與拱肋一起滑移至運(yùn)輸船上，并考慮支架拆除方案，保證快速合攏。本項(xiàng)目采用了部分支架與拱肋一起整體提升，待主橋合攏后依次拆除。