異形景觀造型鋼拱肋精確安裝施工技術(shù)研究

葉 烽 （安徽省路港工程有限責(zé)任公司，安徽 合肥 230022）

1 引言

鋼拱橋以其承載能力強(qiáng)、造型優(yōu)美及風(fēng)景獨(dú)特等特點(diǎn)受到越來越多的青睞，而隨著鋼拱肋的跨度、高度不斷增大，結(jié)構(gòu)形式越來越復(fù)雜，其施工難度也越來越大。鋼拱肋進(jìn)行裝飾橋面，其中景觀拱肋的形狀五花八門，如X 形鋼拱肋。以“心形”構(gòu)造為例，其施工過程中，往往存在鋼拱架線路長、空中安裝有交叉節(jié)點(diǎn)、安裝穩(wěn)定性差和拱肋安裝精度難把控等難題，因此需要開發(fā)新的異形拱肋安裝技術(shù)。

針對上述問題，本文提出了異形景觀造型鋼拱肋精確安裝施工技術(shù)，可有效解決高空原位拼裝、纜索吊裝等傳統(tǒng)施工方法易出現(xiàn)的吊裝時(shí)拱肋在交叉節(jié)點(diǎn)碰撞和拱肋安裝穩(wěn)定性差等施工難題。本技術(shù)已應(yīng)用于實(shí)際工程并取得了較高的經(jīng)濟(jì)技術(shù)效益，充分說明了該技術(shù)的可行性。

2 技術(shù)特點(diǎn)

異形節(jié)鋼拱肋安裝技術(shù)。異形節(jié)中間設(shè)置混凝土拱座，拱座內(nèi)設(shè)置精準(zhǔn)定位的預(yù)埋件，將心型節(jié)鋼拱肋分三類，由下向上的順序安裝標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，拱肋安裝效率高，成型后結(jié)構(gòu)美觀。

異形景觀鋼拱肋精確預(yù)拼技術(shù)。鋼拱肋按1:1 的比例進(jìn)行預(yù)拼，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)之間通過耳板固定和調(diào)節(jié)，合龍段預(yù)留100mm 余量，鋼拱肋的尺寸和預(yù)拱度滿足設(shè)計(jì)要求后方可運(yùn)送至現(xiàn)場拼裝，提高鋼拱肋節(jié)段精度，減少后續(xù)返工現(xiàn)象。

異形鋼拱肋底座精確安裝技術(shù)。在預(yù)埋件底部上設(shè)置支撐，鋼筋綁扎完后將支撐與埋件、底鋼板焊接進(jìn)行固定，有效確保異形鋼拱肋底座安裝精度。

3 適用范圍

適用于鋼拱肋安裝施工，特別適合異形景觀造型鋼拱肋精確安裝施工。

4 工藝原理

如圖1和圖2所示，針對異形景觀造型鋼拱肋安裝施工，本文提出了異形節(jié)鋼拱肋安裝技術(shù)，異形節(jié)中間設(shè)置混凝土拱座，拱座內(nèi)設(shè)置精準(zhǔn)定位的預(yù)埋件，將心型節(jié)鋼拱肋分三類，由下向上的順序安裝標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，拱肋安裝效率高且成型后結(jié)構(gòu)美觀；提出了異形景觀鋼拱肋精確預(yù)拼技術(shù)，鋼拱肋按1:1 的比例進(jìn)行預(yù)拼，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)之間通過耳板固定和調(diào)節(jié)，合龍段預(yù)留100mm 余量，鋼拱肋的尺寸和預(yù)拱度滿足設(shè)計(jì)要求后方可運(yùn)送至現(xiàn)場拼裝，提高鋼拱肋節(jié)段精度，減少后續(xù)返工現(xiàn)象；提出了異形鋼拱肋底座精確安裝技術(shù)，在預(yù)埋件底部上設(shè)置支撐，鋼筋綁扎完后將支撐與埋件、底鋼板焊接進(jìn)行固定，有效確保異形鋼拱肋底座安裝精度。

圖1 異形景觀鋼拱肋結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 預(yù)埋鋼拱肋施工示意圖

5 工藝流程和操作要點(diǎn)

5.1 施工工藝流程

施工工藝流程如圖3所示。

圖3 施工工藝流程圖

5.2 操作要點(diǎn)

5．2．1 施工準(zhǔn)備

施工前應(yīng)熟悉異形鋼拱肋施工圖紙，將異形拱肋劃分成多種標(biāo)準(zhǔn)節(jié)。工廠制作時(shí)構(gòu)件的材質(zhì)、下料尺寸精度及焊接等要符合規(guī)范及設(shè)計(jì)要求。對材料分類分批次存放，焊條、焊絲做好防潮措施。

5．2．2 拱肋加工

加工前對各組成部件進(jìn)行放樣，確定加工的幾何尺寸等，對加工材料劃線和號料，隨后對部件進(jìn)行下料切割，將切割的各部件焊接成單元件，最后將制作好的單元件準(zhǔn)運(yùn)至存放地點(diǎn)，保證存放場地基礎(chǔ)滿足承載要求。

①單元制作

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙位置跳幀胎架縱向線型和各點(diǎn)位的相對高程。單元在胎架上焊接完成后，卸除縱橫向夾具，板單元處于自由狀態(tài)，再復(fù)核板單元的線型與圖紙要求的偏差大小，超出設(shè)計(jì)范圍采用火校法進(jìn)行校正。

②節(jié)段預(yù)拼

對節(jié)段進(jìn)行翻身和耳板焊接，在所有節(jié)段制作完成后，將所有節(jié)段放在總拼胎架上進(jìn)行匹配，每個(gè)單元均需設(shè)余量作為焊接收縮補(bǔ)償。節(jié)段數(shù)量連續(xù)長度不小于3+1節(jié)段。

5．2．3 支架搭設(shè)

①基礎(chǔ)處理

支架基礎(chǔ)布置位于橋面上，采用獨(dú)立基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，防止拆除支架基礎(chǔ)時(shí)造成橋面破壞，在橋面上鋪設(shè)薄膜。采用C30 混凝土澆筑基礎(chǔ)，基礎(chǔ)尺寸1．2m×1．2m×0．4m，在鋼管立柱位置底板部（混凝土頂部）預(yù)埋600mm×600mm×14mm 的鋼板，鋼板與混凝土連接采用八根φ14錨固鋼筋。

②現(xiàn)場支架搭設(shè)

由四根鋼管立柱組成一個(gè)受力組合，鋼管立柱間采用φ140mm×3mm 焊管進(jìn)行加強(qiáng)連接，高度每4．5m 設(shè)一組焊管支撐，最高一層焊管上鋪設(shè)50mm 厚的復(fù)空板與其最上一層支架焊管固定作為施工作業(yè)平臺，在焊接四周設(shè)置1．2m的鋼管作為欄桿立柱，分配梁與鋼拱之間設(shè)置高度330mm砂箱。

5．2．4 節(jié)段運(yùn)輸

①設(shè)備投入

根據(jù)運(yùn)輸單元的尺寸和荷載確定運(yùn)輸車輛型號，考慮現(xiàn)場吊裝機(jī)械臺班的使用效率、現(xiàn)場安裝進(jìn)行要求和天氣因素影響，確定節(jié)段的運(yùn)輸時(shí)間。

選用與構(gòu)件尺寸、重量匹配且性能良好的重型掛車，并確保負(fù)責(zé)運(yùn)輸?shù)能囮?duì)管理規(guī)范，使用的捆綁工具表1所示。

表1 運(yùn)輸配件表

②裝載及加固

經(jīng)過測算和驗(yàn)證，結(jié)合鋼拱肋橋梁運(yùn)輸?shù)墓?jié)段尺寸及重量，選擇相對應(yīng)的車型進(jìn)行裝載，在梁段裝車前必須在裝載車輛的平板與箱梁相接觸的位置鋪設(shè)墊木以防止箱梁在運(yùn)輸過程中與車輛平板發(fā)生摩擦。墊木必須在橫隔板的位置擺放，且墊木的間距不得大于6m，墊木放置高度基本一致以防滑移。在運(yùn)輸途中使用手動葫蘆及鋼絲繩將箱梁和裝載車輛的平板（大梁）之間進(jìn)行鎖定，以保證箱梁運(yùn)輸?shù)姆€(wěn)定性及安全。

5．2．5 測量放樣

依據(jù)橋梁定位樁號，測量拱肋埋件位置，確保拱肋預(yù)埋位置和支架體系位置精準(zhǔn)。

5．2．6 節(jié)段吊裝

①鋼拱預(yù)埋節(jié)段施工

鋼拱埋件節(jié)段由100t 汽車吊在支架上方吊裝。預(yù)埋件設(shè)底面2 個(gè)支撐點(diǎn)，預(yù)先在墊層上測量放樣，安放2 塊δ 20×300×300 鋼板，然后綁扎拱座底層鋼筋綁扎，綁扎完成底層鋼筋后，用支撐與埋件、底鋼板焊接進(jìn)行固定支撐埋件。支撐支腿、斜撐采用[20 型鋼，拉桿采用L100×10cm 角鋼。埋件安裝初定位后，測量埋件位置，用千斤頂支撐在支腿及斜撐上調(diào)節(jié)埋件位置，埋件平面位置偏差控制在5mm 以內(nèi)，標(biāo)高偏差控制在2mm以內(nèi)。

②節(jié)段吊裝

吊機(jī)支撐腿位置必須設(shè)置混凝土箱室的腹板位置，同時(shí)在支撐腿鋼板與混凝土橋面之間放置枕木。根據(jù)吊裝時(shí)節(jié)段等荷載情況，節(jié)段采用四點(diǎn)起吊，計(jì)算鋼絲繩的安全系數(shù)。節(jié)段吊耳設(shè)置在構(gòu)件重心前后3～5m 處的頂板上，且必須與隔板位置對應(yīng)，橫向1～2m 設(shè)置兩個(gè)吊耳，滿足四點(diǎn)起吊作業(yè)。

5．2．7 線性調(diào)整

吊車將梁段保持高度不變緩慢行進(jìn)至設(shè)計(jì)安裝位置旁，起吊過程中由地面工作人員利用晃繩控制梁段空中姿勢，避免與橋墩或其他物體碰撞。之后緩慢提升梁段，鋼拱肋橋梁的底高過橋墩或支架約0．5m，利用晃繩調(diào)節(jié)梁段空中姿勢，將梁段吊至該梁段設(shè)計(jì)安裝位置并緩慢落下至砂箱頂部。

所有進(jìn)場構(gòu)件必須在車間進(jìn)行預(yù)拼裝后再進(jìn)場，根據(jù)車間拼裝順序并結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際施工情況，拼裝線型現(xiàn)場實(shí)測，設(shè)計(jì)預(yù)拱度在測量過程中進(jìn)行豎曲線疊加，節(jié)段間隙根據(jù)車間預(yù)拼時(shí)采用耳板固定，現(xiàn)場根據(jù)耳板進(jìn)行調(diào)節(jié)，合攏段兩端設(shè)置的100mm 余量經(jīng)實(shí)測后割除，所有節(jié)段在橋面板上必須設(shè)置至少兩個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)，坐標(biāo)值與現(xiàn)場城市坐標(biāo)吻合。

鋼梁節(jié)段安裝后允許偏差如表2 所示。

表2 節(jié)段安裝允許偏差表

5．2．8 現(xiàn)場焊接

鋼拱肋橋梁段吊裝就位后，在形成整體鋼拱肋橋梁過程中完成的焊接及相關(guān)作業(yè)，主要包括節(jié)段碼板焊接、環(huán)縫焊接。本工程節(jié)段間的環(huán)縫焊接是焊接質(zhì)量控制的重點(diǎn)，采用多層多道焊接時(shí)，應(yīng)從底向高堆焊，及時(shí)跟進(jìn)打磨檢測以提高后續(xù)焊接進(jìn)度和質(zhì)量。

焊接前對鋼拱肋橋梁拱度和線型進(jìn)行復(fù)測并調(diào)整至滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，吊裝完成整個(gè)拱架并調(diào)整好線型和預(yù)埋的環(huán)縫焊接。鋼拱肋拱架現(xiàn)場焊接包括橋位節(jié)段之間環(huán)縫焊接，焊接工藝采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊，焊接時(shí)按照先焊縱向主焊縫，后焊橫向焊縫，最后進(jìn)行角焊縫、勁板焊縫焊接?，F(xiàn)場焊接工人須持證上崗，外觀檢查合格后，按設(shè)計(jì)及相關(guān)規(guī)范要求對需要檢測的焊縫進(jìn)行超聲波。

5．2．9 檢驗(yàn)檢查

所有焊縫在焊縫金屬冷卻后進(jìn)行外觀檢查，不能有裂紋、未熔合、焊瘤、夾渣、未填滿弧坑及漏焊等缺陷，焊縫施焊24h，經(jīng)外觀檢驗(yàn)合格后，再進(jìn)行無損檢驗(yàn)。

5．2．10 吊索安裝

吊索采用Φ5mm-55 規(guī)格低松弛預(yù)應(yīng)力鍍鋅鋼絲，抗拉標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度1570MPa，松弛值1000h 應(yīng)力損失＜7．5%，外觀直徑Φ55mm。成品吊索錨頭采用雙耳內(nèi)旋套筒調(diào)節(jié)型錨頭，橋面處錨頭為張拉端，拱肋處錨頭為固定端，調(diào)節(jié)套筒調(diào)節(jié)量為100mm，吊索沿拱肋縱向基本間距5．20m，跨中兩根間距為1．09m。

吊索安裝由制造單位進(jìn)行現(xiàn)場安裝，成橋索力均為25kN，采用合格的油壓表控制索力的張拉，吊索張拉從中間向兩端間隔同步張拉作業(yè)。

6 材料及設(shè)備

本技術(shù)施工中主要采用的材料及設(shè)備，如表3所示。

表3 主要材料表

7 質(zhì)量控制措施

墊木必須在橫隔板的位置擺放，且墊木的間距不得大于6m，墊木放置高度基本一致，防止滑移。

埋件安裝初定位后，測量埋件位置，用千斤頂支撐在支腿及斜撐上調(diào)節(jié)埋件位置，埋件平面位置偏差控制在5mm以內(nèi)，標(biāo)高偏差控制在2mm以內(nèi)。

節(jié)段吊耳設(shè)置在構(gòu)件重心前后3～5m 處的頂板上，且必須與隔板位置對應(yīng)，橫向1～2m 設(shè)置兩個(gè)吊耳，滿足4 點(diǎn)起吊作業(yè)。

采用多層多道焊接時(shí)，應(yīng)從底向高堆焊，打磨檢測及時(shí)跟進(jìn)以提高后續(xù)焊接進(jìn)度和質(zhì)量。

表4 主要設(shè)備表

8 安全措施

施工現(xiàn)場設(shè)置完善的安全警示標(biāo)志標(biāo)牌，設(shè)立交通專管員對進(jìn)出罐車及施工設(shè)備進(jìn)行交通引導(dǎo)。

鋼拱肋吊裝施工中，施工人員必須服從安全管理員的領(lǐng)導(dǎo)，崗上人員必須堅(jiān)守崗位。

支架搭設(shè)嚴(yán)格按方案步驟進(jìn)行，作業(yè)期間工程技術(shù)人員進(jìn)行旁站監(jiān)督與指導(dǎo)，桿件焊接牢固可靠、控制立柱的垂直度。

9 結(jié)語

本文針對異形鋼拱肋常規(guī)安裝方法難度高、精度無法保證等問題，提出了異形景觀造型鋼拱肋精確安裝施工方法，運(yùn)用異形節(jié)鋼拱肋安裝、異形景觀鋼拱肋精確預(yù)拼及異形鋼拱肋底座精確安裝等三大核心技術(shù)，有效提高了鋼拱肋安裝效率和精度，且成型后結(jié)構(gòu)美觀，具有良好的施工效果，社會和經(jīng)濟(jì)效益顯著。