钢管混凝土拱桥施工工艺

2012-12-28丁靖

中国新技术新产品 2012年11期

丁靖

(中铁上海工程局第一工程有限公司，安徽芜湖 241000)

1 工程简介

钢管混凝土拱桥是近年来新兴的桥型，它具有结构跨度大，施工方便，周期较短，外形美观等特点。以下以南宁市某钢管混凝土拱桥为例，介绍钢管混凝土拱桥施工工艺。

新建南宁市某桥桥位位于南宁市五象新区，跨越邕江支流，全桥长381.9m。其中主桥结构采用1-111.5m 中承式钢管混凝土拱，主桥长134.4m。主拱采用1-111.5m 钢管混凝土拱结构，拱轴线为悬链线，矢跨比为1/3.063，拱轴系数m=1.347。主拱肋采用等截面哑铃型截面，拱肋高3.0m。上、下弦管直径为1200mm，壁厚 18mm，腹板间距666mm，壁厚18mm。弦管内灌注C50 微膨胀混凝土，腹腔内不灌注混凝土而采用I63 工字钢加劲。

2 钢管拱拱肋吊装方案的选择

大型钢结构吊装方法有多样，现通用的吊装方法一般为：吊装机械吊装、龙门吊吊装、缆索吊吊装以及船吊吊装等。根据现场施工环境及拱肋的自重与高差，并且需保证施工期间的通航能力，故我们对南宁某桥钢管拱拱肋的吊装采用的是缆索吊装法。

2.1 缆索吊的施工特点

⑴ 缆索吊具有跨越能力大，起重能力和适应性强，总体结构简单、造价低廉、施工速度快、周期短的优点；

⑵ 基本不受气候和地形限制，在特定的条件下，能够发挥其他起重机械和起重技术所不能发挥的作用；

⑶ 具有定位精度高、运行平稳、移动灵活的特点，特别适用于通航河道或施工时桥下不能中断交通的桥梁工程，尤其拱桥施工中，更具有优越性；

⑷ 取代施工支架，节约支架材料，提高施工安装质量和工作效率。

2.2 缆索吊的吊装方案

缆索吊是以悬挂于两支点之间的钢丝绳作为承重结构，利用载重小车在承重索上往返移动进行起重作业。为充分利用现场条件及资源，采用既有桥台台身作为缆索吊机塔架基础，台身施工时按要求埋设铰支座锚固螺栓。塔架拼装场地设在桥台两侧，各主地锚在塔架安装前应提前施工，卷杨机与地锚就近布设，工作索卷杨机设在主跨外侧，方便操作。

3 拱肋吊装施工

钢管混凝土拱肋其主体结构安装步骤是：

⑴ 下部构造施工，吊装设备安装，同时进行钢管拱节段及其附属撑、梁结构的加工；

⑵ 拱肋节段的整拼（构成安装段）、拱跨预拼和验收；

⑶ 钢管拱肋用船运至施工现场；

⑷ 现场检验和钢管拱裸拱安装；

⑸ 横撑及X 撑的安装；

⑹ 钢管拱的验收和混凝土顶升施工；

⑺ 继续下道工序。

3.1 缆索吊的拼装与试吊

缆索吊塔架安装使用机械配合人工进行安装，机械设备负责调运材料，人工进行拼接安装。

塔架基础设置在既有桥台上，桥台采用群桩基础，重力式台身，其承载力满足要求。台身上预埋铰座螺栓，安装完铰座后，采用临时固定限制铰座纵向移动，铰座上塔架系统采用万能杆件逐层向上拼装，每12m 高设置前后临时缆风。在塔架搭设至设计横系梁位置时，及时搭设横系梁，使塔架立柱相互联系，增强其侧向刚度。最后安装塔顶索鞍、横移系统。塔架拼装完成后，首先要进行塔架垂直度的调整，设置塔架缆风，并通过设置在塔架顶的前、后缆风收紧或放松，让塔架整体受力并使铰支座微转动，达到调垂直度目的。调整主塔之后开始架设临时牵引索、工作索。临时牵引索直接拖拉过河，通过塔顶滑轮转向后连接卷扬机。临时牵引索安装好后，通过临时牵引索引导，用卷扬机将工作索牵引过塔顶，然后安装好工作索跑车和吊具，再将其牵引过对岸主塔顶，并进入主地锚收紧固定。

架设主索一般用事先架好的工作索和临时导索来安装。架设主索时在南岸单根展开，由卷扬机牵引导索通过南岸塔顶，再由工作索牵引主索过河，到达北岸后，穿跑车，由北岸导索牵引过北岸主塔顶，进入主地锚背梁后转向。按照安装垂度调整好主索后，尾索从前端槽口转出并使用夹具收紧。与入口主索形成环扣，最后根据计算好的假设垂直度收紧并锚固，在调整好主索空索垂直度后使用夹具夹紧尾索。

在拱肋吊装之前需进行试吊，采用分级逐步加载。索道分空载、静载、动载进行试运行，其中静载按设计吊重的60%→100%→125%加载；动载按设计吊重的110%加载。采用钢筋与桁架平台组合的形式加载。

根据试吊情况，作出结论，满足安全吊装的要求，并对存在的问题进行整改处理，合格后才能进行拱肋吊装。

3.2 拱肋节段的吊装

整个钢管拱桥拱肋共分为7个节段，分别为拱肋预埋段2个、第二节段2个、第三节段2个及合拢段1个。拱肋预埋段在岸边安装，可采用50t 吊机吊装，在拱座混凝土浇筑前安装，并与其一同浇筑，锚固于拱座内。拱肋预埋段的定位和安装根据拱肋的水平位置和仰角制作定位骨架，定位骨架采用角钢加工焊接而成。拱座基础施工时，在定位骨架处底面预埋钢板，并注意控制好钢板位置、标高。拱肋预埋段安装时，先将加工好的定位骨架焊接安装在拱座上，准确定位并调整好角度，与基础预埋钢板焊接牢固。检查合格后，再将拱肋拱脚预埋段采用吊机吊装到位，利用型钢设置独立的临时支塔悬挂手拉葫芦来调整拱肋预埋段的方向和角度。

钢管拱节段采用缆索吊主吊点吊装就位。将跑车下挂吊点与拱肋吊装节段联接，先由下向上垂直提升吊点至接近安装高度处再通过吊点纵向牵引索牵引至安装位置处就位，按设计标高、平面坐标粗调就位，吊装节段下弦管与已成型段下弦管先用内法兰盘栓接，再安装扣索和横向缆风。落位时，下端头先对准拱座上预埋件标示的中线落位，上端使其位置与中线大体符合，拱肋竖向位置通过扣索调整，拱肋轴向位置通过缆风及手拉葫芦精调。将上端头标高调整到设计标高后扣索卡紧。经再次测量检验测点位置，采用慢速卷扬机通过滑轮组调整扣索张力及钢管拱仰角，根据设计及监控数据,精确调整钢管拱线型及内力。钢管拱两侧缆风绳扣挂于两侧预埋缆风扣上，通过手拉葫芦调整钢管拱轴线。测量测点对位准确后，完成本节段吊装。由于拱座预埋段安装及拱肋吊装过程中不可避免出现偏差，为方便调整，根据施工经验在每个节段间均设置一处活动法兰口，通过安装节段时调整活动法兰口的长度以达到消除安装误差效果，满足合拢段安装要求。

合拢段拱肋起吊到安装位置附近，通过扣索调整，均匀下降一边，调整吊点，提升至第三节段上部，然后调整吊点使合拢段水平后下降与第三节段连接，使拱肋及接头形位尺寸（包括拱轴线设计位置和拱肋接头设计标高等）符合设计要求，并设置法兰螺栓连接。经校正接头两端位置和错边量后，拧紧螺栓并焊接外包板。由于本桥的吊装特点，同一跨上下游两组拱肋就位后，才进行肋间联系即横撑、X 撑施工。