蘇南大運(yùn)河系桿拱橋簡(jiǎn)支浮運(yùn)安裝施工方法

楊文宏

1 工程概況

S241省道丹陽大泊—珥陵段大運(yùn)河橋，跨越京杭大運(yùn)河，橋位處河寬60 m，本橋主橋?yàn)? m×100 m鋼管混凝土系桿拱，設(shè)計(jì)荷載為公路Ⅰ級(jí)，按一級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，雙幅橋布置，單幅橋?qū)?6.55 m，凈寬12.75 m。京杭大運(yùn)河為丹陽境內(nèi)主航道，河道運(yùn)輸量大，在整個(gè)施工期間仍要保證京杭運(yùn)河水域的正常通航。因受通航要求影響，主橋系桿拱安裝采用“簡(jiǎn)支浮運(yùn)工藝”進(jìn)行安裝施工。整個(gè)安裝過程快速、安全、準(zhǔn)確，減少了對(duì)航道的影響，取得了明顯的社會(huì)效益。

2 工法特點(diǎn)

系桿拱橋自重通過四個(gè)拱腳傳至運(yùn)輸小車，運(yùn)輸小車通過水平牽引將系桿橋拖上浮運(yùn)平臺(tái)，再運(yùn)至河對(duì)岸，橫移到橋位處，達(dá)到快速安裝系桿拱橋的目的。具有以下特點(diǎn):1)封航時(shí)間短。每單幅橋整體安裝占用封航時(shí)間短，每次安裝分系桿拱上浮運(yùn)平臺(tái)、系桿拱縱移過河、系桿拱下浮運(yùn)平臺(tái)三大步驟，基本可在3 h～4 h完成過河安裝。2)安全性高。浮運(yùn)平臺(tái)可通過抽、注水量的方法調(diào)節(jié)高度，讓運(yùn)輸小車安全上船。浮運(yùn)過河時(shí)，系桿拱與浮運(yùn)平臺(tái)縱向兩點(diǎn)臨時(shí)固結(jié)，避免平臺(tái)縱向擺動(dòng)。浮運(yùn)平臺(tái)前后設(shè)置“八字錨”控制系桿拱軸線位置，讓平臺(tái)順利到達(dá)對(duì)岸精確就位。單幅橋兩榀拱肋整體安裝，既加快了安裝進(jìn)度，又為安裝就位后系桿拱橋的整體安全性提供了有力保障。3)不中斷水上通航。因運(yùn)河水上交通繁忙，系桿拱橋過河前將混凝土部分鋼筋、模板在岸上安裝完畢，無需水中搭設(shè)支架，減少水上施工作業(yè)量，避免水上通航中斷。

3 工藝原理

系桿拱整體簡(jiǎn)支浮運(yùn)安裝工藝原理:系桿拱豎向重力通過拱腳傳至浮運(yùn)平臺(tái)和岸上平臺(tái)，系桿拱浮運(yùn)過河時(shí)，一端拱腳與浮運(yùn)平臺(tái)臨時(shí)固結(jié)，形成一個(gè)固定支點(diǎn)，另一端拱腳通過運(yùn)輸小車在岸上平臺(tái)滾動(dòng)前進(jìn)，形成一個(gè)活動(dòng)支點(diǎn)。通過在河對(duì)岸施加水平力牽引浮運(yùn)平臺(tái)，使得系桿拱縱移過河。整個(gè)拖拉安裝過程中，系桿拱結(jié)構(gòu)始終處于簡(jiǎn)支受力狀態(tài)。

4 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

4.1 施工工藝流程

主橋系桿拱落架→浮運(yùn)平臺(tái)壓水調(diào)平→浮運(yùn)平臺(tái)與一側(cè)岸上平臺(tái)對(duì)接→調(diào)整浮運(yùn)平臺(tái)內(nèi)壓水量，使平臺(tái)外側(cè)高于內(nèi)側(cè)對(duì)接位置，呈上翹狀態(tài)→系桿拱上浮運(yùn)平臺(tái)，并抽出浮運(yùn)平臺(tái)內(nèi)壓水量以置換系桿拱重量→系桿拱與浮運(yùn)平臺(tái)臨時(shí)固結(jié)→壓水調(diào)平浮運(yùn)平臺(tái)，解除浮運(yùn)平臺(tái)與岸上平臺(tái)連接→系桿拱縱向浮運(yùn)過河安裝→浮運(yùn)平臺(tái)壓水調(diào)平→浮運(yùn)平臺(tái)與另一側(cè)岸上平臺(tái)對(duì)接→調(diào)整浮運(yùn)平臺(tái)內(nèi)壓水量，使平臺(tái)外側(cè)高于內(nèi)側(cè)對(duì)接位置，呈上翹狀態(tài)→解除系桿拱與浮運(yùn)平臺(tái)臨時(shí)固結(jié)→系桿拱下浮運(yùn)平臺(tái)，并壓注浮運(yùn)平臺(tái)內(nèi)壓水量以置換系桿拱重量→系桿拱縱移就位，與兩側(cè)岸上平臺(tái)臨時(shí)固定→浮運(yùn)平臺(tái)與岸上平臺(tái)解除連接，停靠到預(yù)定位置。

4.2 操作要點(diǎn)

1)水位變化。浮運(yùn)安裝因需要調(diào)整浮運(yùn)平臺(tái)標(biāo)高使之與岸上平臺(tái)對(duì)接，因此拖拉前必須搜集大量該水域相應(yīng)時(shí)間段的水位數(shù)據(jù)，確保過河時(shí)水位的變化能滿足浮運(yùn)平臺(tái)自身標(biāo)高調(diào)整的要求。2)整體性。單幅橋兩榀拱肋鋼管在陸上拼裝完畢后，及時(shí)將兩榀拱肋用風(fēng)撐焊接形成空間整體結(jié)構(gòu)，并在系桿部位安裝5個(gè)臨時(shí)中橫梁(分別處于系桿拱兩端拱腳、1/2點(diǎn)、1/4點(diǎn)和3/4點(diǎn))，2道水平剪刀撐，3道垂直剪刀撐，避免牽引過河過程中，兩榀系桿拱錯(cuò)位變形。3)同步性。系桿拱橋在浮運(yùn)過河時(shí)，河對(duì)岸施加的牽引力需均勻同步，避免兩榀拱肋產(chǎn)生較大扭矩。4)簡(jiǎn)支受力。系桿拱上、下浮運(yùn)平臺(tái)時(shí)，調(diào)整浮運(yùn)平臺(tái)壓水量，使浮運(yùn)平臺(tái)外側(cè)略高于內(nèi)側(cè)接頭位置呈上翹形態(tài)，確保上、下浮運(yùn)平臺(tái)過程中臨時(shí)鋼棧橋(浮運(yùn)平臺(tái))始終簡(jiǎn)支受力。5)重量置換。系桿拱在上、下浮運(yùn)平臺(tái)過程中，浮運(yùn)平臺(tái)所受荷載相應(yīng)發(fā)生變化，為確保浮運(yùn)平臺(tái)平穩(wěn)、無傾覆，需對(duì)平臺(tái)內(nèi)壓水量進(jìn)行調(diào)整，通過抽注水置換浮運(yùn)平臺(tái)荷載變化量。6)系桿拱與浮運(yùn)平臺(tái)臨時(shí)固結(jié)。系桿拱縱向浮運(yùn)過河前，系桿拱與浮運(yùn)平臺(tái)之間縱向兩點(diǎn)臨時(shí)固結(jié)，使之形成一個(gè)整體，避免在縱移時(shí)系桿拱與浮運(yùn)平臺(tái)發(fā)生相對(duì)位移，也同時(shí)避免船舶縱向擺動(dòng)，防止平臺(tái)失穩(wěn)、傾覆(見圖1)。7)控制系桿拱縱向偏位。系桿拱縱向浮運(yùn)過河時(shí)，為控制軸線偏位，通過兩岸“八字錨”不停校正系桿拱軸線位置，使之始終保持在準(zhǔn)確位置左右，直至浮運(yùn)過河結(jié)束(見圖2)。

表1 浮運(yùn)平臺(tái)質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)

5 質(zhì)量控制

1)浮運(yùn)平臺(tái)質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)見表1。

2)牽引系統(tǒng)質(zhì)量要求。a.主牽引力大小按小車承重0.2倍考慮。b.卷揚(yáng)機(jī)地錨需設(shè)置牢靠，且地錨所受允許拉拔力應(yīng)大于牽引力(30 t)。c.浮運(yùn)平臺(tái)滿足水位變化要求。

3)質(zhì)量保證措施。a.浮運(yùn)平臺(tái)縱移過河前先進(jìn)行壓注水及試拖拉試驗(yàn)，確保正式拖拉一次性成功。b.系桿拱上下浮運(yùn)平臺(tái)時(shí)，安排專人觀測(cè)平臺(tái)內(nèi)抽水或注水置換量，力求與浮運(yùn)平臺(tái)荷載變化量一致。c.系桿拱上浮運(yùn)平臺(tái)后，立即將系桿拱與浮運(yùn)平臺(tái)臨時(shí)固結(jié)，防止浮運(yùn)平臺(tái)拖拉過程中前傾或后翹。d.實(shí)時(shí)觀測(cè)系桿拱前進(jìn)時(shí)軸線偏位，并及時(shí)調(diào)整對(duì)正。e.做好安全保障措施。

6 結(jié)語

本工法較好地解決了在短暫封航的條件下，水上安裝大噸位系桿拱橋的施工問題，與浮吊安裝法相比，封航時(shí)間短、安全性高、有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。