1-112米跨高速公路提籃拱施工工藝及質(zhì)量控制

【摘 要】本文主要介紹某高速鐵路1-112米跨高速公路的提籃拱橋的“先梁后拱法”的施工工藝方法，先期采用支架法進(jìn)行現(xiàn)澆系梁，然后在系梁上用吊車垂直起吊，拼裝拱肋，同時(shí)在系梁上搭設(shè)豎向臨時(shí)支撐體以保證拱肋的線形，該施工工藝方法與常規(guī)方法相比，其施工較安全，設(shè)備簡單，施工速度較快。

【關(guān)鍵詞】高速公路；提籃拱；施工

1 “先梁后拱法”的施工工藝優(yōu)點(diǎn)

先梁后拱的施工方式的主要優(yōu)點(diǎn)是能有效的減化施工工藝，同時(shí)又能達(dá)到滿足通車凈空的要求。具體來看，其優(yōu)點(diǎn)有三個(gè)方面：

首先，是簡化復(fù)雜的系梁施工工藝，用支架法現(xiàn)澆，既解決了系梁施工縫較多的問題，又解決了系梁線形難以控制的難題；

其次，可以將鋼管混凝土拱所需要的推力提前施加到系梁中，鋼管拱的線形較易控制；

再次，是對高速公路行車干擾也影響不大，施工較安全，設(shè)備簡單，施工速度較快，具有較高的社會(huì)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值

2 1-112米跨高速公路施工方案綜述

某高速鐵路橋號16～17號墩采用1-112m提籃拱跨越高速公路，線路與高速公路斜交角度為144.42°，提籃拱系梁橫截面形式為單箱三室，橋面寬17.8m，梁高2.5m，梁部全長116m，計(jì)算跨長112m，矢跨比1/5，拱肋平面內(nèi)矢高22.1m，拱肋采用懸鏈線線型，懸鏈線系數(shù)m=1.347。底板厚30cm，頂板厚30cm，邊腹板厚35cm，中腹板厚30cm。底板在3m范圍內(nèi)上抬0.5m。梁端處8m范圍內(nèi)梁體加寬至18.8m。吊點(diǎn)處設(shè)橫梁，橫梁厚度為0.4~0.6m。系梁縱向設(shè)72束12-7φ5預(yù)應(yīng)力筋，橫向在底上設(shè)3-7φ5、4-7φ5的橫向預(yù)應(yīng)力筋，橫隔板上設(shè)4束9-7φ5預(yù)應(yīng)力筋。梁兩端底板上設(shè)進(jìn)人孔，每個(gè)箱室均設(shè)檢查孔。拱腳順橋方向8.0m范圍設(shè)成實(shí)體段。實(shí)體段內(nèi)設(shè)9-7φ5的橫向預(yù)應(yīng)力筋，分上下兩排布置。

拱腳混凝土分兩次現(xiàn)澆，在現(xiàn)澆第一次混凝土前，將拱肋鋼管、加勁鋼材等安放到位。二期恒載施工完成后澆筑第二次混凝土。

拱肋截面采用啞鈴形鋼管混凝土截面，截面高度h=3m，沿程等高布置，鋼管直徑為1.2m，拱肋在橫橋向內(nèi)傾9°，形成提籃式，拱頂處兩拱肋中心距8.91m，拱腳處兩拱肋中心距16.2m，吊桿布置采用尼爾森體系。兩拱肋之間設(shè)五道橫撐，其中拱頂X型橫撐，拱頂至拱腳設(shè)四道K型橫撐。

提籃拱橋采用原位先梁后拱的施工方法，為確保合寧高速公路5.5m×7.4m（高×寬）的凈空行車要求，預(yù)應(yīng)力混凝土系梁采用墩梁式支架，臨時(shí)支墩采用鋼管柱做支墩，系梁支架體系自上而下其結(jié)構(gòu)為（2400×1200×15mm）竹膠板底板、分配梁□10×10cm方木和I10工字鋼、單層普通型/加強(qiáng)型貝雷片、I45a工字鋼分配梁、系梁混凝土一次性澆筑。支架臨時(shí)支墩基礎(chǔ)均采用擴(kuò)大基礎(chǔ)。鋼管拱肋采用系梁上搭設(shè)支架施工，拱肋節(jié)段采用運(yùn)輸車通過40號到17號墩梁部到達(dá)拱肋安裝的部位，由1臺(tái)50t和1臺(tái)80t吊機(jī)在橋面上配合吊裝，拱肋混凝土采用頂升法對稱泵送無收縮混凝土進(jìn)行灌注，之后安裝并張拉吊桿，調(diào)整好吊桿索力后拆除支架，施工二期恒載及橋面系，復(fù)測并調(diào)整吊桿索力至設(shè)計(jì)值。

3 施工工藝簡介

3.1 系梁施工

系梁施工順序：臨時(shí)墩基礎(chǔ)施工→支架搭設(shè)→第一次測量放樣→底板鋪設(shè)→堆載預(yù)壓→第二次測量、放樣→鋼筋綁扎→模板支設(shè)→混凝土澆筑→預(yù)應(yīng)力索第一次張拉→吊桿安裝張拉完畢→落架、拆模、養(yǎng)護(hù)→預(yù)應(yīng)力索第二次張拉→壓漿封錨。

3.1.1 臨時(shí)支墩施工

跨越合寧高速公路段設(shè)置門洞支架，門洞凈空為2－7.6m×5.5m（寬×高），保持雙幅四車道行車條件。門洞貝雷梁采用單層加強(qiáng)型，門洞鋼管支墩采用擴(kuò)大基礎(chǔ)，即C25砼條形基礎(chǔ)。公路門洞外貝雷梁采用單層普通型，鋼管支墩采用C25砼條形擴(kuò)大基礎(chǔ)。鋼管支墩均為單排設(shè)置。中間支墩基礎(chǔ)設(shè)在中央分隔帶內(nèi)，邊墩基礎(chǔ)設(shè)在高速公路緊急停車道內(nèi)。臨時(shí)支墩基礎(chǔ)均采用鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)，經(jīng)過荷載檢算，中墩擴(kuò)大基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)尺寸為32.5×2.5×1.0m，邊墩擴(kuò)大基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)尺寸為33×1.5×0.8m。為防止基礎(chǔ)滑動(dòng)及污染路面，澆筑擴(kuò)大基礎(chǔ)前，先在路面上鋪設(shè)油氈。考慮擴(kuò)大基礎(chǔ)拆除，現(xiàn)澆時(shí)將擴(kuò)大基礎(chǔ)分段澆注，并預(yù)埋吊環(huán)，便于施工完畢整體吊裝。支墩采用直徑為800mm的鋼管樁。

3.1.2 支架搭設(shè)

對橋位處跨合寧高速公路范圍內(nèi)布置單層加強(qiáng)型貝雷梁44排，梁端實(shí)體段布置單層普通型貝雷梁46排。貝雷梁頂部的橫向分配梁工字鋼橫橋向每側(cè)伸出2m，在工字鋼上鋪設(shè)竹膠板，防止物體吊落。貝雷片外側(cè)設(shè)置鋼管腳手架，并在腳手架外側(cè)設(shè)置安全防護(hù)網(wǎng)。貝雷梁底部設(shè)置雙層高強(qiáng)密目式防護(hù)網(wǎng)，防止支架上的物體墜落。

3.2 鋼管拱施工

3.2.1 拱肋施工總體方案

結(jié)合工期總體安排，在拱肋安裝完成之前先完成跨合寧高速公路特大橋40號至17號上部工程和提籃拱系梁，所有拱肋節(jié)段均從40號臺(tái)上橋，從已完的現(xiàn)澆梁頂運(yùn)送到提籃拱系梁頂，利用50t、80t吊車進(jìn)行垂直吊裝，萬能桿件作臨時(shí)豎向支撐。施工順序?yàn)椋汗袄叻侄纹囱b→拱肋合攏拱節(jié)焊接→橫向支撐焊接→拱肋混凝土灌注→萬能支撐桿件拆除→吊桿安裝→第一次張拉→橋面系施工→第二次張拉→拱腳混凝土灌注→鋼構(gòu)件外涂層施工→檢測。

3.2.2 拱肋加工與胎架制造

根據(jù)該橋的施工特點(diǎn)，將單片拱肋劃分為拱腳預(yù)埋段、中間節(jié)段、拱頂節(jié)段3部分，工廠制造，現(xiàn)場組拼。分段：長度7.468m四節(jié)每節(jié)重量10.5t；長度22.936m四節(jié)，每節(jié)重量32.3t；長度16.088m四節(jié)，每節(jié)重量22.7t；長度13.801m四節(jié)，每節(jié)重量19.4t；長度5.731m四節(jié)，每節(jié)重量8.1t。焊管彎曲成型在中頻彎管機(jī)上進(jìn)行，熱彎溫度控制在850°左右，具體工藝參數(shù)應(yīng)通過熱彎工藝評定試驗(yàn)確定，以保證彎管成型后的材料性質(zhì)沒有明顯改變。熱彎成型后的單元部件需放入特制胎具檢驗(yàn)，驗(yàn)證成型后的拱軸線與理論軸線是否一致，否則應(yīng)采取措施進(jìn)行校正。

在地面上按1∶1比例繪制出節(jié)段的坐標(biāo)圖，并在主弦管部件的軸向、徑向定位位置以及吊桿孔開孔位置做上標(biāo)記，然后安裝胎架及定位模板。模板精度是保證節(jié)段組裝精度的基礎(chǔ)，要求下料、安裝定位必須準(zhǔn)確。

3.2.3 節(jié)段工藝

節(jié)段裝焊程序如下：上弦管部件上胎架，檢查其軸線、徑向定位線以及吊桿孔位置是否與胎架上的定位標(biāo)記吻合，檢查合格后將其與胎架剛性連接；下弦管部件上胎架，保證上、下弦管吊桿開孔軸心線處于同一直線上，安裝吊桿索導(dǎo)管及腹腔鋼板，完成焊接。焊接前根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)施工規(guī)范進(jìn)行嚴(yán)格的焊接試驗(yàn)，以確定各項(xiàng)焊接參數(shù)。焊接采用氣體保護(hù)焊或用埋弧自動(dòng)焊。其內(nèi)在質(zhì)量要求在焊接完成24小時(shí)后，按焊縫長度進(jìn)行超聲波檢測和X射線探傷檢查。

節(jié)段焊接完成后，檢查線形是否與理論線形相符，否則，采用火工矯正法進(jìn)行校正。

節(jié)段標(biāo)識與存放節(jié)段制造完成后，應(yīng)在端口繪制定位線和檢查線，并對節(jié)段編號。

3.2.4 拱肋安裝及拱架拆除

為防止拱部加載造成系梁變形開裂，拱支架采用鋼管搭設(shè)組合門式承重支架。支架搭設(shè)前按照拱圈坐標(biāo)在主梁上確定出拱架鋼管位置，人工拼裝拱架。鋼管架搭設(shè)的同時(shí)，安裝好人行道側(cè)面的安全網(wǎng)設(shè)施。待拱架架設(shè)后，將拼裝成段的鋼管拱運(yùn)到起吊位置上，利用一臺(tái)50t和一臺(tái)80t吊車配合完成拱肋的垂直吊裝，并按從拱腳到拱頂?shù)捻樞颍瑫r(shí)對稱吊裝焊接成型。合龍段設(shè)置應(yīng)考慮加工與合龍溫度的差值，合攏時(shí)選擇與設(shè)計(jì)合龍溫度相適應(yīng)的時(shí)機(jī)進(jìn)行，鋼管接頭焊接前進(jìn)行剛性固定，否則焊接時(shí)接頭間發(fā)生相對位移，將會(huì)影響焊接質(zhì)量。兩拱肋間橫向支撐在拱肋安裝時(shí)同時(shí)進(jìn)行。拱肋的安裝步驟為：起吊→就位→連接→精確調(diào)整→點(diǎn)焊固接→焊接→探傷檢測。待拱肋合龍后不能立即拆卸拱部支架，待拱肋內(nèi)混凝土壓注完畢之后才能卸架。卸架從拱頂向兩側(cè)拱腳順序同步卸落，拱架卸落僅將支架脫離拱肋10cm～15cm，不全部拆除支架，并在鋼管支架附近搭設(shè)普通腳手架，以便于吊桿等構(gòu)件安裝和張拉，卸落后的拱架不再與拱肋接觸。

3.2.5 系桿安裝及張拉

吊桿采用OVMLZM7-127(Ⅰ)型吊桿系統(tǒng)，吊桿索體為PES(FD)低應(yīng)力防腐索體，高強(qiáng)低松弛鍍鋅鋼絲。待鋼管拱內(nèi)混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%后，進(jìn)行臨時(shí)支架拆除。吊桿的張拉必須上下游、橋跨兩側(cè)同時(shí)對稱進(jìn)行，張拉控制應(yīng)力應(yīng)符合設(shè)計(jì)值。吊桿張拉是成橋最關(guān)鍵的工序，吊桿張拉必須嚴(yán)格按設(shè)計(jì)規(guī)定的張拉力和規(guī)定順序，用兩臺(tái)千斤頂（配工具拉桿及撐腳）張拉一片拱肋吊桿對應(yīng)鋼束。

橋面荷載先通過梁體傳給吊桿，再傳遞給拱肋，最后傳到橋墩上。由于不同的吊桿施工加載順序會(huì)影響吊索的受力不均，如不進(jìn)行各施工階段吊索隨時(shí)調(diào)整和現(xiàn)場的實(shí)時(shí)監(jiān)控，會(huì)造成局部吊桿索力增大，彈性變形過大造成梁體出現(xiàn)裂縫，直接影響拱肋線型和橋梁的使用。索力調(diào)整順序如下：拱肋、吊桿安裝完畢后，拱肋混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)，將吊桿調(diào)直，進(jìn)行吊桿張拉；然后梁體第二次張拉，橋面二期恒載施工完畢后，實(shí)測吊桿力與設(shè)計(jì)是否相符合，不符合時(shí)即進(jìn)行調(diào)整。施工中通過對吊桿和拱肋的監(jiān)測，控制拱肋的應(yīng)力與變形均在設(shè)計(jì)允許的范圍內(nèi)。吊桿張拉結(jié)束后，錨頭處須安裝錨頭防護(hù)罩，防護(hù)罩內(nèi)部灌填防腐油脂，防止錨頭銹蝕。

4 質(zhì)量控制要點(diǎn)

4.1 焊縫焊接施工控制要點(diǎn)

工廠焊縫拱肋鋼管制作、裝配時(shí)，其縱縫、環(huán)縫均采用v形坡口，單面焊接雙面成形，反面(管內(nèi))貼陶質(zhì)襯墊。焊縫填充工藝分四道，采用CO2氣體保護(hù)焊打底填充兩道，埋弧自動(dòng)焊填充一道、蓋面一道。縱縫焊接的起止端分別安裝引弧板和熄弧板，坡口型式與縱縫相同。環(huán)縫焊接采用滾動(dòng)胎架，以俯焊方式焊接。每道工序焊縫焊接應(yīng)一次完成，因故停焊又續(xù)焊時(shí)，不得從母材上引弧，必須將引弧處氣刨或打磨成1∶4斜坡搭接，搭接長度不少于50mm。工地安裝均采用手工電弧焊接，風(fēng)撐與拱肋、風(fēng)撐間相貫線、節(jié)段對接均采用對稱焊。拱肋合龍段，在定位后，須待符合設(shè)計(jì)合攏溫度時(shí)，方可焊接。

4.2 節(jié)段線型施工控制要點(diǎn)

拱肋節(jié)段是形成拱軸線的基本單元，其線型取決于節(jié)段拱肋管的火工微彎。火工微彎方法是火工加外力形成設(shè)計(jì)曲線。根據(jù)設(shè)計(jì)拱軸線方程，用計(jì)算機(jī)計(jì)算確定各分段上下拱肋鋼管所有控制點(diǎn)的坐標(biāo)，作為微彎與測控的依據(jù)，并編制具體驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)工藝文件。

4.3 拱肋預(yù)拼施工控制要點(diǎn)

拱肋成型是否符合設(shè)計(jì)線型是成橋的關(guān)鍵，因此，拱肋節(jié)段制作完成后，須通過預(yù)拼對其跨徑、拱軸線、水平度(拱軸線橫向偏移)及吊桿位置準(zhǔn)確性進(jìn)行全面檢查，為工地吊裝做好準(zhǔn)備。

5 結(jié)束語：

本文通過介紹某高速鐵路1-112米跨高速公路的提籃拱橋的“先梁后拱法”的施工工藝方法，闡述了“先梁后拱法”施工工藝的優(yōu)點(diǎn)，比如該法簡化復(fù)雜的工藝，較易控制鋼管拱的線形、施工安全、施工速度較快等優(yōu)點(diǎn)，不言而喻，該法具有較高的社會(huì)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。同時(shí)本文在“先梁后拱法”的基礎(chǔ)上重點(diǎn)介紹了1-112米跨高速公路的提籃拱橋的施工過程，以及對該施工過程中幾個(gè)重點(diǎn)需要控制的質(zhì)量環(huán)節(jié)予以了探討，希望藉此對1-112米跨高速公路的提籃拱橋的施工建設(shè)提供建設(shè)性的意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]龍信橋 “先梁后拱法”在提籃拱施工中的應(yīng)用 工程質(zhì)量 2006年卷5期

[2]李朝陽 梁志強(qiáng) 高速公路特大橋提籃拱現(xiàn)場安裝方案 管理與科技 2011年 卷 25期

[3]鐘軼峰 殷學(xué)綱 陳淮 大跨徑復(fù)式提籃拱橋的施工監(jiān)控 公路 2008年卷 1期