洛社大橋下承式鋼管混凝土拱施工技術

丁天平

無錫市航道管理處（214031）

鋼管混凝土拱橋具跨度適應能力強、承載力高、塑性和韌性好、施工方便、快捷、耐火性能好、地基適應能力強、造型優美、經濟效益好等諸多優點。近年來，在我國得到了廣泛發展。結合洛社大橋的施工，闡述拱肋施工的方法步驟和技術要點。

1 工程概況

洛社大橋主橋采用下承式鋼管混凝土系桿拱，計算跨徑 109.2 m，矢跨比為1/4.55，矢高24.0 m，拱軸線為二次拋物線，主橋全寬22.8 m，拱肋橫向間距17.4m，兩側人行道挑在系桿外側。混凝土系桿采用箱形截面，系桿高2.4 m，寬1.4 m，供腳處局部加高、加寬，拱肋采用啞鈴型鋼管混凝土，截面高2.8m,每個鋼管外徑1.2m,鋼管及腹板壁厚18mm，內充C40微膨混凝土。每片拱肋設間距5.35 m的吊桿19根，吊桿采用OVM.GJ15-22鋼絞線整束擠壓成品索。拱肋橫向設4道K撐，2道一字撐，K撐由外徑120 cm和90 cm鋼管焊接而成。

拱肋采用啞鈴型鋼管混凝土，截面高2.8 m，每個鋼管外徑1.2m,鋼管及腹板壁厚18mm,內充C40微膨混凝土。勁性骨架采用方型結構。

2 施工方案確定

本橋跨越蘇南運河無錫洛社段，該航段船流密度大，航道管制要求高，能提供的斷航時間短（不能超過3.5 h），橋位上下游已完成整治，口寬已達到90 m，而橋位處尚未拓寬，口寬僅有60 m。根據現場情況,在河中搭設支架,支架下留40m通航孔，河中部分拱肋和勁性骨架整體拼裝后采用浮吊整體安裝，岸上部分拱肋和勁性骨架搭設支架安裝。主橋鋼結構由具備拱肋加工相應資質的鋼結構加工廠進行加工，構件運至施工現場進行拼裝。

3 拱肋的制作

3.1 節段劃分及數量

根據拱肋加工廠內吊裝條件及運輸條件，本橋鋼管拱肋每片共劃分為7個節段預制，其中2個分段為拱腳預埋段，其余最大節段長度約為24.4 m左右。每組K形風撐各單獨劃為風撐節段制作。

3.2 拱肋制造工藝流程及注意事項

放樣→采購材料→材料理化試驗→鋼材預處理→制作胎架→零部件加工、鋼管節段卷制成形→鋼管節段焊接→檢驗→上總裝胎架拼裝拱肋一、二、三、四分段管節→脫胎架拼裝拱肋五、六、七分段管節→回胎架安裝腹板、上錨頭及吊桿→預拼裝→設置現場測量控制點→噴砂除銹→噴涂環氧富鋅底漆、中間漆、面漆一道→現場基礎處理→現場支架搭設→分段運輸至現場→鋼管拱岸上分段吊裝→水上段拱肋、勁性骨架及吊桿整體拼裝、調整、焊接→水上段整體吊裝→焊縫檢測→開灌注孔、冒漿孔→頂升混凝土→除銹、補漆→涂裝面漆→竣工交驗。

3.2.1 零件加工

所有用于卷制鋼管的鋼板其縱、環縫位置的坡口均使用銑邊機刨坡口或利用半自動切割，加工成型后的零件應標明下道工序所需各種符號，如節段號、零件號、零件名稱、尺寸及各種標記線等。

3.2.2 鋼管縱、環縫裝配

縱縫裝配時應從一端向另一端依次展開，不可跳格進行；為控制縱、環縫間隙，焊前應設置跨縫碼；鋼管縱縫焊接完成并焊縫報檢完成后，轉三星輥床矯圓;鋼管環縫裝配時應保證縱縫相互錯開300mm以上。

3.2.3 胎架制作

為完成上、下主弦管的曲線加工及拱肋節段的制作，制作兩只超過五分之三跨徑的平躺胎架來保證鋼管拱肋的制造質量，胎架尺寸為75 m（長）×3 m（寬）×0.6m（高），胎架材料采用 20# 槽鋼，使該胎架具有足夠的強度和剛度，以控制結構變形。

3.2.4 節段總裝流程

在總裝胎架上吊裝上弦管節段，定位→吊裝下弦管節段，定位→安裝腹腔內臨時加強構件→安裝一側腹板，定位→焊接上弦管與腹板間角焊縫→焊接下弦管與腹板間角焊縫→焊縫檢測→矯正→設置管端臨時加強材→節段翻身→從中部向兩側依次吊裝另一側的拱肋腹板→焊接→焊縫檢測→矯正→完工測量。

3.2.5 焊接

本橋主要采用手工電弧焊、二氧化碳和埋弧自動焊共三種焊接方法。

①廠內節段縱縫內側面采用埋弧焊打底，正面清根后采用埋弧焊焊接；

②廠內節段環縫采用雙面二氧化碳焊接，外側碳刨清根；

③現場接頭環縫采用墊板焊，二氧化碳焊多層焊工藝焊接。

所有的焊縫均應進行焊縫外觀檢驗，焊縫表面應成型美觀、焊縫尺寸應符合設計圖紙要求、無裂紋、無氣孔、無夾渣、無焊瘤、無弧坑等焊接缺陷存在。對所有對接焊縫及角對接焊縫均作超聲波探傷檢測,超聲波探傷按GB/T11345-89BⅡ級標準驗收。對主要的焊縫進行X光射線抽查,按GB3323-87中ABⅡ級標準驗收。

3.2.6 節段涂裝工藝流程

節段拼裝補焊、打磨→噴砂除銹→焊縫預涂無機富鋅底漆→噴涂無機富鋅底漆→噴環氧封閉漆→噴環氧云鐵中間漆→吊裝→灌漿→吊索分批張拉→焊縫及破損處補漆→噴第一道氟碳面漆→噴涂第二道聚氨脂面漆等→檢查涂裝質量→修補→交驗。

4 鋼管拱肋架設

4.1 拱腳段拱肋施工

拱腳段采用支架施工法，在拱腳混凝土澆筑完畢后，拆除拱腳模板，對接觸面進行鑿毛，并清理鋼筋，進行端橫梁施工。

4.2 岸上拱肋拼裝

為減少跨中過河段的重量，降低水上段拱肋吊裝難度，南、北兩岸有陸上段拱肋采用支架施工法安裝就位，在支架準備就緒后，采用2臺25 t汽車吊配合起吊，將拱肋鋼管安裝就位。就位后對其高程、軸線進行復核、調整，最后將其固定。

4.3 水上段拱肋的安裝

1）安裝流程

水上段拱肋陸上拼裝→驗收→浮吊設備準備及檢查—起吊并移位,安裝西側拱肋→調整垂直度，西側拱肋就位→安裝東側拱肋→單臺浮吊安裝風撐和臨時風撐。

2）拱肋及勁性骨架的現場拼裝

水上段拱肋鋼管總重94 t，通過對現場現有的場地勘察,將拼裝場地放在運河北岸橋位東側沿岸，該段長度80m，拼裝場地占用寬度為10m，在拱肋拼裝現場預澆筑混凝土基礎。考慮到水平拼接占用場地較大，因此采用鋼管支架立拼，支架設4個支撐點，每個支撐點設6根鋼管柱，兩片拱肋拼裝時可公用中間一排鋼管樁，同時增加了支架系統的整體穩定性。

3）拱肋的吊裝

拱肋的吊裝是本工程的重點和難點，根據工程實際情況，采用2臺150 t浮吊直接吊裝方案。為保證吊裝安全順利完成，設起吊落位組、浮吊組、測量觀測組、電焊組、機電維修組、安全保衛組、后勤供應組、監控組等8個施工班組。

①測量放線:對已安裝的鋼管和拱腳預埋段鋼管拱肋位置進行復測,并與安裝段拱肋進行對比，對存在的差異進行修整。根據拱肋的線形、預拱度設置拱肋托架的相對三維坐標,搭設前進行精確調整；

②錨碇設置:沿河岸每側設置6個采用立式錨碇，立龍柱以I20槽鋼制作，挖坑埋入坑中，坑寬1.5 m，深2 m，上下擋木用10 cm×10 cm方木列在地龍柱兩側，并緊貼原狀土壁，坑內用優質黏狀土填夯實；

③拼裝浮吊，待浮吊拼裝好后，用工作艇牽引鋼絲繩，為浮吊掛纜，并將浮吊牽引至起吊地點；

④根據監控單位提供吊點位置捆綁吊點鋼絲繩，A船吊點布置在距離5#吊桿中心向9#墩方向1.06m，B船吊點布置在距離9#吊桿中心向10#墩方向1.06 m，吊點鋼絲繩繩徑為52 mm，在捆綁時采用吊車配合捆綁；

⑤吊裝:將拱肋懸掛于浮吊掛鉤上，鋼絲繩生好后，浮吊垂直于河岸線，然后同步緩慢起吊，起吊過程中保持浮吊的基本均勻一致性，兩吊點高差保持一致，系桿勁性骨架保持水平，做到統一號令，起降有序。浮吊起吊至拱片離開拱腳支墩和中間支點5 cm后，停止浮吊，同時兩端用麻繩拉好防止起吊時晃動與另一片拱肋碰撞，全面檢查，觀察變形，測量勁性骨架預拱度是否與設計一樣，一切無誤拱肋穩定后，浮吊繼續提升，提至合適位置時開始移位，在橋位處穩住浮吊落拱就位，在拱肋靠近拱腳支點上方約50 cm時，待浮吊穩定后，將拱肋緩慢下放，浮吊部分卸載。拱肋就位前，將Φ42拉桿穿入孔內，用2 cm中心開孔的鋼板作為墊板，兩端上緊螺母。拱肋就位后，放下纜風鋼絲繩，用工作艇牽引朝四個方向拉去，分別與地龍用5 t卷揚連接；

⑥焊接環縫:在對拱肋線形檢測完畢后，進行對接拱的環縫焊接。受時間限制，在浮吊松鉤前僅能完成接縫的第一道焊接。在松開吊鉤后，繼續焊接環縫，直至環縫飽滿；

⑦浮吊撤離:焊完第一道焊縫后,松開浮吊吊鉤，將浮吊牽引至岸邊，收起浮吊鋼絲繩，恢復通航；

⑧第二道拱肋安裝:第二道拱肋安裝同第一道。經計算，由于橋面凈寬較寬，第二道拱肋安裝時勁性骨架與第一道拱肋的纜風繩不沖突，因此不需換索；

⑨風撐焊接:在第二道拱肋安裝完畢后,即用50 t汽車吊停在南岸邊兩拱肋間，安裝1#風撐，次日用浮吊安裝剩余3道風撐。待拱肋段的軸線、高程經調整符合要求后，吊裝風撐桁架，完成風撐桁架整體吊裝與拱肋鋼管的焊接；

⑩臨時中橫梁設置:風撐安裝完畢后,在4#、8#、12#、18#中橫梁處各安裝一根臨時橫梁，共4根。臨時橫梁由雙拼貝雷組拼而成，兩端頭采用與貝雷同型號的槽鋼以及貝雷鉚頭組拼，槽鋼與勁性骨架焊接牢靠。

5 結語

目前鋼管混凝土拱橋在我國橋梁建設中方興未艾，鋼管拱肋加工制作及拱肋吊裝作為鋼管混凝土拱橋施工中的關鍵工序，必須引起足夠重視。鋼管拱橋有多種架設方法，本橋采用的浮吊吊裝輔助支架施工的架設方法，可為類似的橋梁施工提供參考。

[1] 陳寶春.鋼管混凝土拱橋設計與施工[M].北京:人民交通出版社,1999.

[2] JTJ041-2000,公路橋涵施工技術規范[S].

[3] TB 10212-98,鐵路鋼橋制造規范[S].

[4] JGJ81-2002,建筑鋼結構焊接規程[S].