莞惠城際大跨連續梁—拱橋豎轉塔架施工關鍵技術探析

范春生

摘 要：文章主要結合莞惠城際鐵路東莞水道特大橋跨東莞水道（100+180+100）m連續梁-拱橋施工實例，詳細地介紹了豎轉塔架的方案比選、拼裝等各環節，提出了鋼管拱豎轉塔架拼裝的關鍵控制措施。

關鍵詞：連續梁-拱橋；豎轉塔架；結構設計；拼裝；關鍵技術

1 工程概況

該橋結構型式為雙線掛藍懸臂澆筑箱梁，再臥拼梁上拱肋，然后豎轉成拱，標準跨度為（100+180+100）m。拱肋采用鋼管混凝土結構，計算跨度L=180.0m，設計矢高f=36.0m，矢跨比f/L=1/5，拱軸線采用二次拋物線，設計拱軸線方程：Y=（-1/225）X2+0.8X。拱肋于拱頂設置最大10cm預拱度，拱肋實際施工均采用施工拱軸線制作和拼裝。拱肋采用等高度啞鈴形截面，截面高度3.0m。拱肋弦管直徑Φ1.0m，由δ=20mm的鋼板卷制而成，弦管之間用δ=16mm厚鋼綴板連接，拱肋弦管及綴板內填充自密實混凝土。兩榀拱肋間橫向中心距11.2m（橋面寬12.6m）。兩榀拱肋間共設9道橫撐，橫撐均采用空間桁架撐，各橫撐由4根Φ610×14mm主鋼管和24根Φ406×12mm連接鋼管組成，鋼管內部不填混凝土。吊桿順橋向間距9m，全橋共設17組雙吊桿。

2 鋼管拱總體施工方案

主拱肋采用豎向轉體施工，將每側拱肋沿鋼管拱軸線合理劃分為15節，在30#墩與31#墩之間橋面預埋鋼板，搭設支架，拼裝成兩個半拱，再通過豎塔提升到指定位置，通過中間嵌補段合攏安裝就位。

3 鋼管拱肋豎轉塔架連續提升方案選擇

主橋上部結構按“先梁后拱法”施工，即先將鋼構梁施工貫通，再在梁面上安裝鋼管拱。主梁施工時預拼豎轉塔架，主梁完成后，即開始在梁面上進行拱肋支架搭設，利用浮吊在拱肋支架上將拱肋節段拼裝成兩個半跨拱，然后利用提升塔架豎轉合龍。

拱部施工方案設計有兩種：一是豎塔鉸接+手動連續提升，二是豎塔固結+計算機控制連續提升。

拱肋分段、扣點加固、拱肋支架、梁端錨固、索塔和錨索配置兩方案方案基本相同，高約50m，采用六五式軍用墩組拼。塔身橫橋向單邊軍用墩采用3m×3m組合，橫橋向寬度4m，縱橋向寬度4m。塔身設置5道橫聯。方案比選情況如表1。

綜上對比分析：

（1）方案二比方案一連續千斤頂要多用8臺，造價多20萬。（2）方案一中千斤頂支架及底錨錨座需新加工，比方案二臨時工程用鋼量多24.8t，費用多19.8萬。（3）就安全系數來說，方案二塔架底部采用固結方式，比方案一安全系數要大。（4）施工進度由于方案二中可用塔吊，施工速度要比方案一要快約半個月。

綜合分析，本項目采用塔架固結+計算機控制連續提升拱肋的方案二。

4 豎轉塔架拼裝施工工藝

設備使用情況：一臺65t汽車吊，一臺25t汽車吊，一臺平板車，兩臺Q630塔吊。

4.1 軍用墩預拼裝

現場預留足夠空間用于儲存軍用墩、連接桿件等材料，以及拼裝豎轉塔架標準節的施工平臺；嚴格按圖施工，控制好質量，對要求加強部位、需要雙拼位置及時檢查，核對圖紙。

4.2 底節施工

通過測量定位以及電焊施工，調整拱座上預埋板的高程、水平度符合設計要求；利用65t汽車吊吊裝底節至拱座上并與預埋板焊接，測量班全程測量定位控制高程與水平度，以達到最大可能減小誤差的目的。

4.3 豎塔標準節節點對接

前期塔吊附墻安裝加固之前，采用65t汽車吊提升，后期直接采用塔吊提升。

4.4 橫聯施工

每個豎轉塔架設有5榀橫聯，每榀橫聯長6.88m，由6條3m軍用墩、12條1m軍用墩、12條0.94m預制段、21條1.6m直桿、40條2.28m斜桿組成；橫聯施工過程中，采用一段不安裝預制段，即先安裝5.94m，到達指定位置后，利用塔吊配合提升預制塊到達指定位置（由于采用無縫連接以及誤差因素，部分預制段無法到達指定位置，通過采用千斤頂頂升，增大橫向間距，使預制段安裝到位）。

4.5 塔吊附墻施工

塔吊共設4道附著，第一道設置在橋面，高度24.18m，與豎轉塔架連接有三道附著結構，高度分別為37.24m，45.24m，61.24m。

塔吊與橋面的附著結構采用四道雙拼25槽鋼，分別設于塔吊標準節的四周與橋面固定；塔吊與豎轉塔架間三道附著結構與橋面同樣設四道雙拼25槽鋼，再連接三道附墻加固。軍用墩四周抱箍必須加在安裝有節點板層，槽鋼與軍用墩相連處必須用高強螺栓，且必須全部上齊。

4.6 塔帽施工

塔帽自重20t，要提高到80m位置，若利用汽車吊無法到達指定位置，而塔吊自身吊裝物體重量限制6t，如果整體吊裝則無法完成。為此，通過分解拆裝塔帽為多個零散單件，分批次通過塔吊吊裝到設計位置后再行組裝即可實現塔帽整體安裝。

4.7 纜風繩施工

自橋面起，豎轉塔架高度55.82m，為保證施工安全，每個豎轉塔架在40m位置處順橋向設有12條纜風繩。

4.8 提升索、后背索、壓塔索施工

按照受力跟實際情況不同，采用？準15.24鋼索，分別對不同位置布設不同數量：30#墩豎轉塔架自左向右，分別設置15、23、23、15，31#墩豎轉塔架自左向右，分別設置為11、19、19、11，壓塔索設為9根。豎轉前按順序對提升索、后背索、壓塔索預張拉，提高豎轉塔架整體穩定性。

5 施工關鍵技術

大跨度連續梁拱施工總體方案的選擇，采用先梁后拱的施工工藝，拱體豎轉體系為塔架吊裝。其中施工過程不易控制和重點環節有：吊裝方案的選擇方面因構件結構復雜多樣，自重較大，起吊高度大，受風力水平荷載影響大，通過大型浮吊船錨固于主墩上，利用梁體屏障減小風阻力，吊于橋面，通過二次起吊減小起吊高度，有效增加安全系數；施工過程的監控，橋梁跨度大，拼接節段多，精度要求高，前期利用midas建立模型，通過高精度電阻測量監控系統，有效控制因風力、溫度等引起的構件變形；拼接質量的監控技術采用100%超聲探傷儀全覆蓋檢測，從而保證焊接的質量；塔索拉力的監控，安裝智能壓力傳感器，通過嵌入式電腦檢測系統可進行二次精調，保證拉索拉力的精確性。

6 結束語

大跨度連續梁-拱橋組合體系結構新穎，受力情況復雜，尤其是豎轉塔架的安裝對全橋的提升對接合攏成拱有著重要的影響。東莞水道大跨度連續梁-拱橋組合體系豎轉塔架根據現場條件，采用現場安裝、橋面吊裝，通過浮吊、汽車吊、塔吊相互配合的辦法進行豎轉塔架的安裝，采用計算機控制連續提升，整個施工過程安全可靠方便，可操作性高，不僅節約了成本，而且大大縮短了施工周期，是一種高效便捷的施工工藝。對今后類似工程的施工具有借鑒和指導的。

參考文獻

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