鋼管混凝土拱橋拱肋少支架吊車安裝施工方法

□李永清 □龍彬彬（安陽縣水務局 河南現代建設集體有限公司）

1 適用范圍

鋼管混凝土拱橋拱肋架設的施工方法主要有：纜索吊裝法、轉體施工法、支架施工法及混合施工法。支架施工法又分為少支架法和滿堂支架法。轉體施工法和纜索吊裝法廣泛用于跨越大江大河、山谷不適宜搭設支架或根本無法搭設支架的地點。其特點是需要專業施工隊伍，技術要求高，費用較高，施工難度大。文中介紹的少支架施工法則適用于小跨徑（跨徑一般在100m以內）、拱肋離地面不高、不通航或通航要求不高、橋下無水或水位不深、施工條件較好的情況，是對其他施工方法的一種補充。

2 施工特點

少支架施工中，其構造簡單、節省材料、裝拆方便、制作容易、能重復使用，可以加快施工進度，減少施工費用；其拱肋分段長度不大，拱軸線容易得到控制，橫、斜撐容易安裝，無需大型吊裝設備；缺點是拱肋接頭較多，焊接工作量大，因而工期較長。對橋下地基、地形等條件要求較高。

3 工藝原理

鋼管拱架設采用分節段吊裝方案。利用臨時支架支承鋼拱肋并作為拼接平臺，吊車將鋼拱肋吊到臨時支架鋼托盤上，支架頂設置2臺微調千斤頂,對節段標高進行微調,對稱逐段安裝,最后合龍段安裝。

4 施工操作要點

4.1 支架加工

支架根據拱肋分段架設高度進行尺寸設計，然后根據上部重量（包括拱肋自重和混凝土重量）進行支架受力計算。支架計算一般需要計算強度、剛度和穩定性。根據計算結果進行材料配置，鋼管材質采用A3鋼，立柱采用Φ820mm×10mm的螺旋鋼管。各鋼管之間采用[25a槽鋼、[16a槽鋼、[8槽鋼和L50mm×5 mm角鋼制做成桁架來進行連接，以確保鋼管支架的堅固性和穩定性。鋼管支架應提前在加工廠進行成型加工，在現場進行拼裝。

4.2 支架搭建

先進行支架基礎設計：鋼管基礎預埋件采用δ=12 mm鋼板，基礎尺寸應根據現場地基承載力設計，基礎預埋件中間設置Φ450 mm的振搗孔。其中立柱基礎大小為1200 mm×1200mm×400mm，采用C30混凝土。混凝土基礎局部承載力按公式1計算∶

式中F1—受壓面的局部荷載或局部壓力設計值；Al—局部受壓面積；ω—荷載分布影響系數：荷載均勻分布時，ω＝1；荷載非均勻分布時，ω＝0.75；β—混凝土受壓時強度提高系數，按公式2計算：

復核地基承載力，若不能滿足要求，則進行基礎處理，直到滿足混凝土鋼管支架對地基承載力的要求為止。

4.3 支架安裝及拱節段驗收

混凝土基礎施工完成后，開始立支架鋼管，鋼管按現場實際需要高度在工廠定制加工，鋼管立柱之間的連接槽鋼采用人字形結構，在施工場地拼接完成，桁架和鋼管均采用50t汽車起重機整體吊裝，鋼管立柱施工每兩處安裝到位后，緊接著就可以安裝連接桁架。鋼管拱肋在工廠加工制做時為防止拱肋的扭曲，需要采用專用胎架來制作。在施工工地架設時尺寸安裝應到位，以確保鋼管拱節組裝時的線條成型光滑流暢。鋼管拱肋節段加工完成后，應按照設計圖中的施工拱軸線在工廠進行試拼，鋼管拱節段運至工地現場后，應對拱節段進行檢查驗收，確保其制作安裝符合規范和設計圖的要求。

4.4 拱節段吊裝

鋼管拱節段安裝由拱腳向拱頂方向安裝，先將拱節段下端馬板焊在端部，徑向頂部、兩側各一個。根據計算采用70t、100t汽車起重機抬吊拱肋節段，下端對準拱腳預埋段，使端部馬板卡住拱腳預埋段，上端軸線中心點對準支架上事先標注的軸線點，將拱肋放在鋼托盤上，再用千斤頂精調軸線和高程，確定滿足要求后，將鋼托盤焊在支架上，下端馬板焊在拱腳段上，完成該節段安裝。依次對稱循環上升完成節段橫撐安裝。

4.5 鋼管拱頂合龍、焊接

在鋼管拱合龍節段，鋼管加工時應先預留約10cm的余量，吊裝合龍節段時，應先測量出在前一天相同溫度條件下精確的合龍口的長度，然后精確切割合龍節，并根據施工圖紙要求將切割端打磨出坡口，完成所有的工作后，次日在相同溫度條件下即可進行安裝合龍節段。合龍節段在安裝時需要分別按左、右幅進行安裝。安裝適宜在氣溫在10℃～15℃范圍之間進行，以確保工程質量。工地焊接時鋼拱肋采用Q345qD材質鋼板卷制而成，工地焊接采用鋼襯墊手工電弧焊，焊接采用E5015焊條。

5 材料

所用主要材料見表1。

表1 拱肋安裝主要材料表

6 質量控制

6.1 執行標準

執行的規范和標準有：《公路橋涵施工技術規范》（JTGF50-2011）、《鋼結構焊接技術規程》（JGJ81-2002）、《鋼結構工程施工質量驗收規范》（GB50205-2001）、《鋼結構工程質量檢驗評定標準》（GB50221-2001）及其它有關標準。安裝標準見表2。

表2 鋼管拱肋安裝質量標準表

6.2 質量控制措施

工程施工中焊接人員應持證上崗；要有針對性的選擇焊材，嚴格控制焊材質量；保證焊接設備完好，確保焊縫質量。精確放樣勤復核，保證安裝位置的準確。拱肋進場后進行嚴格檢驗和驗收。

7 安全措施

施工中嚴格遵守安全施工規則和起重機、汽車操作規程，包括：鋼管拱安裝前，對安裝鋼管拱使用的材料、工具、吊具、腳手板、梯子、安全帶、安全網等應經有關人員驗收合格后方能使用，并應配足、配齊數量，機械和起吊設備應經過試運轉并試吊認可后使用；施工作業人員著裝安全，禁止穿拖鞋、高跟鞋、硬底易滑鞋等進入施工現場；從事高處作業的人員要定期或隨時體檢，發現有不宜登高的病癥，不得從事高處作業。嚴禁酒后登高作業；在距離邊緣約1.20～1.50 m處應設置不低于1.20 m的護欄或架設護網，護欄或架設護網要確保安全穩固可靠；作業時要隨身攜帶工具袋，小型工具應隨時放入袋中，作業用的其他工具也要穩妥放置。需要上下傳送工具時，不得拋擲；鋼管拱節段起吊時，應確認拱段的重量和重心的位置，必須牢靠，吊具的夾角≤60°，并應拴上溜繩；起吊設備起吊時，嚴禁起吊超過規定重量的物件，不得用來運送人員。信號員的哨音手勢和旗語應洪亮、正確、清楚，如遇妨礙司機視線處，應增加傳遞信號人員。吊物下面嚴禁站人；風力達6級和6級以上時停止安裝，支架和拱肋節段等應拉好纜風繩。

8 效益分析

少支架安裝鋼管混凝土拱肋的優點在于無需大型的吊裝設備，施工快捷，安全性高，施工費用較低且拱軸線形容易控制。據測算，采用少支架法安裝比無支架纜索吊裝法可節省近一半施工費用。

9 應用實例

焦作解放大道公路橋全橋共兩片拱肋，主拱肋采用鋼管混凝土空間桁架結構，拱肋中心間距為25.50 m。拱肋高度為3.60 m，截面為矩形；拱肋軸線線形采用二次拋物線，拱肋中心到系桿中心的高度為20.10 m，矢跨比為1∶4.25。為了加強拱肋的抗壓穩定性，兩片拱肋間共設置3道橫撐，均采用一字撐，腹桿和上下平聯均為鋼管結構，主弦鋼管內灌注微膨脹或無收縮C50混凝土。拱肋的4根主弦鋼管規格為D800 mm，其壁厚在距拱腳約1/3范圍內為18 mm，其余均為16 mm；兩上弦鋼管間及兩下弦鋼管間的平聯桿采用D450 mm×12 mm鋼管聯接，腹桿采用D350 mm×10 mm的短鋼管聯接，共同組成空間鋼桁架。拱肋中心距1.20 m。拱肋18節、橫撐3道，鋼結構安裝總重393 t，2013年3月5日開始安裝，2013年4月8日完成。

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