簡述鋼拱塔安裝技術的實踐

王兵

摘 要：文章著重介紹了遼寧本溪北地跨線橋二期工程鋼拱塔的現場安裝工藝、工裝，以及安裝過程中的線型控制和焊接技術。

關鍵詞：鋼拱塔；現場安裝

中圖分類號：U445 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）14-0021-02

1 工程概況

北地跨線橋二期工程主橋結構形式為獨塔斜拉橋，引橋采用鋼筋混凝土現澆箱梁和預應力混凝土現澆箱梁。

主塔分為兩段：

下塔墩為梯形實體墩結構，

承臺位置截面尺寸為14.75 m×15 m，

梁底位置截面尺寸為14.75 m×8 m；

下塔墩頂以上塔高78.0 m，向邊跨側傾角75 ？觷，采用拱形塔、鋼箱型結構，斷面外形尺寸5.69 m×2.5 m～3.0 m×2.5 m，拱塔軸線塔底13 m段為直線，13m以上為橢圓線，軸線理論橢圓方程為：

■+■=1（y≥0）。

鋼拱塔單肢斷面為單箱多室布置；鋼拱塔共分為43個施工節段，其中單肢劃分為21個節段（T1～T21），設20個拼接接縫，節段長度為2.6～5.4 m，節段重量為21.8～47.0 t（T1節段）；合攏段一節（T22），設2個拼接接縫，節段高度3.648 m，重24.5 t。

2 總體施工方案

鋼拱塔分節段在工廠集中制造成構件單元，通過便道運輸至現場，在20#墩布置動臂塔吊，提升吊裝鋼塔節段，進行原位節段拼裝，部分斜拉索掛索與鋼塔節段拼裝同步進行，拼裝時通過斜拉索利用已滑移到位的鋼箱梁作為配重。鋼塔首節通過勁性骨架預埋在下塔墩內，第二節鋼塔吊裝定位后與首節塔柱焊接，依次施工其他節段，直至鋼塔施工完成。鋼拱塔拼裝完成后再掛設剩余斜拉索。

鋼拱塔節段拼接處設置焊接鋼操作平臺，各平臺之間設置爬梯，供施工人員通行。焊接操作平臺和爬梯在拉索吊裝階段作為拉索塔端的操作平臺。鋼拱塔原位拼裝過程中，兩肢之間設置臨時支撐。

施工總體流程：鋼混結合段施工（T1、T2節段施工，塔-墩固結）→安裝T3～T21節段→安裝合攏段T22。

3 主要的施工方法

3.1 施工平臺及通道

在每節鋼拱塔節段的對接處外側均設有工作平臺，上下層平臺間設置豎向爬梯相連。工作平臺由鋼拱塔工廠加工、安裝，與節段一起運輸、吊裝。

3.2 定位、調位、牽引裝置

3.2.1 限位件

吊裝過程中為使下一吊裝節段能夠較容易地與已安裝節段對接，在鋼拱塔已安裝節段與待安節段內箱加勁板上安裝限位件。

在牽引系統的配合下，待安節段下落時利用限位板對位。限位件采用24 mm厚鋼板，寬200 mm，高800 mm，與已安裝節段焊接400 mm，伸出對接口400 mm，如圖1所示。

3.2.2 匹配件

在鋼拱塔節段壁板和側板內側以及加勁板上設置匹配件，匹配件主要具有兩個作用，在工廠加工制造節段，進行短線匹配對位加工時起到定位作用，在現場安裝時，匹配件起到臨時定位鎖定的作用。匹配板應保證孔位及尺寸形狀能滿足使用要求。匹配板設置22 mm的銷孔，匹配時打入沖釘固定。

3.2.3 手拉葫蘆

由于節段截面面積大，在高空中受風的影響大，并為了保證節段能順利對位，需在已安節段與待安節段間設置牽引系統，以幫助節段對位。牽引系統是由4個手拉葫蘆和8個卸扣組成的，手拉葫蘆通過卸扣與節段連接。在吊裝節段時，手拉葫蘆預先安裝在已安節段上，當待安節段吊至已安節段上方約50 cm處停住，將節段下端的卸扣與葫蘆相連，收緊葫蘆鏈。

3.2.4 調整千斤頂

鋼拱塔吊裝節段初定位后，匹配件打入沖釘前，節段對接處的精確調位是通過設置在節段上口的千斤頂來完成的（橫橋向設有限位裝置，主要調整順橋向位移）。

現場采用16 t和32 t機械頂進行鋼拱塔節段的位置調整，千斤頂反力座設置在壁板內箱側，布置示意圖如圖2所示。

鋼拱塔節段對位時當利用千斤頂無法實現微調整時，則利用絲桿頂進行微調，絲桿頂如圖3所示。

節段對位精調到位后，匹配板打入沖釘，鋼拱塔節段臨時固定完成。

3.3 鋼混結合段施工

下塔墩高10.67 m，采用定型鋼模施工，分兩次澆筑，首次澆筑至鋼拱塔T1節段底口處，即6.67 m處，利用動臂塔吊吊裝T1節段，通過預埋限位件調整定位后進行下塔墩第二次澆筑，澆筑高度為4 m；安裝鋼拱塔T2節段，澆筑塔墩頂以上2 m的范圍內鋼拱塔內T2節段錨板下混凝土，待混凝土強度達到95%、彈性模量達到100%后，張拉預應力束并壓漿。完成拱塔鋼-混結合段施工，形成鋼拱塔與塔墩間固結。

鋼拱塔底節T1定位裝置由高0.5 m、0.3 m的焊接H400×150型鋼及其底座預埋件組成。

塔墩澆筑第一次混凝土時預埋導向限位裝置預埋件，預埋件由鋼板和錨固鋼筋組成。預埋件需精確確定好平面位置和標高并固定牢靠，澆筑混凝土的過程中避免擾動。

預埋件在鋼塔T1節段就位前需進行復測其平面位置及平整度，T1節段就位后對其位置進行精調；利用千斤頂進行空間位置的調整，逐步逼近，使之達到要求，立即鎖定焊接。

T1節段底口平面位置及高程偏差控制在1 mm以內，現場準備1 mm、2 mm、5 mm等規格鋼片備用。

3.4 鋼拱塔節段吊裝施工

3.4.1 鋼拱塔節段吊裝流程

鋼拱塔節段單元均利用STL1400動臂塔吊原位吊裝，其中T9節段至T17節段拼裝過程中需通過掛設臨時索（C6#～C18#、C6'#～C18'#斜拉索），利用已滑移到位的鋼箱梁作為配重。

施工過程共計掛索13對，每次掛索2對進行初張拉一次。各對索的初張力以調整鋼塔線型和鋼塔應力狀態為準進行試算，得出合理的初張力。

在T10、T15、T20三個節段處分別設置橫向臨時支撐，用以調節鋼拱塔橫橋向位移。

鋼拱塔施工順序見表1。

3.4.2 鋼塔調整

吊裝到位后，測量人員對鋼拱塔進行檢查，利用千斤頂、側面匹配板將鋼塔平面位置調整好，根據測量結果調整豎向位置，并檢測鋼塔金屬接觸率情況，當滿足要求后，打入沖釘定位。

3.4.3 施焊、松鉤

測量無誤后，進行鋼拱塔節段環焊縫施焊后方可松鉤，并拆卸吊具。

①焊接順序。

節段對接到位后，首先焊接鋼塔節段側板焊縫，兩側板同時對稱施焊，焊接順序為由中間向兩側焊接；側板焊接完成后，焊接壁板，同樣為兩壁板同時對稱施焊，順序為由中間向兩側焊接。

環焊縫焊接完成，塔吊松鉤，開始焊接加勁板和肋板，嵌補段可以同時施工，先焊接對接焊縫，后焊接角焊縫。

②焊接工藝流程。

③焊接的環境要求。

在工地放風速儀，定時測量及記錄施工期間的風速；焊接作業區風速當手工電弧焊超過8 m/s，氣體保護焊超過2 m/s時，必須設置防風棚。

工地地面拼裝焊縫位置處設置防風防雨棚；雨天施工時，頂板的焊接工作必須在臨時工作棚內進行，另外CO2氣體保護焊宜在防風棚內進行。

濕度過大（≥80%），不利于焊接時，宜對焊接位置附近進行除濕處理，可采用局部加熱的方法，減小焊接區域的濕度。

雨天焊接時，應采取措施避免雨水直接落在剛焊接的焊縫表面，避免雨水流到剛焊接的焊縫表面。

工地準備足夠的雨具，小雨不影響焊接及施工；在雨天施焊時，施焊人員必須戴絕緣手套，穿絕緣鞋，做好防漏電工作；盡量避免在雨天的高空的焊接。

高空焊接時，在構件下面設置接火盆及監護人，防止焊花隨意飄落引起火災及傷害行人。

④焊接工藝評定。

⑤焊接方法也很重要。

⑥焊接要求。

多層多道焊時，各層各道間的熔渣必須徹底清除干凈。角焊縫的轉角處包角應良好，焊縫的起落弧處應回焊10 mm以上。不允許在焊縫以外的母材上隨意打火引弧。

施工人員如發現焊縫出現裂紋，應及時通知工藝員，查明原因后才能按工藝人員制訂的方案施工。

⑦焊接前后檢查清理。

焊接前，仔細核對破口尺寸是否合格，清除破口內的水，銹濁，油污及定位焊外的焊渣、飛濺及污物。

焊接后，認真除去焊道上的飛濺、焊瘤、咬邊、表面氣孔、未熔合、裂紋等缺陷。

鋼拱塔至放樣點位，測量上口四角點三維坐標，與設計坐標相比較，若超出誤差范圍，利用動臂塔吊微調上口位置直至滿足誤差要求。安裝第二節段時，底口與首節上口臨時鎖定，測量上口四角點三維坐標，若滿足誤差要求，可以焊接兩節段鋼拱塔，否則重新調整上口位置直至合格。以此類推，完成鋼拱塔施工。

4 結 語

本工程鋼拱塔目前已全部安裝完畢，經檢測，各指標均符合設計和規范要求，可以為類似工程提供參考。

參考文獻：

[1] 鞠強，劉士峰.鋼結構廠房施工與安裝質量控制要點探究[J].城市建設理論研究，2012，（28）.