特殊環境系桿拱接力拼裝工藝

文/范愛德 日照公路建設有限公司 山東日照 276800

青連鐵路牟家村跨同三高速公路特大橋采用1孔64m鋼管混凝土系桿拱橋跨越晉中南鐵路，與晉中南鐵路斜交角度約為53°。上跨晉中南鐵路路基填方高，接觸網、通信等線路已鋪設完成，路基兩側環境復雜，場地有限，給施工帶來很大不便，拱管安裝困難，結合現場條件，采用接力吊裝工藝，完成系桿拱安裝，可為類似工程提供借鑒。

1、系桿拱橋施工程序

系桿采用預應力混凝土簡支系桿，主要施工工序如下：

(1)在支架上分節段現澆梁體混凝土并張拉，具備拼裝拱肋、安裝吊桿的條件。

(2)在橋面上拼裝拱肋并泵送混凝土。

(3)安裝、張拉吊桿。

(4)進行橋面附屬施工。

(5)吊桿進行終張拉。

2、系桿拱拱肋拼裝

2.1 總體安裝工藝

受現場工況條件限制，待混凝土箱梁澆注完成，由50t汽車吊上橋（采用一臺300t汽車吊將一臺50t汽車吊吊裝至橋面），系桿拱桿件及拼裝支架由300t吊車吊至橋面，由梁面50t吊車進行安裝。在梁面上設置拱肋安裝支架，并在支架上按順序拼裝拱肋和橫撐安裝吊桿，直至拱肋合攏。拱肋合攏之后，最后按由拱腳向跨中的次序逐級卸載。

2.2 節段劃分

拱肋順橋縱向劃分為7個節段。

2.3 鋼管系桿拱拼裝

根據現場環境和鋼管拱肋單體分段重量，采用一臺50t汽車吊在橋面進行拱節吊裝，方向由兩端往中間進行。

鋼結構系桿拱安裝施工流程步驟：

1.支架基礎處理；

2.臨時支架搭設；

3.按順序搭設、吊裝剩余拱肋拼裝支架及拱肋分段；

4.雙鋼管啞鈴拱肋的裝配焊接；

5.吊桿、吊索的安裝和張拉；

2.3.1 支架基礎方案

由于施工場地受限，不允許設立臨時支架，因此采用橋位現澆箱梁上拼裝鋼結構系桿拱肋支架，與箱梁預埋鋼板進行焊接連接。

2.3.2 臨時支架搭設

該工程臨時支架的布置以鋼管格構柱支架為主。

鋼管格構柱支架，每座臨時支架由1組鋼管格構柱組合而成，焊接在梁頂預埋鋼板上進行固定。

2.3.3 鋼結構運輸

雙鋼管啞鈴型拱肋各分段的運輸，全部由陸路運輸至吊裝現場。鋼結構的分段制作滿足運輸和吊裝要求，同時滿足交管部門限高、限寬、限長要求。

2.3.4 鋼管拱肋的安裝

臨時支架全部搭置完成后，即可采用汽車吊進行拼裝。

受橋面寬度影響，安裝順序由主墩往中間進行，支架、拱肋分段、吊索需同時吊裝，吊裝工藝為：

1）對鋼管拱吊裝點進行防護，防止吊裝時鋼絲繩刮破拱肋。

2）運輸汽車將拱肋分段運輸到起吊位置。

3）根據計算的吊機占位，進行拱肋起吊，并粗放在分配梁上，但不摘鉤。

4)當拱肋內有鋼筋與拱腳伸出的鋼筋連接時,采取在各拱節接頭處分截面焊接鋼筋,然后利用碼板將拱節間焊縫寬度調整到標準范圍。

在拱肋安裝的過程中，一邊起吊安裝（留有一定的時間空間進行支架的壓縮），一邊進行高程線型的調整和碼板的固定焊接。

拱肋安裝時，因拱肋的剛度較大，安裝時根據設計和施工監控的數據來控制拱肋線型。

在鋼管拱肋全部安裝焊接結束，驗收合格后，即可進行吊桿和吊索的安裝。

具體施工工藝如下：

第一步：用一臺300t汽車吊將一臺50噸汽車吊吊裝至現澆箱梁上。50t汽車吊自重40.87t，300t汽車吊吊裝工況：半徑16m，吊臂長35.7m，配重87.5t，額定吊重46.5t，吊裝時荷載率：40.87/46.5=86.5%。

圖1 50t吊車上橋

第二步：拼裝支架、拱肋分段運至現場后需在70#墩處設置一臺300T汽車吊，進行倒運至箱梁上，再由橋面上部50t汽車吊接力吊裝。拱肋最大節段節段重量為13.455t。滿足吊裝工況要求。

圖2 構件接力吊裝

第三步：在現澆梁上搭設拱肋安裝支架。

圖3 拱肋支架吊裝

第四步：吊裝第一節拱肋。50t吊裝第一節段工況：半徑6.5m，臂長18.5m，額定吊重19.5t，實際吊重12.87t。滿足吊裝要求。

圖4 第一節拱肋吊裝

第五步：拱肋吊裝由兩邊往中間吊裝，為保證兩片鋼管拱肋穩定性，在最后安裝合攏段前，先安裝兩側靠近拱腳位置兩根橫撐及K撐。

圖5 其余拱肋及橫撐吊裝

第六步：吊裝中間合攏段碼板固定后吊裝兩片拱肋間橫撐。

圖6 合攏段拱肋吊裝

第七步：拱肋全部焊接完成后，將汽車吊吊至橋下，安裝吊索并張拉并壓注混凝土。

圖7 壓注混凝土及吊桿吊裝

2.3.5 合攏段的施工

10月份上旬早、中溫差100C計算,鋼管拱肋伸長量為1.3mm；然而通過現場拼裝后，安裝預留縫隙實際測量值為8mm，選擇了在清晨7點進行合擾段的安裝焊接固定，經過合擾段間距離的數據測量，經多次精確測量后，確定最終的修裁切割余量為兩端5.3cm，切割在起吊前完成。

3、吊桿施工

拱肋吊裝完成后，調整拱肋標高，焊接拱肋節段間接縫，進行吊桿安裝。

4、鋼管混凝土澆筑

拱肋管內混凝土澆筑采用大功率混凝土泵進行泵灌、頂升施工，拱肋混凝土灌注自下向上進行，兩端對稱泵送，泵送順序為上鋼管→下鋼管→腹腔。混凝土由拌合站集中拌合，混凝土運輸車運輸，混凝土輸送泵泵送入管。一根鋼管內的混凝土一次泵灌完成，中間不間斷。

5、吊桿張拉

啟動油泵，緩慢上壓，開始張拉，張拉到設計應力時停止張拉，擰緊螺母。吊桿張拉后測量吊桿的壓縮量，以便準確計算吊桿預應力束的伸長值。

張拉的過程中同步進行系桿、橫梁及軸線高程觀測，并按吊桿張拉順序逐根將各索調到設計值。

調整吊桿張拉力，在梁頂吊桿下端同時進行單端張拉對稱的吊桿（每次張拉四根），按照“吊桿施工順序及吊桿設計圖”確定吊桿初張力，吊桿張拉順序如下：⑤⑤-②②-⑥-③③-④④-①①。

結語：

本文介紹了系桿拱的主要施工工序，重點介紹了特殊條件下鋼管拼裝的方法，通過采用接力工藝，用兩臺噸位較小的吊車進行接力安裝，避免了采用大噸位吊車，節省了機械設備費用。同時通過吊車在橋面作業，避免了跨線吊裝的安全風險，確保了既有線的安全，對類似施工起到了很好的指導作用。