240m中承式鋼管混凝土系桿拱拱腳精確定位技術

侯立君

（中鐵二十四局集團安徽工程有限公司 安徽合肥 230000）

1 工程概況

引江濟淮工程（合肥段）銘傳路橋橋長340m，采用橋跨布置為（50+240+50）m中承式鋼管混凝土拱橋，主橋平面位于直線上，橋梁軸線與規劃河道夾角82.5°。鋼橋梁主要由鋼系梁、拱肋組成。邊跨拱梁結合段至梁端鋼系梁采用單箱三室閉口鋼箱截面，其余鋼系梁均采用兩邊箱開口截面；主橋中跨跨度240m，矢高48m，矢跨比為1/5，主跨拱軸線采用懸鏈線m=1.5；邊跨拱軸線采用2次拋物線；主拱拱肋采用等截面鋼管混凝土結構，邊拱肋采用變截面鋼箱結構，具體結構如圖1所示。

圖1 銘傳路橋主體結構

2 施工工藝流程及技術要點

2.1 工藝流程圖

拱腳定位安裝施工工藝流程圖如圖2所示。

圖2 拱腳定位安裝施工工藝流程

2.2 拱腳預埋支架

拱腳輔助支架工廠制作完成后運輸至施工現場安裝，本橋邊跨與中跨拱腳定位均由外側承重支架與拱座內部定位鋼骨架兩部分完成，二者的位置關系如圖3所示。

邊拱拱腳拱座外側采用承重支架定位，支架結構同全橋其他系梁承重支架結構，即采用獨立基礎四柱鋼支架，其上設置分配梁，分配梁上方放置兩組托板，用于拱腳的定位與固定，在此不再贅述[1]。拱座內側采用鋼骨架，鋼骨架由骨架型鋼、定位擋塊、分擔梁、橫撐、預埋件等幾部分組成，在主墩承臺鋼筋綁扎過程中將定位骨架預埋件與承臺鋼筋焊接成一個整體，待承臺澆筑完成并強度滿足要求后在預埋件上安裝并焊接拱腳定位鋼骨架。

圖3 拱腳預埋件與定位骨架位置

主拱拱腳拱座外側同樣采用承重支架定位，支架結構同邊拱支架，拱座內側采用定位鋼骨架，考慮拱腳支架安裝和整體受力，ZGHO在拱座澆筑完成后再行澆筑，故在拱座鋼筋綁扎過程中，提前在拱座與ZGHO結合面鋼筋上焊接四個骨架生根預埋件，待拱座混凝土澆筑完成且強度達到要求后再進行鋼骨架安裝，主拱定位骨架由同樣由預埋件、擋塊、分擔梁，骨架型鋼組成。

2.3 拱腳吊裝

拱座內部鋼骨架及拱腳定位承重支架安裝完成后進行拱腳的吊裝與定位施工。首先提前采用全站儀對承重支架上托板位置及鋼骨架分配梁標高、位置復測，通過增加墊塊的方式使承重支架及鋼骨架支點位置調整至正確位置，同時在鋼梁及支架上提前敲擊樣沖眼，用于安裝過程中輔助定位[2]。

本橋主拱及邊拱拱腳構件吊裝均采用150t履帶吊，全橋所用拱腳吊裝工況基本相同，經放樣分析，拱腳構件提升至安裝位置正上方0.5m處時為最不利工況，此時邊拱吊裝作業半徑10m，起吊高度約13m，臂長24m。查表《徐工XGC150超起履帶吊機性能表（一）》，額定起重能力為約79.5t，BG0含吊具重量可按照62t計算，滿足使用要求。同樣工況，主拱拱腳ZG0吊裝作業半徑10m，起吊高度約15m，臂長27m。查表《徐工XGC150超起履帶吊機性能表（一）》，額定起重能力為約79.3t，ZG0含吊具重量可按照51t計算，滿足使用要求。

2.4 拱腳精調

由于本橋跨度較大，拱腳定位任何微小偏差將直接影響到整個拱肋能否順利合龍，為確保拱腳安裝進度，本橋在拱腳精確定位過程中設置了拱腳可調工裝，如圖4所示。拱腳吊裝到位粗調后，測量人員測量復核拱腳實際位置與設計偏差，然后通過設在分配梁上的倒鏈與千斤頂精微調，拱腳下落完成后，由測量工程師對邊、主拱上定位樣沖眼進行測量，確定拱腳位置正確后，使拱座底板上限位擋塊與骨架、承重支架分擔梁密貼吃力，然后將拱腳與承重支架、定位骨架一體焊接成一個整體。拱腳定位后，由土建單位進行拱座內部鋼筋及預應力筋的綁扎定位拱座，然后澆筑混凝土，澆筑過程中為了避免振動棒碰觸拱腳預埋件，防止造成拱腳預埋件移位，施工過程中必須安排專人實時監控拱腳的定位尺寸，同時對拱座混凝土澆筑全過程進行旁站、監控。若拱腳預埋件在混凝土澆筑過程中發生移位，應立即停止混凝土澆筑施工，由土建單位與鋼結構分部共同盡快處理，待拱腳預埋件復位并進行復核確定后方可繼續澆筑混凝土。拱腳混凝土澆筑完成后，為防止內部雨水進入，對拱腳頂端采取防雨措施，吊裝定位示意如圖4所示。

圖4 拱腳吊裝粗調及細部工裝精調

2.5 拱腳測量

橋位安裝測量，將拱腳坐標轉入橋位測量體系，用萊卡D16毫秒全站儀功能建立三維坐標測量[3]，即在拱腳吊裝固定前，依據預埋拱腳兩端頭的理論軸線及標高，布設測量定位點。首先測量高程，檢測拱腳坐標Y值；再測量里程，檢測拱腳坐標X值；用萊卡D16毫秒全站儀測量直距和角度，檢測拱腳安裝定位是否在拱軸線上。利用履帶吊與拱腳精調工裝相配合，通過三向測量調整，直至滿足設計和規范要求。精度控制以毫米計，高程控制應以正差為主。吊裝過程中嚴格做好拱腳預埋前的測量定位及混凝土澆筑過程中的尺寸復測工作，對拱腳進行全過程測量控制，各項參數符合要求后，方可加固，測量定位點如圖5所示。

3 BIM技術應用[4]

3.1 拱腳定位支架優化設計

建立全橋三維模型（見圖1）通過模型碰撞檢查，提前發現拱腳及定位鋼骨架與預應力管道存在碰撞，并及時對定位鋼骨架優化設計，調整了預埋件位置，避免了對拱腳及定位支架的二次切割，提高了施工質量和安裝效率。

圖5 拱腳測量定位點

3.2 拱腳吊裝工況模擬

模擬現場拱腳吊裝實際工況，分析履帶吊與拱腳及定位支架三者之間的位置關系，明確吊車選型及額定起重能力，確認履帶吊站位及作業半徑、大臂伸出長度，避免履帶吊作業時大臂伸出過長碰撞支架或超荷傾覆。

查詢拱腳構件重心位置及質量，確定吊點位置焊接吊耳，匹配吊裝用鋼絲繩長度，模擬起吊時工況。確保合理的鋼絲繩提升角度精確實現與定位支架的拼裝對位。

4 結語

本文著重介紹了一種大跨度系桿拱拱腳精確定位關鍵技術，采用先安裝固定拱腳支架（外側承重支架與拱座內部定位鋼骨架），再用大噸位履帶吊起吊落位粗調，拱腳細部可調工裝實現精調，輔助三維坐標測設體系建立及觀測點設置，解決了拱腳三維精確定位困難的難題，同時應用BIM技術解決了拱腳及定位支架與預應力管道碰撞、拱腳構件吊裝、拱腳拼裝精度及線型控制等問題?？蔀轭愃拼罂缍认禇U拱拱腳定位施工提供借鑒。