大跨度連續梁拱異位拼裝+ 整體縱移施工技術研究

薛海巍 劉承宏 陳宇博

（中鐵三局集團第二工程有限公司，河北 石家莊050000）

1 工程概況

1.1 工程簡介

新建鐵路黃岡至黃梅鐵路HHZQ-2 標段線路位于湖北省黃岡市浠水縣、蘄春縣境內，蘄河特大橋主橋采用（100+196+100）m 連續梁拱跨越蘄河，蘄河河面寬約390m，施工水深約9m，本橋大跨度連續梁拱施工難度大、技術要求高、工序復雜、工期長，是全線的工期控制工程及重難點工程。

1.2 鋼管拱構造簡介

鋼管拱分為拱腳段、嵌補段、縱移段三部分。其中拱腳段分為1 個節段；縱移段分為15 個塊段，最大軸線長度約為16.913m，單肢拱肋重量約為28.5t。拱腳段與縱移段之間設置嵌補段。

2 總體施工方案

主橋鋼管拱分為拱腳段、嵌補段、縱移段三部分，其中拱腳段大里程側預埋段（A(X)16 塊段）提前預埋，小里程側預埋段（A(X)0 塊段）在縱移段縱移到位后進行預埋和拱座施工。縱移段鋼管拱擬采用“異位支架拼裝+整體縱移”方法施工。鋼管拱在預定的溫度下采用“配切法”進行直接合龍。

2.1 縱移段鋼管拱

縱移段鋼管拱利用汽車吊在89～95#墩的簡支箱梁的鋼管支架上，以從拱腳向拱頂的順序，分15 小節段對稱拼裝縱移段鋼管拱。主橋連續梁施工完成后，通過縱移系統將鋼管拱“整體縱移”至設計合龍位置。

2.2 拱腳段鋼管拱施工

小里程側拱腳段鋼管拱在縱移段鋼管拱縱移到位以后開始拼，大里程側在主橋連續梁施工過程中即可進行鋼管拱的拼裝。

2.3 嵌補段施工

鋼管拱合龍采用“配切法”，即在合龍前連續觀測合龍口的尺寸，配切嵌補段長度，然后在合適溫度下，直接嵌入嵌補段，利用碼板臨時焊接鎖定。合龍連接前，對拱軸線進行最后精確調整，確認與設計相符后進行合龍連接。

2.4 鋼管拱內混凝土施工

鋼管拱合龍以后，澆筑拱內混凝土。拱肋微膨脹混凝土從低處往高處的泵送頂升法施工，弦管內混凝土采用一級泵送，腹板內混凝土采用二級泵送。

2.5 吊桿施工

待拱內混凝土強度滿足要求后，進行吊桿的安裝施工，吊桿安裝按照先長吊桿后短吊桿，跳開張拉的原則進行，吊桿均采用單端一次張拉工藝。

3 鋼管拱主要施工方法

3.1 縱移段鋼管拱拼裝施工

3.1.1 縱移段拼裝施工方案

首先將15 個加工節段運至現場后，在后場將加工節段拼裝成為9 個安裝節段，拼裝節段最大軸線長度約為31.7m，重量約為47t。然后采用兩臺160t 汽車吊抬吊安裝節段，拼裝順序為自兩端至頂部。

3.1.2 支架結構設計

支架基礎需與梁體有可靠連接，頂部設置16mm 底板與立柱連接。

支架共對稱設置14 排鋼管，每兩排鋼管立柱設置成一組，形成格構結構。兩組之間預留約22m 的鋼管拱的拼裝空間，每節鋼管拱排裝節段支撐在兩組支架上。每排鋼管立柱頂部設置雙拼I45a 型鋼作為承重梁，兩端設置懸挑三角架，承重梁上設置“月牙型”鋼管拱托盤組件和鋼管拱撐桿。

3.1.3 支架搭設施工

3.1.3.1 支架基礎施工

在現澆箱梁施工時，提前在梁頂部上預埋25 錨筋，鋼管立柱安裝前，安裝16mm 厚的底板，底板用M24 套筒固定，施工過程中保證地板與梁面密貼。

3.1.3.2 鋼管立柱施工

根據鋼管底標高及鋼管立柱頂標高，后場下料加工立柱。為保證鋼管立柱的穩定，鋼管立柱與平聯應同步施工。

3.1.3.3 平聯、斜撐施工

平聯吊裝前根據圖紙準確放樣出平聯標高位置，施工過程中嚴格控制平聯與鋼管、平聯與斜撐的焊縫質量及厚度。

3.1.3.4 承重梁

承重梁采用雙拼I45a 型鋼，均采用汽車吊在箱梁上吊裝。承重梁安裝前，需在現場切割樁頂槽口和焊接承重牛腿。牛腿頂面和樁頂開槽口標高都需測量放樣，嚴格控制樁牛腿面的標高和平穩度。

3.1.3.5 鋼管拱支撐裝置

支架頂部設置“月牙型”鋼管支撐底座裝置，裝置包括：支撐板、墊板、加勁板等，其支撐鋼板均采用16mm 厚鋼板。

3.1.4 縱移段鋼管拱塊段拼裝

3.1.4.1 拼裝縱移臺車，吊裝鋼管拱塊段AX1 和AX15，并測量鋼管拱標高及軸線位置，測量無誤后臨時固定。

圖1 縱移段鋼管拱拼裝第一步

圖2 縱移段鋼管拱拼裝第二步

圖3 縱移段鋼管拱拼裝第三步

3.1.4.2 吊裝鋼管拱塊段AX2+AX3 塊和AX13+AX14 塊兩側鋼管拱節段，測量鋼管拱標高、軸線位置及接頭拼縫，然后安裝測量相應的橫撐及斜撐。

3.1.4.3 以相同的方法，完成鋼管拱AX4+AX5 塊段和AX11+AX12 塊段和相應橫撐、斜撐的安裝。

3.1.4.4 以相同的方法，完成鋼管拱AX6+AX7 塊段和AX9+AX10 塊段和相應橫撐、斜撐的安裝。

3.1.4.5 安裝鋼管拱合龍塊段AX8 塊，并安裝相應的橫撐及斜撐，完成整個縱移段鋼管拱的拼裝。

圖4 縱移段鋼管拱拼裝第四步

圖5 縱移段鋼管拱拼裝第五步

3.2 縱移段鋼管拱縱移施工

3.2.1 施工方案簡述

縱移段鋼管拱拼裝完成后，在拱腳鋼箱上安裝臨時預應力系桿千斤頂和鋼絞線，然后分級張拉預緊臨時系桿鋼絞線，使鋼管拱形成臨時系桿拱結構，使鋼管拱支承力由支架轉換至拱腳縱移臺車上，使鋼管拱與拼裝支架脫離，最后從中間向兩邊對稱拆除鋼管拱拼裝支架。利用縱移系統，將縱移鋼管拱從拼裝位置平穩地推移到主跨的設計位置。

3.2.2 縱移系統設計

鋼管拱頂推縱移系統擬包括：縱移軌道、縱移臺車、頂推系統。

3.2.2.1 縱移軌道

頂推軌道設計為兩組共4 根P43 鋼軌，兩組軌道中心間距7.9m，每組軌道由2 根P43 鋼軌組成，間距50cm。鋼軌下設置15cm 厚C50 混凝土基礎，基礎寬1.0m，內部設置φ10 鋼筋網片及構造鋼筋混凝土基礎和梁面采用塑料薄膜隔開，混凝土基礎表面預埋帶錨筋的10mm 支座鋼板以便于固定上部鋼軌。

3.2.2.2 縱移臺車

縱移臺車分別設置在鋼管拱鋼管拱的兩端位置，由“支撐架+輪箱組+鋼箱”組成，臨時預應力系桿均安裝和固定在縱移臺車上。

圖6 鋼管拱縱移示意圖

臺車鋼箱為Q345B 鋼板組焊結構，通過抱箍的緊固力和鋼箱腹板上的間斷焊縫與鋼管拱連接固定。單個鋼箱設置4 個抱箍，并且為了有效傳遞張拉力，鋼箱腹板每側與鋼管拱通長焊接，焊縫厚度不得小于最小母材厚度。鋼箱上設置鋼管拱臨時系桿錨固點。

鋼管拱支撐架采用箱型結構。箱型支撐架同行走輪箱組采用銷接連接，與鋼箱都采用焊接形式連接。箱型支撐架共設置2道，架體由16mm、24mm 鋼板組焊而成，支撐架之間采用平聯連接成為整體。

3.2.2.3 縱移頂推系統

頂推系統由頂推油缸和夾軌器組成，頂推系統設置在前進端縱移臺車后部，共設置2 個50t 液壓千斤頂。

3.2.3 臨時系桿施工

3.2.3.1 臨時系桿安裝

由于中跨整體縱移段鋼管拱水平長度達187.5m，重約762t，經計算在無臨時水平系桿的條件下拱頂會產生較大的下撓，無法按設計線形要求完成主拱安裝。為了防止鋼管拱下撓過大，鋼管拱縱移過程中直至主拱合攏前，都需要安裝臨時水平系桿結構。

3.2.3.2 臨時系桿張拉

通過計算比選，鋼絞線臨時系桿的初拉力為1200KN，使用12 根Φ15.2 鋼絞線，拱頂最大變形14.1mm。臨時系桿分三級進行張拉，張拉過程中保證四束鋼絞線的同步性。

3.2.4 支架拆除

支架拆除設備采用Q50t 汽車吊，應按照“從兩端向跨中”的順序對稱進行。支架拆除應首先割除鋼管拱底座支撐鋼板，然后依次拆除墊梁→承重梁→鋼管立柱。

3.2.4.1 卸載

臨時水平系桿張拉完成后，理論上鋼管拱作用力由支架轉移至拱腳臺車上，檢查每個支撐點的脫空情況。

按照“從兩端向跨中”的順序，對稱割除鋼管頂的弧形支撐鋼板，使鋼管拱與支架脫離。拆除過程中，采用薄鋼板覆蓋保護每個支撐點下10m 范圍內的鋼絞線。

3.2.4.2 拆除

汽車吊站在橋面上，拆除按照由上往下的順序依次拆除墊梁→承重梁→鋼管立柱。全部拆除以后，重新觀測整個拱架的線型變化，如線形變化較大，得新計算和調整臨時系桿的張拉力。

3.2.5 軌道基礎施工

鋼管拱縱移軌道基礎在梁體施工完成后進行施工。基礎采用C50 混凝土基礎，基礎內部配置φ10 鋼筋網片及構造鋼筋。軌道每間隔1.0m 與基礎內部預埋的鋼板固定，預埋鋼板的高程全部由測量檢查放樣，同一個橫斷面內，4 根軌道的預埋鋼板的標高差小于1mm。

基礎混凝土達到強度后，安裝固定鋼軌前，每塊座板上焊接壓板，對稱反壓軌道。

3.2.6 鋼管拱縱移施工

縱移過程是使用縱移系統將為197.5m 長、40.8m 高、12m 寬和762t 重的縱移段鋼管拱整體頂推約297m 至主橋中跨設計位置，是整個鋼管拱安裝中施工要求和風險性最高的一個環節。

鋼管拱設計頂推前進速度約為0.5m/min，頂推距離約297m，預計頂推到位時間約10h。頂推液壓千斤采用液壓連續同步千斤頂，單頂推力以50t 計算。兩套設備及一套備用設備型號規格一致，液壓缸一端連接到夾軌器，一端連接到鋼管拱前進方向的輪箱，頂推設備布置再前端輪箱上，輪箱上焊接耳板與液壓缸銷接連接。

兩個夾軌器操作人員操作兩臺夾軌器，兩個泵站操作人員分別控制兩個液壓缸，四個拱腳需要四個技術人員監測四個拱腳的行進速度，現場負責人作為總指揮，進行綜合控制。

準備工作做好后開始頂推作業，兩個泵站操作人員需要配合工作，同時頂推。其他人員根據事先在軌道上標注好的標記檢驗鋼管拱的四拱腳速度，當出現兩側輪箱行進不一致時，在下次頂推時慢的一側液壓缸多頂推出相應距離。沿軌道將鋼管拱頂推到位，并與拱腳連接。

4 結論

大跨度連續梁拱施工時，因受征拆等不確定性因素導致工期滯后的情況可以通過改變施工方法，采用連續梁鋼管拱異位拼裝并整體縱移的施工方案進行施工，可有效縮短工期3 個月以上，確保工程施工按期保質保量完成。