懸澆拱橋節段鋼筋籠整體制作與吊裝工藝的施工技術探討

摘要 文章以沙坨特大橋（240 m大跨徑）箱拱懸臂澆筑施工主拱圈為依托，對主拱圈采用節段鋼筋籠整體制作與吊裝工藝的施工技術問題進行研究。結合實際從懸澆拱橋主拱圈的節段鋼筋籠加工與制作、吊裝與運輸、就位與安裝的施工技術問題等方面進行詳細分析。提出了節段鋼筋籠整體吊裝工藝對大跨徑懸澆拱橋的施工便捷與詳細的施工技術問題。

關鍵詞 懸澆拱橋;鋼筋籠整體制作;整體吊裝;主筋連接

中圖分類號 U445.4文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2022）08-0074-03

0 引言

懸澆箱型拱橋作為拱橋施工的一種新工藝，具有結構整體性好、造價低、后期養護少、施工穩定性高、跨越能力強等優點，在西部地區廣泛推廣。沙坨特大橋為300 m級懸澆鋼筋混凝土拱橋的發展奠定基礎。目前倒掛式三角掛籃是大跨徑懸澆鋼筋混凝土拱橋的主要施工措施，掛籃施工常規是在掛籃上現場安裝鋼筋、模板、澆筑混凝土[1]。該文對沙坨特大橋西岸的16、17號節段鋼筋籠采用在鋼筋廠房內制作好整個節段的鋼筋籠及內模再進行整體吊裝的施工技術問題進行研究。節省節段鋼筋、大部分內模及預埋件的安裝時間，縮短拱圈掛籃的施工周期，提高大跨徑懸澆拱橋掛籃施工效益。

1 工程概況

沙坨特大橋是沿河縣水毀搶險重建工程，橋位區地處貴州省銅仁市沿河縣淇灘鎮境內。附近海拔270～458 m，相對高差188.4 m，軸線通過段地面高程在270～393.9 m之間，相對高差123.9 m，地貌類型屬溶蝕型低山地貌。兩岸橋臺縱坡較陡，植被不發育。橋位中部為烏江，河寬140～250 m，水位高程受下游沙沱電站蓄水、泄水控制，電站正常蓄水位約365 m。

該橋為整幅橋，橋梁上部結構為6*30 m T梁+240 m鋼筋混凝土箱型拱橋+6*30 m T梁，橋梁全長626.8 m。主拱圈為等高度懸鏈線鋼筋混凝土箱型截面，凈矢高40 m，凈矢跨比1/6，拱軸系數1.85，箱型截面寬10 m、高4.5 m，主拱圈采用掛籃懸臂澆筑進行施工。拱圈縱向共分為37個節段，其中兩岸拱腳位置1#節段為支架現澆段，拱頂設一個吊架澆筑合攏段，其余34個節段為懸澆段。主跨為240 m鋼筋混凝土箱型拱橋，主拱圈采用扣錨系統結合倒掛式三角掛籃及節段鋼筋籠整體吊裝懸臂澆筑工藝進行施工。

2 懸澆拱橋節段鋼筋籠整體制作與安裝工藝的施工技術

2.1 節段鋼筋籠加工預制廠條件分析

節段鋼筋的加工需要考慮場地的布置及加工設備的選用[2]，沙坨特大橋拱圈節段的寬度為10 m，高度為4.5 m，長度為7 m。因拱圈的鋼筋籠存在弧度，需在加工廠內制作拱形胎架，胎架的弧度等同于拱圈懸鏈線的弧度。在加工預制廠內模擬拱圈線型預制鋼筋籠胎架必須采用儀器嚴格控制鋼筋籠每個截面的高程。胎架基礎采用鋼筋混凝土制作，每條胎架基礎澆筑前預埋2 cm預埋鋼板作為定位梳齒板。沙坨特大橋16號節段的鋼筋籠胎架共分為4個斷面控制底板高程，每一個斷面采用廠家加工的2 cm厚的鋼板精確割槽定位主筋的間距。保證主筋的對接和弧度完全符合拱圈的弧度。該項目采用一臺80 t雙天車龍門吊，一個控制室操作雙天車，這樣的集中控制的特種設備一個人即可完成雙吊點的同步性作業，消除操作不同步的可能性，有利于鋼筋籠整體吊裝的穩定性。雙天車門吊可分散布置多點起吊，對鋼筋籠的整體性有利。鋼筋加工采用智能數控設備進行輔助加工，加工預制廠分為：原材料存放區、加工區、半成品存放區、鋼筋籠拼裝區、吊裝碼頭五個區域。由于沙坨特大橋地處沙沱水電站上游水庫，可利用水上優勢建設碼頭，采用龍門吊將整體鋼筋籠吊至大貨船上。

2.2 節段鋼筋籠廠內制作細節分析

沙坨特大橋主拱圈鋼筋籠整體吊裝的難點在于如何確保568根縱向鋼筋連接滿足要求，其中246根直徑為32 mm的五級螺紋鋼筋需要直螺紋連接。為確保主筋的對接滿足要求需要完成以下幾點：

（1）對每一根主筋的長度和三維空間都要完全模擬出來而且在廠內先進行下個節段的預拼對接。需對預留在已澆節段的主筋進行編號，節段斷面采用全站儀打點確定斷面，斷面主筋預留長度進行手工丈量確保每根鋼筋的預留長度符合對接長度要求。每根鋼筋的編號記錄要清晰，長度用手工丈量精確到1毫米級。

（2）對斷面及主筋的間距控制采用廠家定型加工2 cm厚的梳齒板定位，確保主筋的間距尺寸和連接斷面滿足要求，其他縱向鋼筋同樣也用梳齒板來固定鋼筋的三維空間。鋼筋加工廠內的底板梳齒板根據斷面精確固定在基座上，而頂板及腹板的梳齒板在鋼筋籠吊裝完成對接后拆除重復利用。

（3）整個鋼筋籠模擬的是拱圈的拱弧度進行制作的胎架，腹板鋼筋安裝之前必須把角鋼骨架安裝牢固，在骨架上定位腹板鋼筋，所有鋼筋的安裝結點必須綁扎牢固，才能增強整體鋼筋籠的穩定性。待腹板及橫隔板鋼筋都安裝完成后開始安裝內箱底模、掛籃的抗剪臂及拉桿預留孔，完成內箱底板和側模的安裝后開始安裝內箱頂板支架。在安裝內箱支架時注意此時的內箱支架不同于常規掛籃現澆施工時搭設的內箱支架。必須在常規支架上加強支架整體性的加固，多加剪刀斜撐。沙坨特大橋16號段的整體鋼筋籠內箱加固4道斷面的[20槽鋼剪刀撐防止內箱吊裝變形，起到良好的效果。

（4）頂板兩層鋼筋網安裝前須在頂板底面精確放樣確定節段截面，安裝主筋前須固定好截面梳齒板。

2.3 節段鋼筋籠骨架加固與吊架吊點分析

因節段鋼筋籠需要預拼、吊裝、轉運等多個吊裝環節，在安裝鋼筋時除了設置圖紙設計的勁性骨架外需針對節段鋼筋籠的特點設置專用的體外型鋼組合吊架。組合吊架分為體內與體外兩部分：

（1）體內吊架以底板鋼板梳齒條、體內角鋼勁性骨架與頂板兩層鋼筋網內加工的槽鋼箱作為受力區域;梳齒板主要采用2 cm厚的鋼板把底板兩層鋼筋網按圖紙間距定位準確，固定底板鋼筋的梳齒板分為上下兩層用鋼條采用螺絲連接。16號段整個節段鋼筋籠用梳齒條分為4個截面固定，在吊裝的時候這4個截面可有效地固定整個鋼筋籠的主筋不會移位變形。關鍵性的吊點設置在頂板兩層鋼筋網內（即頂層主筋下方），采用槽鋼箱橫穿在頂板主筋下焊成閉合框，體內的槽鋼閉合框間距與長度對應體外的工鋼主吊架，并沿主吊架下設置兩排吊點，單排設5個吊點，共計10個吊點，每吊點采用2 cm厚的鋼板焊成銷接耳板。31A34332-FF5A-4E17-873D-198B4A5FC60E

（2）體外吊吊架由320 mm的工字鋼加工成長方形鋼箱，為增加整個鋼筋籠整體的穩定性與安全系數，在吊裝前又在鋼筋籠的底部穿插了兩條[20槽鋼箱，每條鋼箱用鋼絲繩均布5個吊點連接到頂部體外工320 mm型鋼主吊架，這樣布置的目的是確保底板鋼筋不下繞變形，不影響主筋的對接。

2.4 節段鋼筋籠整體預拼裝分析

預制廠內預拼裝是完成節段鋼筋籠對接的必要措施，在預制廠內預先制作對接安裝好16號、17號節段鋼筋籠。在預拼裝過程中主要控制主筋的對接，并在預拼好主筋上編號，因直徑32 mm的主筋剛度非常大，預制安裝的時候為了鋼筋籠的整體性不易破壞已經對整個鋼筋籠加固得很牢固，允許主筋自由空間非常小，縱向對接只要相差3 mm就會直接影響整個工程質量。在預拼的時候必須測量控制好節段的斷面尺寸，以斷面來控制主筋的位置。由于主筋兩端已經固定無法旋轉對接，故將主筋車絲采用一端全絲一端半絲，并提高套筒的強度等級，套筒長度也有所增加，確保主筋的連接強度滿足要求。

3 節段鋼筋籠整體吊裝與運輸的施工技術

3.1 整體吊裝的吊架加工細節分析

吊架是整個吊裝設備裝置的受力核心，既要保證纜索吊的受力轉換又要保障鋼筋籠整體均布受力[3]。由于纜索吊是4個獨立的跑車吊點，而鋼筋籠是個柔性的物體，需要均布分散吊點才能保證鋼筋籠的整體性。吊架采用320 mm的工字鋼加工成長方形（中間加3條橫向對撐工鋼箱）的專用吊架。每條邊都采用320 mm的工字鋼拼焊成箱型且上下加焊2 cm厚巴板以及對應受力點都加焊勁板，且每塊巴板四周都采用滿焊的方式加固。兩條長邊鋼箱面部各設置4個吊點共8個吊點，吊點采用2 cm厚的鋼板焊銷接耳板。耳板吊點采用直徑5 cm銷子穿插，并確保吊裝時每個銷子的保險銷必須裝齊。纜索吊的吊鉤與主吊架采用直徑52 mm鋼絲繩套在8個吊點耳板的銷子上，鋼絲繩的長度必須統一。兩條長邊鋼箱底部各設置5個吊點共10個吊點，吊點采用2 cm厚的鋼板焊銷接耳板，耳板吊點采用5 cm銷子穿插連接在鋼筋籠體內的頂板槽鋼箱上。

3.2 整體吊裝鋼筋籠運輸方式分析

根據施工場地分析，大橋橫跨烏江沙沱電站庫區故主要采用水上運輸方式比較適合。在搭設鋼筋大棚的時候要考慮大棚的選址。選用設備運輸時要考慮鋼筋籠的接頭方向問題，以及輸出口是否方便纜索吊裝的起吊范圍。該次選用在鋼筋大棚臨江邊設置吊裝碼頭，把龍門吊軌道加固接長到烏江深水區的江面上，用龍門吊直接裝上大船。因大橋在施工整體吊裝時沙沱電站處于汛期庫區水位很低，門吊作業范圍無法到達大船?？奎c，在這次16、17號節段鋼筋籠采用350 t吊車轉吊上500 t貨船。貨船船艙為V形，上口寬度不便放置鋼筋籠，須在吊裝前先利用工32的工鋼箱在船艙中部搭設運載平臺，運輸前必須加固好鋼筋籠。運輸過程中注意船舶的穩定性低，抗傾覆弱，嚴禁貨船急轉彎，選擇無風或微風天氣，且需控制在一個白日內完成吊裝就位工序。

3.3 整體吊裝鋼筋籠

在鋼筋籠的整體吊裝前必須確保船舶就位位置垂直于纜索吊下方并錨好船舶，確保節段鋼筋籠的接頭方向正確，嚴禁歪拉斜吊以及不均勻起吊。初步提升時必須使用卷揚機的最低速檔位，且鋼筋籠的四個角度采用鏈條葫蘆牽制好，防止起升時吊件旋轉。待提升高度超過1 m后可取消鏈條葫蘆，使用50 m長的安全繩代替校正牽引。須注意纜索吊的四個吊點必須編號明確，因4個吊點為獨立卷揚機，控制系統開關即使為同步進行，但是不同電機的作業速度會有差別。四個吊點同時起吊的過程中必須派專人監測四個吊點的同步性，并派專人指揮過程調節四個吊點的起升處于同一高度。在吊裝17號節段鋼筋籠時，纜索吊起吊到20 m高度時就存在吊點提升速度不均勻，中途指揮各吊點調節卷揚機的提升速度來確保鋼筋籠的水平，通常吊裝設備的選用必須要有2倍以上安全系數，過程調整吊點平衡對卷揚機的機況要求極高，在吊裝前必須安排專業人員對整套吊裝系統進行全面檢修維保，確保萬無一失。

4 鋼筋籠整體就位與安裝的施工技術

4.1 鋼筋籠整體吊裝就位

由于16、17號段的鋼筋籠接近合攏段，兩岸拱圈中間只有四個節段的空間，加之兩岸掛籃前端的安全操作平臺已經無法滿足節段鋼筋籠提升空間，須待鋼筋籠吊裝就位后再頂推掛籃，使用掛籃的前端安全平臺作為連接主筋的操作平臺。鋼筋籠整體吊裝的提升高度滿足后，四個吊點再同時向節段連接斷面進行平移，待鋼筋籠的對接斷面距離小于10 cm時，再根據主筋對接位置采用微調的方式進行角度調整[4]。16號節段鋼筋籠為首次采用整體吊裝共用了6 h，浪費的時間主要為設備及材料準備、吊具轉換及船舶就位的時間。該次的吊裝17號節段鋼筋籠從船舶上起吊到達拱圈節段位置所用時間只有30 min，長期熟練吊裝可以控制在20 min以內。17號節段的鋼筋籠整體吊裝從裝船到節段鋼筋籠就位開始連接主筋用了3 h，比首次吊裝16號節段節約了3 h，可見在吊裝的工序環節還可以再優化節約施工時間。

4.2 鋼筋籠整體安裝技術

主筋的對接步驟順序為先底板、腹板再頂板，采用5～10 t的手拉鏈條葫蘆及機械千斤頂進行微調，整體鋼筋籠對接要點主要是控制好整體的角度及理出預先編號的主筋，一一對應。由于主筋之間凈間距只有5 cm，常規套筒扳手的活動空間非常有限，導致節段鋼筋對接效率非常低，且對接質量滿足不了要求。針對此問題項目團隊會議討論研究采用鋼板特制簡易扳手，確保每根主筋無縫對接，也縮短對接時間。在鋼筋籠對接事宜中，特別強調作業人數和小型機具必須準備充分，爭取在最短的時間內完成32 mm的主筋對接，減小纜吊系統的受力荷載，提高纜吊吊裝安全系數。整個節段鋼筋籠吊裝與安裝工序必須成立指揮小組，做到分工明確，細節控制，才能確保安全有序完成。

5 結束語

整個節段鋼筋籠的吊裝主要難點為以下兩大部分;一是如何確保鋼筋籠整體不變形及安全的吊裝至拱圈節段上。二是如何把500多根鋼筋精確對接。該文對沙坨特大橋節段鋼筋籠制作與整體吊裝過程中所采用的技術控制進行探討。如整體節段鋼筋籠的吊裝工藝更適用于下置倒掛式三角掛籃。節段鋼筋籠整體吊裝這一工藝只是服務于大跨徑懸澆拱橋施工的一小部分措施，這一創新為常規的大跨徑懸臂澆筑拱橋施工每個節段節約了至少3天的鋼筋安裝時間。標準化橋梁構件預制安裝工藝將是建筑行業推行的方向，鋼筋混凝土拱橋在山區溝谷體現出良好的經濟性。

參考文獻

[1]公路橋涵施工技術規范： JTG/T F50—2011[S]. 北京：人民交通出版社， 2011.

[2]公路工程質量檢驗評定標準： JTG/T F80/1—2017[S]. 北京：人民交通出版社， 2017.

[3]冉茂學， 郭吉平. 大跨度箱形拱橋懸臂澆筑掛籃的設計[J]. 中外公路， 2014（4）： 113-116.

[4]常星. 165 m懸鏈線箱形拱橋主拱圈懸臂澆筑施工技術[J]. 黑龍江交通科技， 2016（5）： 113-114.

收稿日期：2022-02-16

作者簡介：龍金文（1984—），男，本科，工程師，研究方向：橋梁施工。31A34332-FF5A-4E17-873D-198B4A5FC60E