大跨度鋼箱提籃拱臨時支架施工技術研究

馮賀杰

（中鐵二十局集團第一工程有限公司，江蘇蘇州 215153）

0 引言

由于經濟社會發展的需要，大跨度鋼結構體系越來越廣泛地應用到橋梁工程建設中，但在大跨度鋼結構橋梁的施工過程中，受運河航道、周邊地形及構造物的影響，必須借助合理可行的臨時支架來高效安全地完成主橋鋼結構施工任務。目前鋼結構橋梁的施工方法主要有支架安裝法、頂推施工法、懸臂安裝法等，不同方法優缺點和適用性不同，隨著大噸位起重機械設備的更新，對于跨越運河的鋼桁架橋，采用支架法安裝配合大噸位汽車式起重機和起重船的使用，能將鋼桁架橋分節段在臨時支架上進行拼裝，主跨間直接起重船吊裝合龍，減少通行航道占用空間，施工速度快、封航時間短、可操作性強，可顯著提高施工效率[1]。臨時支架設計施工分為臨時支架設計、支架搭設、支架拆除等三個階段[2]。本文將從這三個方面入手詳細介紹大跨度鋼箱提籃拱橋臨時支架設計施工工藝，總結了施工過程中的關鍵技術和注意事項。

1 工程概況

宗村大橋主橋上跨蕪申運河，主橋鋼結構形式為大跨度下承式鋼箱提籃拱，跨度90m，重約1600t。蕪申運河目前為Ⅴ級航道，經單邊拓寬后升級為Ⅲ級航道，考慮到鋼結構制造、地質條件、浮吊與陸地吊裝條件和交通等相關因素，宗村大橋主橋采用少支架的分段吊裝方案，充分利用蕪申運河北岸現有場地進行施工[3]。支架場地設置如圖1、圖2 所示。

圖1 臨時支架場地布置圖（單位：mm）

圖2 臨時支架立面圖（單位：mm）

2 臨時支架設計與施工

2.1 臨時支架設計

支架需在滿足支撐功能的同時保證安全穩定，對宗村大橋主橋鋼箱提籃拱結構進行分段拆解并建模分析，結合臨時支架的受力特點，選擇在橋位設置4類臨時支墩：支架1、支架2、支架3、支架4，支架構造如下：

其一，臨時支架1：設置在拱肋段下方，基礎采用C30 鋼筋混凝土基礎，單個基礎尺寸為長5000mm×寬1500mm，厚度為300mm，其內部設置φ12mm@300mm(@代表鋼筋間距)單層雙向鋼筋網或舊鋼絞線。在混凝土基礎上設置鋼管格構支架，其鋼管立柱截面采用φ630×10mm，立柱間連接的水平撐及斜撐則采用[16 槽鋼。鋼管支架頂部搭設2I56b 型工字鋼作為分配橫梁。所有鋼管柱、工字鋼與槽鋼連接處均采用角焊縫工藝，焊腳不小于6mm。為防止鋼管對下部混凝土基礎的剪切破壞，鋼管與混凝土基礎接觸面采用一塊鋼板進行封底。

其二，臨時支架2：設置在河道北岸陸地區域，該支架分為2 層，下層作為橋面系主系梁的臨時支撐，上層為拱肋節段的支撐。支架基礎采用C30 鋼筋混凝土基礎，單個基礎尺寸為長5000mm×寬1500mm，基礎厚度300mm，基礎內設置φ12mm@300mm 單層雙向鋼筋網或舊鋼絞線。在混凝土基礎上設置鋼管格構支架，其鋼管立柱截面采用φ630×10mm，立柱間鏈接的水平撐及斜撐則采用[16 槽鋼，支架頂部搭設一塊700mm×700mm×14mm 鐵板，并在立柱上部設置2Ⅰ56b 型工字鋼作為分配橫梁。上層支架鋼管立柱直接在底層鋼管立柱上方的分配橫梁上接長，在工字鋼處對鋼管進行開槽并補強，鋼管支架頂部搭設2Ⅰ56b 型工字鋼作為分配橫梁。所有鋼管柱、工字鋼、蓋板與槽鋼連接處均采用普通貼角焊進行連接；而雙拼工字鋼則采用普通對接焊進行連接，焊縫長度50mm，每500mm 間隔設置一道。

其三，臨時支架3：設置在河道北岸駁岸水中側，該支架分為2 層，下層作為橋面系主系梁的臨時支撐，上層為拱肋節段的支撐。支架基礎立柱為鋼管樁接長，立柱截面采用φ1000×10mm，立柱間連接的水平撐及斜撐則采用[16 槽鋼，支架頂部搭設一塊900mm×900mm×14mm 鐵板，并在立柱上部設置4Ⅰ56b 型工字鋼作為分配橫梁。上層支架鋼管立柱直接在底層鋼管立柱上方的分配橫梁上接長，在工字鋼處對鋼管進行開槽并補強，鋼管支架頂部搭設4Ⅰ56b 型工字鋼作為分配橫梁。所有鋼管柱、工字鋼、蓋板與槽鋼連接處均采用普通貼角焊進行連接；而雙拼工字鋼則采用普通對接焊進行連接，焊縫長度50mm，每500mm 間隔設置一道。

其四，臨時支架4：設置在河道南岸駁岸水中側，該支架用于支撐橋面系主系梁節段。支架基礎立柱為鋼管樁接長，立柱截面采用φ1000×10mm，立柱間鏈接的水平撐及斜撐則采用[16 槽鋼，支架頂部搭設一塊900mm×900mm×14mm 鐵板，并在立柱上部設置4Ⅰ56b 型工字鋼作為分配橫梁。所有鋼管柱、工字鋼、蓋板與槽鋼連接處均采用普通貼角焊進行連接；而雙拼工字鋼則采用普通對接焊進行連接，焊縫長度50mm，每500mm 間隔設置一道。

支架3 及支架4 均位于臨近駁岸水中側，距離擋墻位置較近（最大水平距離2.7m），對航道水域占用極少。為保障臨時支架使用期安全，在上下游側設置水中防撞樁。防撞柱設置完成后，剩余通航水域寬44m，船舶具備雙向通行條件。防撞樁頂部標高在設計最高通航水位以上1.0m，按照《安全色》（GB2893—2008）標準醒目顯示，上貼反光膜并安裝爆閃燈，警示船舶安全通過臨時支架所在水域。

2.2 臨時支架搭設

臨時支架搭設分為：立柱安裝、連接系安裝、分配橫梁安裝、鋼管樁安裝和其余安裝，具體如下：由于該工程拱肋下部臨時支架的高度較高，陸地區域臨時支架施工時，需在場地上將鋼管立柱、槽鋼水平撐及斜撐等臥拼、組焊完成后，采用汽車吊將支架吊放至支架所在基礎位置，用汽車吊安裝支架頂部的工字鋼分配橫梁。

一是立柱安裝：立柱為鋼管格構柱形式，在現場直接采用汽車吊將單根鋼管吊至與基礎鋼管樁定位、焊接。

二是連接系安裝：連接系在現場場地上加工成型。加工時，先依據圖紙將兩根縱聯（橫聯）同斜撐一起加工成型，形成一個穩定結構體系。斜撐安裝時，采用25t 汽車吊輔以人工手拉葫蘆進行定位。

三是分配橫梁安裝：分配橫梁直接焊接在立柱的頂端封口板上，分配橫梁的連接采用夾板圍焊固定。在安裝橫梁時，應嚴格控制其軸線偏差以及接口位置處（與立柱的頂端封口板）的焊接質量，對于鋼管立柱的高差，一般采用鋼板墊平后再安裝分配橫梁，以確保橫梁水平。在安裝橫梁時，應嚴格控制其腹板垂直度以及接口位置處的對接焊接質量，對于橫梁上部支撐鋼梁塊體的線形鋼墊塊，采用角焊縫。

四是鋼管樁安裝：水中區域臨時支架采用的臨時支墩鋼管樁基礎，主要施工鄰近駁岸的水中臨時支墩的鋼管樁。臨時鋼管樁采用φ100×10mm 鋼管樁，鋼管樁共計10 根，樁身出水面1m 左右，根據地質資料和沉入樁的最大承載力，結合常規的施工方法，采用DZ120 振動錘進行振動沉樁。由汽車吊起吊振動錘和鋼管樁，在振動力的作用下，沉樁至預定標高；若下沉接近預定標高時突然出現下沉速度過快的情況，應立即停止，先查明原因確定處理方案，再繼續下沉直至下沉速度平穩為止。

五是其余安裝：在鋼管樁打樁完成后，對接長鋼管立柱，然后安裝上立柱間搭設的槽鋼水平撐及斜撐，最后安裝立柱頂部分設置的配橫梁。

支架具體搭設高度根據梁底線形進行控制，支架頂部工字鋼橫梁頂面高程較梁底高程低200～300mm為宜。支架頂部工字鋼橫梁上設置型鋼墊塊，型鋼墊塊與工字鋼橫梁及梁底均采取角焊縫焊接連接。

2.3 臨時支架拆除

橋面與拱肋之間部分的臨時支架拆除工作，需從跨中起始向橋體兩側對稱進行。拆除時需采用汽車吊配合，整體拆除作業按順序共分為四步，具體如下：

第一步，拆除支架頂部與拱肋底連接的鋼墊塊。

第二步，利用拱肋底預設的焊接吊環，拆除支架頂面搭設的工字鋼分配橫梁。

第三步，利用汽車吊與繩索扣住支架鋼管上部2/3處位置，并割除鋼管根部。

第四步，汽車吊起吊鋼管支墩，放置在橋面上（對于高支架則采用2 臺25t 汽車吊分層切斷支架后抬吊放倒支架，即先將切開的支架片體吊裝移出拱肋位置，然后吊裝支架頂部的吊車松吊鉤、同時吊裝支架底部的吊車升吊鉤，待支架呈平面臥放姿勢時，最后將支架放置在橋面上進行肢解拆除）。

由于支架高度較高、尺寸較大，同時考慮到支架拆除時的安全性與便利性，支架拆除前先將1 個完整的拱肋支架，切割成若干個重量不大于5t 的片體，進行分批吊裝拆除。支架拆除時采用2 臺25t 汽車吊進行作業。

3 臨時支架施工注意事項

鋼管格構支架施工時應嚴格控制其質量，拆除時應保證安全，特別是鋼管樁拔除時，應確保其整根拔出并做好拔除困難的應對措施。臨時支架施工注意事項如下：

一是鋼管支架平面、標高符合施工方案要求。

二是鋼管支架原材料采購，必須符合國家相關規范要求。

三是鋼管接長施工焊接人員，必須持證上崗。每道對接焊縫在環口處焊接完成后，再在焊縫四周設置補焊。所有焊縫必須焊接飽滿，杜絕氣孔、夾渣等情況出現。

四是鋼管應采用多層焊，焊完每層焊縫后，應及時清除焊渣，并做好外觀檢查，每層焊縫的接頭應錯開。

五是連接系由后場進行切割，切割尺寸按現場尺寸進行下料。連接系焊接應為多層焊接，焊接應保證質量。連接系安裝應確保其位置準確無誤，保證鋼管格構支架的整體質量。

六是分配梁安裝前，應測量工程師進行軸線測量，方可開展分配梁安裝施工。

七是為確保支架受力狀況符合施工方案，臨時鋼管格構支架施工完成后，對支架進行下列檢查：支架立柱的垂直度不超過0.8%H（H 為柱高），同時不超過50mm；支架頂部的工字鋼橫梁頂面必須保持水平，高差不得超過10mm。

八是由于橋面系鋼梁為縱橫梁體系，在支架設置時，鋼管樁均布設在橋面系縱橫梁網格中，拔樁時可采用汽車吊配合振動錘直接拔除；鋼管樁拔除后，對拔出的鋼管樁長度及樁尖進行檢查，確保鋼管樁整根拔出。

九是考慮施工多種因素影響，若鋼管樁拔除困難，可采用水下液壓切割或水下繩線切割法處理，先用挖泥船將鋼管樁周圍的泥土挖至河床以下1.0～2.0m，再拆除水面以下的鋼管樁，控制殘余鋼管樁頂部高程在河床以下。

4 結語

臨時支架的優化設計及搭設施工，不僅克服了現有蕪申運河航道種種復雜不利條件，也降低了對引橋的施工影響，大大縮短橋梁的建設工期，在保證提籃拱施工質量的同時，節約了大量臨時鋼材的投入，達到了預期的效果。隨著我國上跨運河航道橋梁工程的發展，鋼結構橋梁數量與日俱增，分段吊裝的安裝方案將會被越來越多的工程所采用，臨時支架的設計施工不僅為大跨度鋼結構橋梁的建設提供了充分的安全保障，降低了種種不利因素的影響，還可以縮短橋梁的施工周期，能作為一種優質的施工方法應用到工程中。本文通過對宗村大橋臨時支架施工工藝的論述，為以后的臨時支架設計施工優化提供參考。