浮吊整體吊裝大跨度鋼管拱肋施工技術(shù)研究

摘" 要：研究以某海鹽高橋改建工程為背景，針對(duì)大跨度鋼管拱肋整體吊裝的技術(shù)難點(diǎn)，系統(tǒng)闡述了浮吊整體吊裝施工技術(shù)。通過浮吊與汽車吊協(xié)同作業(yè)，實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)94.45 m、重80.29 t鋼管拱肋的整體吊裝，拱軸線偏位控制在5 mm以內(nèi)，焊縫錯(cuò)臺(tái)≤2 mm，確保了施工精度。采用分環(huán)對(duì)稱灌注工藝和臨時(shí)索張拉技術(shù)，有效控制了拱肋受力均勻性，拱腳位移嚴(yán)格控制在±5 mm范圍內(nèi)。施工期間，浮吊作業(yè)穩(wěn)定、高效，支架系統(tǒng)通過125%荷載預(yù)壓試驗(yàn)，沉降量穩(wěn)定。最終，施工周期縮短15 天[A1]"d，封航時(shí)間壓縮至72 h，提升效率的同時(shí)降低了成本，為類似工程提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：浮吊整體吊裝；" 大跨度鋼管拱肋；" 施工技術(shù)；" 拱肋拼裝；" 灌注工藝

中圖分類號(hào)：TU758

Research on Floating Crane Integrated Lifting Integral Hoisting Construction Technology for Large-Span Steel Pipe Arch Ribs

XU Yuequn" LIU Qi

Zhejiang Zhengfang Jiaocheng Construction Co. ， Jinhua， Zhejiang Province， 321000 China

Abstract： Based on the reconstruction project of a certain Haiyan High Bridge， tThis study research systematically elaborates on the technical difficulties of integrated lifting ofpresents an integral floating crane lifting methodology for large-span steel pipe arch ribs using floating cranesin the Haiyan High Bridge reconstruction. Through a floating crane and a truck-mobile crane collaboration operation， integrated lifting of a steel pipe arch rib with a length ofa 94.45m and a weight of-long， 80.29t was achieved. arch rib was successfully installed， The deviation of the arch axis was controlled within limiting axis deviation to lt;5mm and the misalignment of the weld seam wasweld misalignment to ≤2mm， ensuring construction accuracy. The use of sSymmetrical injection technologyring-casting processes and temporary cable tensioning technology effectively controls the uniformity of stress on the arch ribsensured uniform stress distribution， and thewith arch foot displacement of the arch foot is strictly controlledconstrained within ±5mm. During the construction period， tThe floating crane operation was stable and efficient， andexhibited operational stability， while the support system passed the demonstrated reliability through a 125% load preloading test， resulting in stable settlementoverload preloading test （settlement lt;2mm）. In the end， tThe construction period was shortenedoptimized strategy reduced construction duration by 15 days and the closure time was reducednavigation closure to 72 hours， enhancing efficiency while reducing costsand cost-effectiveness，. providingThis approach serves as a valuable experience for similar projectsreference for large-span arch bridge engineering.

Key W Wwords： Floating crane integral integrated lifting; Large-span steel pipe arch rib; Construction technology; Arch rib assembly; InfusionGrouting process

引言：[A2]

大跨度鋼管拱肋整體吊裝是橋梁施工的關(guān)鍵技術(shù)，尤其在復(fù)雜環(huán)境下對(duì)精度和穩(wěn)定性要求極高。研究以某海鹽高橋改建工程為例，針對(duì)地質(zhì)條件差、場(chǎng)地狹小及航道繁忙等挑戰(zhàn)，系統(tǒng)探討了浮吊整體吊裝技術(shù)。通過浮吊與汽車吊協(xié)同作業(yè)、分環(huán)對(duì)稱灌注及臨時(shí)索張拉等工藝，解決了吊裝穩(wěn)定性與精度控制難題，確保了施工安全與質(zhì)量。研究成果為類似工程提供了技術(shù)參考，具有重要的實(shí)踐意義與推廣價(jià)值。

1 "工程概況與施工難點(diǎn)分析

研究以某海鹽高橋改建工程為案例，案例主橋采用90 m鋼管混凝土系桿拱橋結(jié)構(gòu)，計(jì)算跨徑為86 m，矢跨比為1/5，拱軸線為二次拋物線。主橋?yàn)閱畏綌嗝妫瑱M橋向設(shè)置兩片啞鈴型鋼管混凝土拱肋，拱肋截面高2.2 m、寬1.2 m，鋼管壁厚20 mm，內(nèi)填C55微膨脹混凝土。全橋設(shè)1道一字型橫撐和2道K型橫撐，吊桿采用GJ15-19整束擠壓鋼絞線，系桿為預(yù)應(yīng)力混凝土箱形斷面，橫梁分段預(yù)制拼裝。橋梁設(shè)計(jì)通航凈空為60×7 m，滿足杭平申線Ⅲ級(jí)航道通航要求。

施工環(huán)境復(fù)雜，橋梁跨越杭平申線航道，航道通航繁忙，施工期間需要多次封航。橋位處地質(zhì)條件較差，主要為淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，承載力低，對(duì)支架基礎(chǔ)施工提出了較高要求。此外，施工場(chǎng)地狹小，周邊環(huán)境復(fù)雜。

工程的技術(shù)難點(diǎn)主要體現(xiàn)在大跨度鋼管拱肋的整體吊裝與精準(zhǔn)定位。拱肋總長(zhǎng)94.45 m，單側(cè)拱肋重80.29 t，需采用浮吊整體吊裝。由于拱肋跨度大、重量大，吊裝過程中需須嚴(yán)格控制拱肋的穩(wěn)定性與對(duì)接精度。同時(shí)，鋼管混凝土灌注需須分環(huán)對(duì)稱進(jìn)行，兩端進(jìn)度差不得超過2 m，并且需要通過臨時(shí)索張拉控制拱腳位移在±5 mm以內(nèi)。此外，浮吊與汽車吊協(xié)同作業(yè)的協(xié)調(diào)性要求高，需須精確計(jì)算吊裝參數(shù)，確保施工安全與效率。

2" 浮吊與汽車吊協(xié)同吊裝關(guān)鍵技術(shù)

2.1" 拱肋拼裝與運(yùn)輸工藝

為解決項(xiàng)目拱肋拼裝與運(yùn)輸過程中精度控制、焊接質(zhì)量、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性等問題，工程拱肋采用啞鈴型截面，由2根直徑1.2 m的鋼管和2塊腹板焊接而成，鋼管壁厚20 mm，材質(zhì)為Q355C鋼材。拱肋總長(zhǎng)94.45 m，分為3個(gè)節(jié)段運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)拼裝，其中2個(gè)現(xiàn)澆拱腳段長(zhǎng)度分別為11.0 m，剩余部分分為3個(gè)節(jié)段，單節(jié)段最大重量約26.76 t。拱肋拼裝前，需在工廠進(jìn)行整體放樣，設(shè)置5.5 cm的預(yù)拱度，并分段制作。鋼管卷制方向與鋼板壓延方向一致，縱向焊縫錯(cuò)開100 mm，以減少焊接應(yīng)力集中。鋼管對(duì)接接頭采用全熔透焊接，焊縫質(zhì)量需滿足一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，并通過100%超聲波檢測(cè)和20%射線抽檢，確保焊縫強(qiáng)度與密實(shí)度^[1]。

拼裝需要碾壓整平并硬化，以滿足拱肋拼裝的精度要求。拼裝場(chǎng)地內(nèi)需設(shè)置臨時(shí)支撐和限位裝置，確保拱肋在拼裝過程中的穩(wěn)定性，避免因外力作用導(dǎo)致的變形或位移。拼裝時(shí)，采用80 t 的QY80型汽車進(jìn)行拱肋現(xiàn)場(chǎng)拼裝，單機(jī)額定起重量為45 t，工作半徑為4.5 m，吊臂伸長(zhǎng)18 m，最大負(fù)荷起升高度為17.4 m，滿足拱肋節(jié)段26.76 t的吊裝需求。汽車吊將拱肋節(jié)段吊裝至拼裝胎架上，通過H60型鋼固定節(jié)段位置，確保拱肋線形圓順。拼裝過程中，須嚴(yán)格控制拱肋內(nèi)弧線偏差（0～-[A3]"8 mm）、鋼管直徑偏差（lt;2 mm）及接縫錯(cuò)臺(tái)（lt;2 mm），并使用全站儀實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)拱軸線偏位（lt;5 mm）。拼裝完成后，對(duì)焊縫進(jìn)行第一次補(bǔ)充涂裝，防止銹蝕。

拱肋運(yùn)輸采用平板車陸運(yùn)至拼裝場(chǎng)地，運(yùn)輸過程中需要采取加固措施，防止拱肋變形^[2]。由于拱肋節(jié)段長(zhǎng)度和重量較大，運(yùn)輸時(shí)提前規(guī)劃路徑，確保道路承載能力和通行條件滿足要求。拼裝完成的拱肋通過浮吊船整體吊裝至安裝位置，吊裝前需要在浮吊船四角設(shè)置地錨，并通過纜風(fēng)繩固定拱肋，確保吊裝過程中的穩(wěn)定性。拱肋從拼裝場(chǎng)地移運(yùn)至吊裝位置的過程中，需要協(xié)調(diào)浮吊與汽車吊的作業(yè)，確保拱肋在空中姿態(tài)調(diào)整和精準(zhǔn)定位的順利進(jìn)行。

2.2" 浮吊整體吊裝技術(shù)

為解決大跨度鋼管拱肋整體吊裝過程中穩(wěn)定性控制與精準(zhǔn)定位的技術(shù)難題，工程采用120 t浮吊船進(jìn)行拱肋整體吊裝，浮吊船臂長(zhǎng)56.8 m，吊裝半徑為18.5 m，最大起重量為109 t，滿足單側(cè)拱肋80.29 t的吊裝需求。吊裝前，需要在浮吊船四角設(shè)置地錨，并通過φ15 mm鋼絲繩固定浮吊船，防止吊裝過程中船體傾覆。地錨采用優(yōu)質(zhì)土填夯密實(shí)，確保抗拔力滿足要求。拱肋吊點(diǎn)采用四點(diǎn)捆綁式吊裝，每個(gè)吊鉤設(shè)4條直徑55.5 mm的鋼絲繩，鋼絲繩與拱肋水平夾角≥60°，以保證吊裝穩(wěn)定性。吊裝過程中，浮吊船需要緩慢移泊至拱肋安裝位置正上方，并通過纜風(fēng)繩微調(diào)拱肋姿態(tài)，確保拱肋端口與拱腳預(yù)埋段精準(zhǔn)對(duì)接^[3]。

拱肋吊裝完成后，須立即進(jìn)行風(fēng)撐安裝。風(fēng)撐包括1道一字型和2道K型橫撐，安裝時(shí)采用浮吊船起吊，并通過手扳緊線器微調(diào)風(fēng)撐位置，確保與拱肋焊接接口的精確匹配。風(fēng)撐焊接為高空作業(yè)，需要在拱肋上設(shè)置掛籃作為作業(yè)平臺(tái)，并配備安全防護(hù)設(shè)施，確保施工安全^[4]。拱肋與風(fēng)撐安裝完成后，進(jìn)行鋼管混凝土灌注，兩端進(jìn)度差不得超過2 m，以確保拱肋受力均勻。

2.3" 汽車吊接力移運(yùn)與精準(zhǔn)定位

汽車吊接力移運(yùn)與精準(zhǔn)定位是拱肋吊裝施工中的重要環(huán)節(jié)，主要用于拱肋從拼裝場(chǎng)地到浮吊吊裝位置的過渡階段。拱肋吊裝采用3機(jī)抬吊工藝，即1臺(tái)浮吊和2臺(tái)汽車吊協(xié)同作業(yè)。抬吊的汽車選型與布置需要根據(jù)拱肋節(jié)段的重量、尺寸、拼裝場(chǎng)地條件進(jìn)行精確計(jì)算，確保吊裝過程的安全性與穩(wěn)定性。

在拱肋移運(yùn)過程中，針對(duì)橋位區(qū)軟弱地基特性，施工前對(duì)運(yùn)輸路徑進(jìn)行分層加固處理，鋪設(shè)碎石墊層與混凝土硬化面層，并采用鋼板路基箱分散荷載壓力^[5]。吊裝過程中實(shí)施動(dòng)態(tài)荷載監(jiān)測(cè)，通過設(shè)備自帶的智能控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)反饋吊裝參數(shù)，確保各環(huán)節(jié)負(fù)荷率處于安全閾值范圍內(nèi)。當(dāng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)接近預(yù)警值時(shí)，及時(shí)調(diào)整吊臂角度和起升速度，優(yōu)化機(jī)械受力狀態(tài)。

作業(yè)采用主副吊車聯(lián)控模式，配備無線通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)操作指令同步。在拱肋空中姿態(tài)調(diào)整階段，通過專用平衡裝置實(shí)現(xiàn)節(jié)段平穩(wěn)翻轉(zhuǎn)，利用光學(xué)測(cè)量設(shè)備監(jiān)控截面空間姿態(tài)。當(dāng)遭遇突發(fā)氣象變化時(shí)，啟動(dòng)應(yīng)急穩(wěn)定裝置，通過多點(diǎn)夾持技術(shù)抑制結(jié)構(gòu)晃動(dòng)，保障高空作業(yè)安全性。特別在狹窄施工區(qū)域內(nèi)，通過預(yù)設(shè)吊車站位坐標(biāo)和回轉(zhuǎn)禁區(qū)，以規(guī)避機(jī)械干涉風(fēng)險(xiǎn)。

2.4" 鋼管混凝土灌注與臨時(shí)索張拉技術(shù)

為保證工程中拱肋的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與整體穩(wěn)定性，拱肋采用C55微膨脹混凝土，灌注順序?yàn)橄落摴堋箱摴堋骨唬嘧⑦^程中須嚴(yán)格控制兩端進(jìn)度差，確保不超過2 m，以避免拱肋受力不均。灌注前，需要在拱肋鋼管上設(shè)置排氣孔，并在拱頂安裝2 m高的增壓管，以保證混凝土密實(shí)度。每次灌注前，須先泵送一層10-～[A4]"20 cm厚的水泥砂漿，防止混凝土骨料彈跳。混凝土采用高壓泵送，泵送過程中需須實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)拱肋對(duì)稱頂升速度，確保兩片拱肋同步灌注。灌注完成后，應(yīng)通過人工敲擊和超聲波檢測(cè)相結(jié)合的方法檢查混凝土密實(shí)度，發(fā)現(xiàn)問題時(shí)采用鉆孔壓漿法補(bǔ)強(qiáng)，確保鋼管與混凝土緊密結(jié)合。

拱腳位移通過臨時(shí)索張拉控制。工程每側(cè)系梁布置臨時(shí)索各25根，單根鋼束規(guī)格為φ_s15.2 mm。臨時(shí)索張拉采用張拉控制力和拱腳位移雙控原則，拱腳內(nèi)縮位移應(yīng)控制在±5 mm以內(nèi)^[6]。張拉分4次進(jìn)行，分別在下鋼管、上鋼管、腹腔混凝土灌注過程中同步實(shí)施，累計(jì)張拉力為3 040 kN。每次張拉前，需要在拱腳與墊石間放置鋼直尺，通過測(cè)量張拉前后的位移差值控制張拉精度。張拉設(shè)備采用400 t千斤頂，張拉過程中須設(shè)置安全擋板，防止鋼束斷絲或滑絲。鋼管混凝土灌注與臨時(shí)索張拉的協(xié)同作業(yè)，可以確保拱肋在施工過程中的受力平衡。通過動(dòng)態(tài)調(diào)整臨時(shí)索張拉力，控制拱腳位移，以避免因混凝土收縮和溫度變化引起的結(jié)構(gòu)變形。

3" 施工過程管理與實(shí)施效果

3.1" 安全與質(zhì)量控制措施

針對(duì)項(xiàng)目高空作業(yè)、浮吊吊裝、鋼管混凝土灌注等高風(fēng)險(xiǎn)工序，采取嚴(yán)格的安全防護(hù)措施。首先，高空作業(yè)區(qū)域設(shè)置掛籃、安全網(wǎng)與防護(hù)欄桿，拱肋拼裝與風(fēng)撐焊接時(shí)配備專用爬梯和作業(yè)平臺(tái)，確保施工人員的安全。其次，浮吊作業(yè)期間，浮吊船四角設(shè)置地錨并通過纜風(fēng)繩固定，防止船體傾覆。同時(shí)，浮吊作業(yè)區(qū)域設(shè)置通航警示標(biāo)志，并在上、下游500 m米[A5]"處設(shè)置施工警示牌，提醒過往船舶減速避讓。此外，施工期間安排專人指揮，嚴(yán)格控制吊裝速度，避免拱肋與既有結(jié)構(gòu)發(fā)生碰撞。

質(zhì)量控制方面，鋼管對(duì)接焊縫需要進(jìn)行100%超聲波檢測(cè)和20%射線抽檢，確保焊縫質(zhì)量達(dá)到一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。拱肋拼裝過程中，使用全站儀實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)拱軸線偏位，確保偏差≤5 mm。鋼管混凝土灌注時(shí)，采用分環(huán)對(duì)稱灌注工藝，兩端進(jìn)度差不得超過2 m，并通過人工敲擊與超聲波檢測(cè)相結(jié)合的方法檢查混凝土密實(shí)度，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)補(bǔ)強(qiáng)。臨時(shí)索張拉采用張拉控制力和拱腳位移雙控原則，確保拱腳位移控制在±5 mm以內(nèi)。此外，施工過程中嚴(yán)格執(zhí)行預(yù)壓試驗(yàn)，支架預(yù)壓荷載為設(shè)計(jì)荷載的125%，分級(jí)加載并監(jiān)測(cè)沉降量，確保支架系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

3.2" 實(shí)施效果分析

工程通過精細(xì)化施工管理，實(shí)現(xiàn)了大跨度鋼管混凝土系桿拱橋的高質(zhì)量建設(shè)。拱肋拼裝與吊裝過程中，拱軸線偏位控制在5 mm以內(nèi)，焊縫錯(cuò)臺(tái)≤2 mm，滿足設(shè)計(jì)要求。鋼管混凝土灌注密實(shí)度通過人工敲擊與超聲波檢測(cè)驗(yàn)證，未發(fā)現(xiàn)明顯缺陷，混凝土與鋼管結(jié)合緊密，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度達(dá)到預(yù)期。臨時(shí)索張拉過程中，拱腳位移嚴(yán)格控制在±5 mm范圍內(nèi)，確保了拱肋受力均勻，避免了因混凝土收縮和溫度變化引起的結(jié)構(gòu)變形。

施工期間，浮吊與汽車吊協(xié)同作業(yè)高效有序，未發(fā)生任何安全事故。支架系統(tǒng)通過125%荷載預(yù)壓試驗(yàn)，沉降量穩(wěn)定，彈性變形量符合設(shè)計(jì)要求，為拱肋安裝提供了可靠支撐。橋面施工完成后，吊桿索力誤差控制在10%以內(nèi)，成橋線形與設(shè)計(jì)理論值高度吻合。同時(shí)，施工效率提升顯著，拱肋拼裝周期較計(jì)劃縮短15 d天[A6]"，吊裝效率提高30%，累計(jì)封航時(shí)間壓縮至72 h，減少了對(duì)杭平申線Ⅲ級(jí)航道通航影響。并且，通過浮吊與汽車吊協(xié)同作業(yè)優(yōu)化，降低了機(jī)械成本，節(jié)約了水中安裝支架的安拆費(fèi)用。這些成果充分證明了本工程所采用的技術(shù)方案與管理措施的有效性，為大跨度鋼管混凝土系桿拱橋施工提供了寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

4" 結(jié)語

研究以某海鹽高橋改建工程為案例，分析了大跨度鋼管混凝土系桿拱橋施工中的關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)與解決方案。通過浮吊與汽車吊協(xié)同作業(yè)，成功實(shí)現(xiàn)了鋼管拱肋的整體吊裝與精準(zhǔn)定位，確保了施工精度。采用分環(huán)對(duì)稱灌注工藝和臨時(shí)索張拉技術(shù)，有效控制了拱肋受力均勻性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。施工過程中，通過精細(xì)化管理和安全防護(hù)措施，顯著提升了施工效率，縮短了工期，降低了成本，并減少了對(duì)航道通航的影響。研究為大跨度浮吊整體吊裝施工提供了可靠的技術(shù)支持與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，具有重要的推廣應(yīng)用價(jià)值。

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