洛社大橋下承式鋼管混凝土拱施工技術(shù)

丁天平

無錫市航道管理處（214031）

鋼管混凝土拱橋具跨度適應(yīng)能力強、承載力高、塑性和韌性好、施工方便、快捷、耐火性能好、地基適應(yīng)能力強、造型優(yōu)美、經(jīng)濟效益好等諸多優(yōu)點。近年來，在我國得到了廣泛發(fā)展。結(jié)合洛社大橋的施工，闡述拱肋施工的方法步驟和技術(shù)要點。

1 工程概況

洛社大橋主橋采用下承式鋼管混凝土系桿拱，計算跨徑 109.2 m，矢跨比為1/4.55，矢高24.0 m，拱軸線為二次拋物線，主橋全寬22.8 m，拱肋橫向間距17.4m，兩側(cè)人行道挑在系桿外側(cè)?；炷料禇U采用箱形截面，系桿高2.4 m，寬1.4 m，供腳處局部加高、加寬，拱肋采用啞鈴型鋼管混凝土，截面高2.8m,每個鋼管外徑1.2m,鋼管及腹板壁厚18mm，內(nèi)充C40微膨混凝土。每片拱肋設(shè)間距5.35 m的吊桿19根，吊桿采用OVM.GJ15-22鋼絞線整束擠壓成品索。拱肋橫向設(shè)4道K撐，2道一字撐，K撐由外徑120 cm和90 cm鋼管焊接而成。

拱肋采用啞鈴型鋼管混凝土，截面高2.8 m，每個鋼管外徑1.2m,鋼管及腹板壁厚18mm,內(nèi)充C40微膨混凝土。勁性骨架采用方型結(jié)構(gòu)。

2 施工方案確定

本橋跨越蘇南運河無錫洛社段，該航段船流密度大，航道管制要求高，能提供的斷航時間短（不能超過3.5 h），橋位上下游已完成整治，口寬已達到90 m，而橋位處尚未拓寬，口寬僅有60 m。根據(jù)現(xiàn)場情況,在河中搭設(shè)支架,支架下留40m通航孔，河中部分拱肋和勁性骨架整體拼裝后采用浮吊整體安裝，岸上部分拱肋和勁性骨架搭設(shè)支架安裝。主橋鋼結(jié)構(gòu)由具備拱肋加工相應(yīng)資質(zhì)的鋼結(jié)構(gòu)加工廠進行加工，構(gòu)件運至施工現(xiàn)場進行拼裝。

3 拱肋的制作

3.1 節(jié)段劃分及數(shù)量

根據(jù)拱肋加工廠內(nèi)吊裝條件及運輸條件，本橋鋼管拱肋每片共劃分為7個節(jié)段預(yù)制，其中2個分段為拱腳預(yù)埋段，其余最大節(jié)段長度約為24.4 m左右。每組K形風(fēng)撐各單獨劃為風(fēng)撐節(jié)段制作。

3.2 拱肋制造工藝流程及注意事項

放樣→采購材料→材料理化試驗→鋼材預(yù)處理→制作胎架→零部件加工、鋼管節(jié)段卷制成形→鋼管節(jié)段焊接→檢驗→上總裝胎架拼裝拱肋一、二、三、四分段管節(jié)→脫胎架拼裝拱肋五、六、七分段管節(jié)→回胎架安裝腹板、上錨頭及吊桿→預(yù)拼裝→設(shè)置現(xiàn)場測量控制點→噴砂除銹→噴涂環(huán)氧富鋅底漆、中間漆、面漆一道→現(xiàn)場基礎(chǔ)處理→現(xiàn)場支架搭設(shè)→分段運輸至現(xiàn)場→鋼管拱岸上分段吊裝→水上段拱肋、勁性骨架及吊桿整體拼裝、調(diào)整、焊接→水上段整體吊裝→焊縫檢測→開灌注孔、冒漿孔→頂升混凝土→除銹、補漆→涂裝面漆→竣工交驗。

3.2.1 零件加工

所有用于卷制鋼管的鋼板其縱、環(huán)縫位置的坡口均使用銑邊機刨坡口或利用半自動切割，加工成型后的零件應(yīng)標明下道工序所需各種符號，如節(jié)段號、零件號、零件名稱、尺寸及各種標記線等。

3.2.2 鋼管縱、環(huán)縫裝配

縱縫裝配時應(yīng)從一端向另一端依次展開，不可跳格進行；為控制縱、環(huán)縫間隙，焊前應(yīng)設(shè)置跨縫碼；鋼管縱縫焊接完成并焊縫報檢完成后，轉(zhuǎn)三星輥床矯圓;鋼管環(huán)縫裝配時應(yīng)保證縱縫相互錯開300mm以上。

3.2.3 胎架制作

為完成上、下主弦管的曲線加工及拱肋節(jié)段的制作，制作兩只超過五分之三跨徑的平躺胎架來保證鋼管拱肋的制造質(zhì)量，胎架尺寸為75 m（長）×3 m（寬）×0.6m（高），胎架材料采用 20# 槽鋼，使該胎架具有足夠的強度和剛度，以控制結(jié)構(gòu)變形。

3.2.4 節(jié)段總裝流程

在總裝胎架上吊裝上弦管節(jié)段，定位→吊裝下弦管節(jié)段，定位→安裝腹腔內(nèi)臨時加強構(gòu)件→安裝一側(cè)腹板，定位→焊接上弦管與腹板間角焊縫→焊接下弦管與腹板間角焊縫→焊縫檢測→矯正→設(shè)置管端臨時加強材→節(jié)段翻身→從中部向兩側(cè)依次吊裝另一側(cè)的拱肋腹板→焊接→焊縫檢測→矯正→完工測量。

3.2.5 焊接

本橋主要采用手工電弧焊、二氧化碳和埋弧自動焊共三種焊接方法。

①廠內(nèi)節(jié)段縱縫內(nèi)側(cè)面采用埋弧焊打底，正面清根后采用埋弧焊焊接；

②廠內(nèi)節(jié)段環(huán)縫采用雙面二氧化碳焊接，外側(cè)碳刨清根；

③現(xiàn)場接頭環(huán)縫采用墊板焊，二氧化碳焊多層焊工藝焊接。

所有的焊縫均應(yīng)進行焊縫外觀檢驗，焊縫表面應(yīng)成型美觀、焊縫尺寸應(yīng)符合設(shè)計圖紙要求、無裂紋、無氣孔、無夾渣、無焊瘤、無弧坑等焊接缺陷存在。對所有對接焊縫及角對接焊縫均作超聲波探傷檢測,超聲波探傷按GB/T11345-89BⅡ級標準驗收。對主要的焊縫進行X光射線抽查,按GB3323-87中ABⅡ級標準驗收。

3.2.6 節(jié)段涂裝工藝流程

節(jié)段拼裝補焊、打磨→噴砂除銹→焊縫預(yù)涂無機富鋅底漆→噴涂無機富鋅底漆→噴環(huán)氧封閉漆→噴環(huán)氧云鐵中間漆→吊裝→灌漿→吊索分批張拉→焊縫及破損處補漆→噴第一道氟碳面漆→噴涂第二道聚氨脂面漆等→檢查涂裝質(zhì)量→修補→交驗。

4 鋼管拱肋架設(shè)

4.1 拱腳段拱肋施工

拱腳段采用支架施工法，在拱腳混凝土澆筑完畢后，拆除拱腳模板，對接觸面進行鑿毛，并清理鋼筋，進行端橫梁施工。

4.2 岸上拱肋拼裝

為減少跨中過河段的重量，降低水上段拱肋吊裝難度，南、北兩岸有陸上段拱肋采用支架施工法安裝就位，在支架準備就緒后，采用2臺25 t汽車吊配合起吊，將拱肋鋼管安裝就位。就位后對其高程、軸線進行復(fù)核、調(diào)整，最后將其固定。

4.3 水上段拱肋的安裝

1）安裝流程

水上段拱肋陸上拼裝→驗收→浮吊設(shè)備準備及檢查—起吊并移位,安裝西側(cè)拱肋→調(diào)整垂直度，西側(cè)拱肋就位→安裝東側(cè)拱肋→單臺浮吊安裝風(fēng)撐和臨時風(fēng)撐。

2）拱肋及勁性骨架的現(xiàn)場拼裝

水上段拱肋鋼管總重94 t，通過對現(xiàn)場現(xiàn)有的場地勘察,將拼裝場地放在運河北岸橋位東側(cè)沿岸，該段長度80m，拼裝場地占用寬度為10m，在拱肋拼裝現(xiàn)場預(yù)澆筑混凝土基礎(chǔ)?？紤]到水平拼接占用場地較大，因此采用鋼管支架立拼，支架設(shè)4個支撐點，每個支撐點設(shè)6根鋼管柱，兩片拱肋拼裝時可公用中間一排鋼管樁，同時增加了支架系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性。

3）拱肋的吊裝

拱肋的吊裝是本工程的重點和難點，根據(jù)工程實際情況，采用2臺150 t浮吊直接吊裝方案。為保證吊裝安全順利完成，設(shè)起吊落位組、浮吊組、測量觀測組、電焊組、機電維修組、安全保衛(wèi)組、后勤供應(yīng)組、監(jiān)控組等8個施工班組。

①測量放線:對已安裝的鋼管和拱腳預(yù)埋段鋼管拱肋位置進行復(fù)測,并與安裝段拱肋進行對比，對存在的差異進行修整。根據(jù)拱肋的線形、預(yù)拱度設(shè)置拱肋托架的相對三維坐標,搭設(shè)前進行精確調(diào)整；

②錨碇設(shè)置:沿河岸每側(cè)設(shè)置6個采用立式錨碇，立龍柱以I20槽鋼制作，挖坑埋入坑中，坑寬1.5 m，深2 m，上下?lián)跄居?0 cm×10 cm方木列在地龍柱兩側(cè)，并緊貼原狀土壁，坑內(nèi)用優(yōu)質(zhì)黏狀土填夯實；

③拼裝浮吊，待浮吊拼裝好后，用工作艇牽引鋼絲繩，為浮吊掛纜，并將浮吊牽引至起吊地點；

④根據(jù)監(jiān)控單位提供吊點位置捆綁吊點鋼絲繩，A船吊點布置在距離5#吊桿中心向9#墩方向1.06m，B船吊點布置在距離9#吊桿中心向10#墩方向1.06 m，吊點鋼絲繩繩徑為52 mm，在捆綁時采用吊車配合捆綁；

⑤吊裝:將拱肋懸掛于浮吊掛鉤上，鋼絲繩生好后，浮吊垂直于河岸線，然后同步緩慢起吊，起吊過程中保持浮吊的基本均勻一致性，兩吊點高差保持一致，系桿勁性骨架保持水平，做到統(tǒng)一號令，起降有序。浮吊起吊至拱片離開拱腳支墩和中間支點5 cm后，停止浮吊，同時兩端用麻繩拉好防止起吊時晃動與另一片拱肋碰撞，全面檢查，觀察變形，測量勁性骨架預(yù)拱度是否與設(shè)計一樣，一切無誤拱肋穩(wěn)定后，浮吊繼續(xù)提升，提至合適位置時開始移位，在橋位處穩(wěn)住浮吊落拱就位，在拱肋靠近拱腳支點上方約50 cm時，待浮吊穩(wěn)定后，將拱肋緩慢下放，浮吊部分卸載。拱肋就位前，將Φ42拉桿穿入孔內(nèi)，用2 cm中心開孔的鋼板作為墊板，兩端上緊螺母。拱肋就位后，放下纜風(fēng)鋼絲繩，用工作艇牽引朝四個方向拉去，分別與地龍用5 t卷揚連接；

⑥焊接環(huán)縫:在對拱肋線形檢測完畢后，進行對接拱的環(huán)縫焊接。受時間限制，在浮吊松鉤前僅能完成接縫的第一道焊接。在松開吊鉤后，繼續(xù)焊接環(huán)縫，直至環(huán)縫飽滿；

⑦浮吊撤離:焊完第一道焊縫后,松開浮吊吊鉤，將浮吊牽引至岸邊，收起浮吊鋼絲繩，恢復(fù)通航；

⑧第二道拱肋安裝:第二道拱肋安裝同第一道。經(jīng)計算，由于橋面凈寬較寬，第二道拱肋安裝時勁性骨架與第一道拱肋的纜風(fēng)繩不沖突，因此不需換索；

⑨風(fēng)撐焊接:在第二道拱肋安裝完畢后,即用50 t汽車吊停在南岸邊兩拱肋間，安裝1#風(fēng)撐，次日用浮吊安裝剩余3道風(fēng)撐。待拱肋段的軸線、高程經(jīng)調(diào)整符合要求后，吊裝風(fēng)撐桁架，完成風(fēng)撐桁架整體吊裝與拱肋鋼管的焊接；

⑩臨時中橫梁設(shè)置:風(fēng)撐安裝完畢后,在4#、8#、12#、18#中橫梁處各安裝一根臨時橫梁，共4根。臨時橫梁由雙拼貝雷組拼而成，兩端頭采用與貝雷同型號的槽鋼以及貝雷鉚頭組拼，槽鋼與勁性骨架焊接牢靠。

5 結(jié)語

目前鋼管混凝土拱橋在我國橋梁建設(shè)中方興未艾，鋼管拱肋加工制作及拱肋吊裝作為鋼管混凝土拱橋施工中的關(guān)鍵工序，必須引起足夠重視。鋼管拱橋有多種架設(shè)方法，本橋采用的浮吊吊裝輔助支架施工的架設(shè)方法，可為類似的橋梁施工提供參考。

[1] 陳寶春.鋼管混凝土拱橋設(shè)計與施工[M].北京:人民交通出版社,1999.

[2] JTJ041-2000,公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].

[3] TB 10212-98,鐵路鋼橋制造規(guī)范[S].

[4] JGJ81-2002,建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)程[S].