總溪河特大橋拱肋安裝施工

胡長軍

(貴州橋梁建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司)

1 工程概況

總溪河特大橋是杭瑞高速公路貴州省畢節(jié)至都格高速公路的控制性工程，特大橋全長928 m，起點樁號K106 +237.5，終點樁號K107 +162，主橋為凈跨徑360 m 的上承式鋼管混凝土變截面桁架拱，主拱凈矢高為69 m，矢跨比1/5.127，橋面凈寬24.5 m。大橋主拱圈采用等寬度變高度空間桁架結(jié)構(gòu)，斷面高度從拱腳的11 m 漸變至拱頂?shù)?1 m(中到中)。單片拱肋寬度4 m(中到中)，橫橋向兩片拱肋間的中心距拱腳和拱頂處均為14 m。肋間設(shè)置橫聯(lián)米字撐。主拱拱肋的上弦和下弦都做成變截面的鋼管，鋼管拱肋使用對稱接頭，接頭管內(nèi)采用法蘭盤栓接，接頭管外采用焊接連接。鋼管內(nèi)灌注C55微膨脹自密實混凝土。通過吊裝重量和結(jié)構(gòu)件的運輸控制主拱圈的節(jié)段劃分，節(jié)段按拱圈每側(cè)劃分為14 節(jié)，全橋拱圈共分58 節(jié)，最大節(jié)段的吊裝重量為120 t。

2 拱肋接頭設(shè)置

2.1 拱腳接頭

為了使主拱圈在吊裝過程中便于調(diào)整標(biāo)高和線型，拱腳接頭采用豎向可轉(zhuǎn)動的鉸連接方式。拱腳截面中心處設(shè)置一弧形鉸，上下弦管與拱腳預(yù)埋段間留60 cm 斷縫，待主拱圈吊裝完畢，調(diào)整好拱肋標(biāo)高及線型后，首先采用與主拱圈同規(guī)格、同材質(zhì)的鋼管進(jìn)行對接溶透焊后，再采用外包鋼板補(bǔ)強(qiáng)焊的形式連接拱腳接頭，加強(qiáng)的主要目的是考慮到現(xiàn)場焊接質(zhì)量稍遜于工廠焊。

2.2 節(jié)段間接頭

節(jié)段與節(jié)段間的接頭采用內(nèi)法蘭加搭接套管形式連接，待節(jié)段安裝就位并用高強(qiáng)螺栓等連接好法蘭盤后，再焊接搭接套管，最后完成節(jié)段之間的連接。

2.3 拱頂接頭

拱頂接頭采用內(nèi)置式瞬間合攏連接構(gòu)造。待節(jié)段安裝就位，調(diào)整好拱肋標(biāo)高、線形，并利用花蘭螺母進(jìn)行線型微調(diào)和上下弦桿內(nèi)力調(diào)整后，及時焊接搭接套管，完成拱肋的全橋合攏。

3 拱腳預(yù)埋段安裝

施工設(shè)計圖設(shè)計是按每片拱肋都有對應(yīng)的一個獨立定位鋼支架，施工拱座時按定位鋼支架的節(jié)點在拱座表面放好樣先預(yù)埋定位鋼板，然后根據(jù)定位支架設(shè)計安裝好定位鋼支架。拱腳預(yù)埋段用三維坐標(biāo)定位方法精確定位并通過25 t吊車進(jìn)行安裝。為保證其安裝的精度，安裝前要復(fù)核測量控制網(wǎng)的精度，要進(jìn)行雙人獨立測量和計算復(fù)核。為保證在施工過程中防止混凝土側(cè)壓力和其他外力因素使預(yù)埋段產(chǎn)生位移發(fā)生偏離，在安裝時要加強(qiáng)鋼支撐對預(yù)埋段的加固，并同時保證三片拱肋鉸座鉸軸的同心度。

4 拱肋安裝

主拱肋安裝采用纜索吊機(jī)吊裝就位，扣索斜拉錨固定位的施工方法安裝。拱肋節(jié)段采用纜索吊機(jī)左右分幅安裝，兩岸對稱懸臂拼裝。用輔助工作天線安裝左右幅拱桁間縱橫豎聯(lián)接系。全橋設(shè)一套纜索吊裝系統(tǒng)，纜索吊塔與扣塔分開設(shè)置。

4.1 拱肋安裝程序

(1)吊裝畢節(jié)岸的第一節(jié)段上游側(cè)拱肋桁片就位，掛1號扣索，測量確認(rèn)拱肋高程和軸線至滿足設(shè)計要求，錨固扣索。

(2)吊裝都格岸的第一節(jié)段上游側(cè)拱肋桁片就位，掛1號扣索，測量確認(rèn)拱肋高程和軸線至滿足設(shè)計要求，錨固扣索。

(3)將主索索鞍橫移至下游側(cè)拱肋正上方，錨固索鞍。

(4)先后吊裝兩岸下游側(cè)第一節(jié)段拱肋桁片，掛扣索，測量確認(rèn)拱肋高程和軸線至滿足設(shè)計要求，錨固扣索，同時用輔助工作天線安裝下游側(cè)拱肋的聯(lián)系。

(5)照上述順序吊裝第二～八節(jié)段，節(jié)間法蘭盤臨時螺栓連接，調(diào)整扣索索力，調(diào)整拱肋高程和軸線。

(6)封固拱腳臨時鉸。

(7)比照(1)～(4)順序吊裝第八～十四節(jié)段，節(jié)間法蘭盤臨時螺栓連接，分別掛扣索，張拉扣索，調(diào)整拱肋高程和軸線，安裝拱肋間橫聯(lián)、平聯(lián)，工地焊縫焊接。

(8)觀測拱肋線形、高程、合攏段長度與溫度的關(guān)系，按設(shè)計規(guī)定的合攏溫度，精確測量合攏段長度，切割余量，在規(guī)定溫度時，安裝合龍段，按設(shè)計合龍溫度條件瞬時合攏。

4.2 拱腳扣段的安裝

每岸拱腳扣段拱肋分為2 個吊段，先用纜吊將畢節(jié)岸上游側(cè)拱肋桁片吊運至拱座旁，緩緩將拱肋節(jié)段拱腳下端的鉸軸放到鉸座上，通過在拱座上預(yù)埋設(shè)施和鏈條滑車對拱肋下端鉸軸位置進(jìn)行調(diào)整，逐步使拱肋鉸軸與拱座上的鉸座緊密貼合。在符合要求后，在拱肋的上端連接側(cè)浪風(fēng)，在拱肋后安設(shè)扣索，通過側(cè)浪風(fēng)調(diào)整拱肋軸線位置，用扣索張拉調(diào)整安裝高程，力全部由扣索承擔(dān)且拱肋的軸線和標(biāo)高均符合設(shè)計要求后，慢慢松開吊鉤。然后按同樣的方法安裝都格岸拱腳扣段上游側(cè)拱肋桁片。移動主索索鞍至下游側(cè)拱肋上方，按同樣的方法，安裝兩岸下游側(cè)拱肋桁片，最后用輔助工作天線安裝拱肋間聯(lián)系。

4.3 普通扣段的安裝

普通扣段的吊裝和拱腳扣段的吊裝程序基本上相同，先用運輸平車將拼裝好的拱肋桁片梁運至索吊吊裝位置，通過索吊吊運到安裝位置后，拱肋桁片段下端接頭與已安裝好的拱腳扣段或上一段已安裝好的普通扣段的上端接頭做法蘭盤螺栓臨時連接，放松下端吊鉤，在普通扣段后面安設(shè)扣索，扣索上端安設(shè)風(fēng)纜，通過扣索調(diào)整普通吊段的標(biāo)高，通過風(fēng)纜調(diào)節(jié)普通吊段的拱肋軸線位置，待普通吊段的標(biāo)高和拱肋軸線符合要求后，松開上下端吊鉤，完成一個吊段的安裝，相鄰的吊段安裝全部安裝完成后，用輔助天線安裝拱肋間的聯(lián)系。

普通吊段從橋兩岸對稱分別從第一節(jié)段向橋梁中間拼裝，當(dāng)拼到第8 段后，將拼裝好的吊段作為一個整體進(jìn)行節(jié)點控制標(biāo)高和拱肋軸線調(diào)整，標(biāo)高和軸線符合要求后，將拱腳的臨時鉸進(jìn)行封固，同時對兩節(jié)段間的環(huán)焊縫進(jìn)行圍焊。最后再按前面的方法安裝8 ～14 節(jié)段。

扣索的調(diào)整是根據(jù)拱肋的控制標(biāo)高和索力所決定，一般為每一組拱肋的扣索設(shè)置好后，要先對前面已完成的扣索進(jìn)行調(diào)整，扣索的調(diào)整采用經(jīng)檢測合格的智能千斤頂同步作業(yè)、分級張拉，同時用頻譜儀進(jìn)行索力測定，以進(jìn)行安全校驗。

拱肋的上、下游必須設(shè)定相應(yīng)數(shù)量的浪風(fēng)纜，除了用于調(diào)整拱肋的軸線位置外，還作為拱肋懸拼時的橫向穩(wěn)定，保證安裝的安全?？鬯髟趶埨埃紫葘γ渴摻g線進(jìn)行預(yù)緊，再張拉至設(shè)計的張拉力，使鋼鉸線在工作時受力是均勻的。

5 拱肋合攏施工

拱肋的第14 節(jié)段吊裝安裝符合要求后，需要對安裝好的拱肋進(jìn)行大于24 h 的觀測，并根據(jù)溫度的變化情況和拱肋懸臂端的位移情況繪制溫度與懸臂端位移的關(guān)系圖，作為拱肋合攏時的溫度修正依據(jù)。拱肋合攏前，要對拱肋的線形、內(nèi)力和標(biāo)高等進(jìn)行調(diào)整以及溫度修正，待溫度移定時，立即根據(jù)合攏溫度和觀測的合攏段間距確定合攏段的精確長度，工地現(xiàn)場切割余量，快速安裝合攏段，實施瞬時合攏。設(shè)計合攏溫度為15 ℃±5 ℃。合攏完成后要檢測和測試各項指標(biāo)是否符合相關(guān)要求，待全部指標(biāo)符合要求后方可進(jìn)行下一步工序。

6 拱圈內(nèi)混凝土灌注施工

該橋拱肋混凝土采用C55微膨脹自密實混凝土，用泵送從兩岸對稱自拱腳向拱頂上升均衡壓注施工，混凝土澆筑前要對拱肋進(jìn)行清洗，使內(nèi)管壁干凈和濕潤，要做好各項準(zhǔn)備措施，保證做到一次性連續(xù)澆筑完成。澆筑時要先泵適量的水泥漿再進(jìn)行混凝土澆筑，混凝土澆筑以拱肋鋼管頂端設(shè)置的排氣孔有合格的混凝土排出時方可停止?jié)仓⒓皶r封閉澆筑入口的防倒流截止閥門，管內(nèi)的混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的80%后，方可澆筑下根拱肋的混凝土，澆筑的拱肋要上下弦、左右幅對稱澆筑。

為保證混凝土泵送工藝的順利進(jìn)行，要準(zhǔn)備好備用泵送設(shè)備，并模擬施工的實際場景進(jìn)行澆筑試驗。當(dāng)達(dá)不到一次性將混凝土自拱腳泵送至拱頂時，在L/4 處采取“接力”措施。管內(nèi)混凝土灌注的密實度要求大于99%。為保證混凝土質(zhì)量，首先應(yīng)在施工前通過試驗確定符合要求配合比，在施工中嚴(yán)格執(zhí)行配合比，并同步取樣做好試塊;其次在施工過程中應(yīng)做好質(zhì)量控制，特別是對現(xiàn)場砂的含水率、現(xiàn)場混凝土水灰比的配置及坍落度的事先確定進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)控。鋼管內(nèi)的混凝土密實度檢測以人工敲擊為主超聲波檢測為輔。對發(fā)現(xiàn)異常的地方應(yīng)進(jìn)行鉆孔復(fù)驗，存在不密實的部位應(yīng)采用鉆孔壓漿法進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，壓漿強(qiáng)度應(yīng)高于管內(nèi)混凝土的強(qiáng)度，然后將鉆孔補(bǔ)焊封固。

7 扣索的解除

完成拱圈混凝土的澆筑并達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后方可進(jìn)行扣索的拆除?？鬯鞯牟鸪鲰樞驗閮砂秾ΨQ拆除?？鬯鞑鸪螅瑢袄哌M(jìn)行各項指標(biāo)檢測，符合要求后完成拱肋的安裝。

8 結(jié) 語

根據(jù)總溪河特大橋的構(gòu)造和拱肋的特點，通過纜索吊機(jī)懸拼及扣索斜拉錨固安裝主拱肋，輔助天線安裝節(jié)段間橫聯(lián)和縱聯(lián)，最后經(jīng)過驗證是十分有效合理的，工程施工得到有效保證，該橋的施工可以作為同類橋型在峽谷地帶施工借鑒。

［1］鄢俊.下承式無風(fēng)撐鋼管混凝土系桿拱橋鋼管拱肋分三節(jié)吊裝架設(shè)施工技術(shù)［J］.鐵道建筑技術(shù)，2008，(S1):102－103.

［2］曾軍民.頂升法在大跨徑鋼管拱中的應(yīng)用［J］.科技經(jīng)濟(jì)市場，2007，(8):78－79.