簡述鋼拱塔安裝技術的實踐

王兵

摘 要：文章著重介紹了遼寧本溪北地跨線橋二期工程鋼拱塔的現(xiàn)場安裝工藝、工裝，以及安裝過程中的線型控制和焊接技術。

關鍵詞：鋼拱塔；現(xiàn)場安裝

中圖分類號：U445 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）14-0021-02

1 工程概況

北地跨線橋二期工程主橋結(jié)構(gòu)形式為獨塔斜拉橋，引橋采用鋼筋混凝土現(xiàn)澆箱梁和預應力混凝土現(xiàn)澆箱梁。

主塔分為兩段：

下塔墩為梯形實體墩結(jié)構(gòu)，

承臺位置截面尺寸為14.75 m×15 m，

梁底位置截面尺寸為14.75 m×8 m；

下塔墩頂以上塔高78.0 m，向邊跨側(cè)傾角75 ？觷，采用拱形塔、鋼箱型結(jié)構(gòu)，斷面外形尺寸5.69 m×2.5 m～3.0 m×2.5 m，拱塔軸線塔底13 m段為直線，13m以上為橢圓線，軸線理論橢圓方程為：

■+■=1（y≥0）。

鋼拱塔單肢斷面為單箱多室布置；鋼拱塔共分為43個施工節(jié)段，其中單肢劃分為21個節(jié)段（T1～T21），設20個拼接接縫，節(jié)段長度為2.6～5.4 m，節(jié)段重量為21.8～47.0 t（T1節(jié)段）；合攏段一節(jié)（T22），設2個拼接接縫，節(jié)段高度3.648 m，重24.5 t。

2 總體施工方案

鋼拱塔分節(jié)段在工廠集中制造成構(gòu)件單元，通過便道運輸至現(xiàn)場，在20#墩布置動臂塔吊，提升吊裝鋼塔節(jié)段，進行原位節(jié)段拼裝，部分斜拉索掛索與鋼塔節(jié)段拼裝同步進行，拼裝時通過斜拉索利用已滑移到位的鋼箱梁作為配重。鋼塔首節(jié)通過勁性骨架預埋在下塔墩內(nèi)，第二節(jié)鋼塔吊裝定位后與首節(jié)塔柱焊接，依次施工其他節(jié)段，直至鋼塔施工完成。鋼拱塔拼裝完成后再掛設剩余斜拉索。

鋼拱塔節(jié)段拼接處設置焊接鋼操作平臺，各平臺之間設置爬梯，供施工人員通行。焊接操作平臺和爬梯在拉索吊裝階段作為拉索塔端的操作平臺。鋼拱塔原位拼裝過程中，兩肢之間設置臨時支撐。

施工總體流程：鋼混結(jié)合段施工（T1、T2節(jié)段施工，塔-墩固結(jié)）→安裝T3～T21節(jié)段→安裝合攏段T22。

3 主要的施工方法

3.1 施工平臺及通道

在每節(jié)鋼拱塔節(jié)段的對接處外側(cè)均設有工作平臺，上下層平臺間設置豎向爬梯相連。工作平臺由鋼拱塔工廠加工、安裝，與節(jié)段一起運輸、吊裝。

3.2 定位、調(diào)位、牽引裝置

3.2.1 限位件

吊裝過程中為使下一吊裝節(jié)段能夠較容易地與已安裝節(jié)段對接，在鋼拱塔已安裝節(jié)段與待安節(jié)段內(nèi)箱加勁板上安裝限位件。

在牽引系統(tǒng)的配合下，待安節(jié)段下落時利用限位板對位。限位件采用24 mm厚鋼板，寬200 mm，高800 mm，與已安裝節(jié)段焊接400 mm，伸出對接口400 mm，如圖1所示。

3.2.2 匹配件

在鋼拱塔節(jié)段壁板和側(cè)板內(nèi)側(cè)以及加勁板上設置匹配件，匹配件主要具有兩個作用，在工廠加工制造節(jié)段，進行短線匹配對位加工時起到定位作用，在現(xiàn)場安裝時，匹配件起到臨時定位鎖定的作用。匹配板應保證孔位及尺寸形狀能滿足使用要求。匹配板設置22 mm的銷孔，匹配時打入沖釘固定。

3.2.3 手拉葫蘆

由于節(jié)段截面面積大，在高空中受風的影響大，并為了保證節(jié)段能順利對位，需在已安節(jié)段與待安節(jié)段間設置牽引系統(tǒng)，以幫助節(jié)段對位。牽引系統(tǒng)是由4個手拉葫蘆和8個卸扣組成的，手拉葫蘆通過卸扣與節(jié)段連接。在吊裝節(jié)段時，手拉葫蘆預先安裝在已安節(jié)段上，當待安節(jié)段吊至已安節(jié)段上方約50 cm處停住，將節(jié)段下端的卸扣與葫蘆相連，收緊葫蘆鏈。

3.2.4 調(diào)整千斤頂

鋼拱塔吊裝節(jié)段初定位后，匹配件打入沖釘前，節(jié)段對接處的精確調(diào)位是通過設置在節(jié)段上口的千斤頂來完成的（橫橋向設有限位裝置，主要調(diào)整順橋向位移）。

現(xiàn)場采用16 t和32 t機械頂進行鋼拱塔節(jié)段的位置調(diào)整，千斤頂反力座設置在壁板內(nèi)箱側(cè)，布置示意圖如圖2所示。

鋼拱塔節(jié)段對位時當利用千斤頂無法實現(xiàn)微調(diào)整時，則利用絲桿頂進行微調(diào)，絲桿頂如圖3所示。

節(jié)段對位精調(diào)到位后，匹配板打入沖釘，鋼拱塔節(jié)段臨時固定完成。

3.3 鋼混結(jié)合段施工

下塔墩高10.67 m，采用定型鋼模施工，分兩次澆筑，首次澆筑至鋼拱塔T1節(jié)段底口處，即6.67 m處，利用動臂塔吊吊裝T1節(jié)段，通過預埋限位件調(diào)整定位后進行下塔墩第二次澆筑，澆筑高度為4 m；安裝鋼拱塔T2節(jié)段，澆筑塔墩頂以上2 m的范圍內(nèi)鋼拱塔內(nèi)T2節(jié)段錨板下混凝土，待混凝土強度達到95%、彈性模量達到100%后，張拉預應力束并壓漿。完成拱塔鋼-混結(jié)合段施工，形成鋼拱塔與塔墩間固結(jié)。

鋼拱塔底節(jié)T1定位裝置由高0.5 m、0.3 m的焊接H400×150型鋼及其底座預埋件組成。

塔墩澆筑第一次混凝土時預埋導向限位裝置預埋件，預埋件由鋼板和錨固鋼筋組成。預埋件需精確確定好平面位置和標高并固定牢靠，澆筑混凝土的過程中避免擾動。

預埋件在鋼塔T1節(jié)段就位前需進行復測其平面位置及平整度，T1節(jié)段就位后對其位置進行精調(diào)；利用千斤頂進行空間位置的調(diào)整，逐步逼近，使之達到要求，立即鎖定焊接。

T1節(jié)段底口平面位置及高程偏差控制在1 mm以內(nèi)，現(xiàn)場準備1 mm、2 mm、5 mm等規(guī)格鋼片備用。

3.4 鋼拱塔節(jié)段吊裝施工

3.4.1 鋼拱塔節(jié)段吊裝流程

鋼拱塔節(jié)段單元均利用STL1400動臂塔吊原位吊裝，其中T9節(jié)段至T17節(jié)段拼裝過程中需通過掛設臨時索（C6#～C18#、C6'#～C18'#斜拉索），利用已滑移到位的鋼箱梁作為配重。

施工過程共計掛索13對，每次掛索2對進行初張拉一次。各對索的初張力以調(diào)整鋼塔線型和鋼塔應力狀態(tài)為準進行試算，得出合理的初張力。

在T10、T15、T20三個節(jié)段處分別設置橫向臨時支撐，用以調(diào)節(jié)鋼拱塔橫橋向位移。

鋼拱塔施工順序見表1。

3.4.2 鋼塔調(diào)整

吊裝到位后，測量人員對鋼拱塔進行檢查，利用千斤頂、側(cè)面匹配板將鋼塔平面位置調(diào)整好，根據(jù)測量結(jié)果調(diào)整豎向位置，并檢測鋼塔金屬接觸率情況，當滿足要求后，打入沖釘定位。

3.4.3 施焊、松鉤

測量無誤后，進行鋼拱塔節(jié)段環(huán)焊縫施焊后方可松鉤，并拆卸吊具。

①焊接順序。

節(jié)段對接到位后，首先焊接鋼塔節(jié)段側(cè)板焊縫，兩側(cè)板同時對稱施焊，焊接順序為由中間向兩側(cè)焊接；側(cè)板焊接完成后，焊接壁板，同樣為兩壁板同時對稱施焊，順序為由中間向兩側(cè)焊接。

環(huán)焊縫焊接完成，塔吊松鉤，開始焊接加勁板和肋板，嵌補段可以同時施工，先焊接對接焊縫，后焊接角焊縫。

②焊接工藝流程。

③焊接的環(huán)境要求。

在工地放風速儀，定時測量及記錄施工期間的風速；焊接作業(yè)區(qū)風速當手工電弧焊超過8 m/s，氣體保護焊超過2 m/s時，必須設置防風棚。

工地地面拼裝焊縫位置處設置防風防雨棚；雨天施工時，頂板的焊接工作必須在臨時工作棚內(nèi)進行，另外CO2氣體保護焊宜在防風棚內(nèi)進行。

濕度過大（≥80%），不利于焊接時，宜對焊接位置附近進行除濕處理，可采用局部加熱的方法，減小焊接區(qū)域的濕度。

雨天焊接時，應采取措施避免雨水直接落在剛焊接的焊縫表面，避免雨水流到剛焊接的焊縫表面。

工地準備足夠的雨具，小雨不影響焊接及施工；在雨天施焊時，施焊人員必須戴絕緣手套，穿絕緣鞋，做好防漏電工作；盡量避免在雨天的高空的焊接。

高空焊接時，在構(gòu)件下面設置接火盆及監(jiān)護人，防止焊花隨意飄落引起火災及傷害行人。

④焊接工藝評定。

⑤焊接方法也很重要。

⑥焊接要求。

多層多道焊時，各層各道間的熔渣必須徹底清除干凈。角焊縫的轉(zhuǎn)角處包角應良好，焊縫的起落弧處應回焊10 mm以上。不允許在焊縫以外的母材上隨意打火引弧。

施工人員如發(fā)現(xiàn)焊縫出現(xiàn)裂紋，應及時通知工藝員，查明原因后才能按工藝人員制訂的方案施工。

⑦焊接前后檢查清理。

焊接前，仔細核對破口尺寸是否合格，清除破口內(nèi)的水，銹濁，油污及定位焊外的焊渣、飛濺及污物。

焊接后，認真除去焊道上的飛濺、焊瘤、咬邊、表面氣孔、未熔合、裂紋等缺陷。

鋼拱塔至放樣點位，測量上口四角點三維坐標，與設計坐標相比較，若超出誤差范圍，利用動臂塔吊微調(diào)上口位置直至滿足誤差要求。安裝第二節(jié)段時，底口與首節(jié)上口臨時鎖定，測量上口四角點三維坐標，若滿足誤差要求，可以焊接兩節(jié)段鋼拱塔，否則重新調(diào)整上口位置直至合格。以此類推，完成鋼拱塔施工。

4 結(jié) 語

本工程鋼拱塔目前已全部安裝完畢，經(jīng)檢測，各指標均符合設計和規(guī)范要求，可以為類似工程提供參考。

參考文獻：

[1] 鞠強，劉士峰.鋼結(jié)構(gòu)廠房施工與安裝質(zhì)量控制要點探究[J].城市建設理論研究，2012，（28）.