西門河大橋鋼管拱纜索吊裝施工技術(shù)

【摘 要】本文結(jié)合西門河大橋鋼管拱肋纜索吊裝施工，詳細介紹了無支架纜索吊裝施工法的關(guān)鍵技術(shù)問題和其他技術(shù)細節(jié)，為同類纜索吊裝施工提供參考，有一定的借鑒意義。

【關(guān)鍵詞】鋼管拱 無支架纜索吊裝 施工方法

一、工程簡介

西門河大橋位于陜西省安康市紫陽縣，是一座主橋主跨為220米的中承式鋼管混凝土拱橋。拱軸線為二次拋物線，矢跨比為1/4.5，矢高48.88米，凈跨徑217.09米，拱肋截面為1.9米x4.4米的橫啞鈴形四管桁式鋼管混凝土結(jié)構(gòu)。鋼管拱兩端分別設(shè)置19m和12m的簡支空心板引橋，主拱肋總重量為960噸。橋址處屬低山河谷地貌，大橋橫跨漢江河谷，兩岸與地方道路相連，相對高差100-200m。

西門河大橋鋼管主拱肋為全焊接結(jié)構(gòu)，但現(xiàn)場整體吊裝受到吊機起吊能力和運輸能力的限制。根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點及現(xiàn)場吊裝能力將鋼管1條主拱肋分解成9個吊裝節(jié)段（由于運輸?shù)膯栴}，各吊裝節(jié)段又分2個加工小節(jié)段，全攏段為1個節(jié)段，在現(xiàn)場第二次組裝成吊裝節(jié)段），全拱肋16個段及2個全攏段合計共17件，及橫撐桁架節(jié)段橫撐7件。

二、施工方案

（一）纜索吊裝系統(tǒng)試吊

按纜索吊裝系統(tǒng)設(shè)計吊重作試吊控制重量，用拱肋節(jié)段加配重作為試吊物，檢驗無支架纜索吊裝系統(tǒng)的工作性能。

試吊步驟為起吊卷揚機分次受力、逐次檢查系統(tǒng)各受力部位、起吊試吊物距地面（船面）10cm、再次檢查各受力部位、啟動牽引系統(tǒng)運梁至跨中、測試數(shù)據(jù)、試吊物運回。根據(jù)試吊觀察結(jié)果，對纜索吊裝系統(tǒng)工作性能作出評價后采取相應(yīng)措施。另外，根據(jù)是到檢驗卷揚機起吊系統(tǒng)和牽引系統(tǒng)工作性能以及供電、通航保障系統(tǒng)并采取相應(yīng)措施。

（二）鋼管拱肋吊裝

鋼管拱肋節(jié)段由工廠加工車運至工地現(xiàn)場起吊位置，用纜索系統(tǒng)垂直起吊，正落位。鋼管拱肋根據(jù)施工各個方面統(tǒng)籌的工期安排，分節(jié)段運輸?shù)浆F(xiàn)場?？吭跇蛑废率┕がF(xiàn)場位置待用，安裝時由安裝方到橋址下施工現(xiàn)場的起吊吊點位置，由安裝施工方將鋼管分拱肋吊索安裝好，起吊拱肋節(jié)段離開施工現(xiàn)場后。在整個過程中，由港航監(jiān)督部門進行通航的協(xié)調(diào)和指揮。

1.拱腳扣段（1#扣段）的安裝

（1）拱腳鉸座、預(yù)埋主管的安裝。澆筑拱座砼時用三維坐標定位方法精確定位，預(yù)埋拱腳鉸座預(yù)埋螺栓及鋼板和預(yù)埋主鋼管，然后通過鉸座預(yù)埋螺栓及鋼板安裝好鉸座。

（2）第一、第二、第三、第四吊段的安裝。第一吊段，先用上游的兩組主索上的2個吊點吊運上游第一段至拱座旁，一邊降吊點，一邊張拉扣索，慢慢地將拱肋節(jié)段拱腳端置于拱座上，借助拱座上預(yù)埋件通過鏈子滑車逐步調(diào)整第一吊段拱腳端鉸軸鋼管位置，使其與預(yù)埋件的拱腳鉸座接觸密貼。向跨中的一端，用橫向浪風索調(diào)整好軸線位置，根據(jù)設(shè)計標高用臨時扣索調(diào)整標高，待力全部交于扣點并拉好抗風，拱肋標高、軸線調(diào)整滿足規(guī)范要求后，取下吊點。第一節(jié)段吊裝就位后將鉸軸鋼管及與拱腳鉸軸連接的兩斜腹桿灌注50號砼，待其強度達到設(shè)計強度的80%后進行第二吊段的安裝。

按相同的方法，兩岸對稱吊完第二吊段、第三吊段，第四吊段用扣索固定，正式扣索掛好后，按設(shè)計標高對高程進行調(diào)整，用浪風索對拱肋軸線進行調(diào)整，正式扣索的張拉的放松均按分級，對稱的原則進行，以標高控制為主，同時兼顧索力索力用頻譜分析儀測試，在調(diào)索過程中實施監(jiān)控，確保施工安全。以起限位拱鉸、穩(wěn)定拱肋扣段的作用。全橋合攏后再解除此臨時的連接，并按設(shè)計要求焊接該接頭。

因焊接節(jié)段間的焊縫是控制吊裝施工工期實現(xiàn)的關(guān)鍵工序，此工序按招標文件規(guī)定，由加工方實施，因此實施中需與加工方緊密配合，確保此項工作的順利完成。

2.一般扣段的安裝（2#、3#、4#扣段）

一般扣段參照吊裝程序與拱腳扣段（1#扣段）的施工方法進行施工。按吊裝程序，每一正式扣索掛好后，均須對該扣索之前的扣索進行調(diào)索作業(yè)。調(diào)索作業(yè)根據(jù)設(shè)計方和施工監(jiān)控方現(xiàn)場共同發(fā)布的調(diào)索索力和拱肋標高，調(diào)索順序，對每一號索采用對應(yīng)鋼絞線束數(shù)的每岸8臺千斤頂、油泵張拉設(shè)備，同步作業(yè)，對稱、分級張拉，并進行特殊的低應(yīng)力狀態(tài)下的夾片防松措施。同時用頻譜分析儀對索力進行測試，以確保調(diào)索順利開展，確保各吊段間橫撐連接焊縫，節(jié)段間連接螺栓，節(jié)段間連接焊縫結(jié)構(gòu)安全。對每一扣段，均進行一次拱肋軸線、拱肋高程的調(diào)整，避免拱肋的線形、標高誤差累計到最后而造成調(diào)整困難，確保其安裝精度的有效控制。

3.合攏段安裝

拱肋第6#扣段安裝完成后，進行不少于24小時的溫度影響觀測，由反映升溫和降溫過程的“溫度—懸臂端點高程、合攏段長度”關(guān)系曲線分析，為拱肋合攏提供溫度修正的依據(jù)。合攏前通過扣索、浪風索，對拱肋進行線形、標高的調(diào)整，并根據(jù)需要進行溫度修正，選擇溫度穩(wěn)定時段用設(shè)計臨時合攏構(gòu)造實施瞬時合攏。設(shè)計合攏溫度在18℃左右，不超過20℃。臨時合攏構(gòu)造設(shè)在兩主弦管間，全橋共2個，通過花蘭螺栓旋轉(zhuǎn)對拱圈兩側(cè)施力達到弦桿內(nèi)力調(diào)整及定位的目的。合攏施工方案在得到設(shè)計方、施工監(jiān)控方、監(jiān)理工程師的共同確定并同意后，制定詳細的操作規(guī)程，統(tǒng)一協(xié)調(diào)指揮，確保合攏時2個臨時合攏構(gòu)件同步完成作業(yè)。合攏后對拱肋線形及位置實施精確測量，通過扣索和拱頂合攏裝置進行精調(diào)，調(diào)整合格后固定合攏裝置，進行各扣段間連接的焊接工作，完成后拆除臨時合攏裝置。

（三）松扣和卸扣

空鋼管拱肋合攏、各節(jié)段接頭焊接完成，封固拱腳，由兩鉸拱轉(zhuǎn)換成無鉸拱后，逐級松扣，將扣索拉力轉(zhuǎn)換為拱的推力。松扣程序為：從跨中4號扣索開始，兩岸對稱分級（扣索拉力分5級，每級放1/5），依次（從4號→1號）放松，各扣索松一級，暫停15至20分鐘后，測試拱肋鋼管應(yīng)力、標高、軸線及平面位置，經(jīng)設(shè)計、監(jiān)理、施工監(jiān)控方確認后，再進行第二次放松循環(huán)。最后一級保留5﹪左右的扣力暫不放松。松扣后對拱肋進行全面測試，根據(jù)測量結(jié)果來決定糾偏方式（適當調(diào)整浪風索、部分扣索索力等）和管內(nèi)砼灌注方案和灌注順序。拱肋鋼管內(nèi)砼灌注完成后，徹底放松扣索，利用工作天線、吊塔上扒桿、錨梁位置卷揚機將扣索拆除。

（四）成橋檢驗與臨時墩的拆除

吊裝結(jié)束后，同有關(guān)部門對橋梁幾何尺寸、內(nèi)部質(zhì)量、外觀進行檢驗。依次拆除臨時墩頂支撐拱肋的墊塊（從橋梁兩端對稱向中間進行，使拱肋脫離與臨時墩頂?shù)慕佑|）、墩頂?shù)南尬谎b置和微調(diào)裝置，并對臨時墩頂接觸部位的拱肋外表面進行補涂裝。最后，清理現(xiàn)場，恢復(fù)橋面作業(yè)面。

三、施工監(jiān)測和控制

拱肋吊裝中，對拱肋桿件內(nèi)力，拱軸線高程、橋軸線偏位、扣索索力、扣塔偏移以及纜索吊機的主要結(jié)構(gòu)等進行全程的施工跟蹤監(jiān)測的控制。施工監(jiān)測和控制在每天氣溫、日照變化不大的時候進行，盡量減少溫度變化等不利因素的影響。

（一）拱肋桿件應(yīng)力測試：對拱肋的拱腳1/8、2/8、3/8、拱頂截面的上、下弦桿、腹桿進行貼片測試，測試方法采用長效電阻應(yīng)變片。

（二）拱軸線高程，橋軸線偏位監(jiān)測：結(jié)合兩岸地形用兩臺PENTAX-V2全站儀和12臺精密水準儀進行監(jiān)測。每一扣段安裝完成后，調(diào)整扣索和浪風索，使各扣點高程控制在設(shè)計值±15mm，橋軸線偏位±10mm。

（三）扣索索力監(jiān)控：用頻譜分析儀測試扣索及臨時扣索索力，結(jié)合千斤頂——油表讀數(shù)監(jiān)控索力。

（四）扣塔偏移：用激光照準儀對扣塔偏移進行監(jiān)測，通過計算對其信息的處理，自動化啟動千斤頂張拉系統(tǒng)調(diào)整平衡索的索力，使扣塔偏位控制在≤10mm范圍內(nèi)。

（五）纜索吊機的主要結(jié)構(gòu)：吊塔桿件應(yīng)力用貼電阻應(yīng)變片進行測試和控制；錨碇、索塔上設(shè)置標志，吊裝期間密切觀察標志的移動情況；主索、起吊鋼絲繩牽引鋼絲繩的受力情況用頻譜分析儀測試并進行監(jiān)控；鋼絲繩的磨損程度，卷揚機、索鞍、滑車等機械設(shè)備，選經(jīng)驗豐富的起重工、機械工隨時和定期檢查，并及時更換易損件部分，保證纜索吊機的正常使用。

（六）吊裝期間收集中長期天氣預(yù)報和短期天氣預(yù)報，收集氣象水文資料，防止惡劣天氣影響吊裝安全。

四、結(jié)論

西門河大橋共17個吊裝段，采用無支架纜索吊裝施工法，成功地解決了懸拼節(jié)段多、風險大的施工難題，并通過嚴格的監(jiān)測和控制方法，拱肋成型好。該橋吊裝施工實踐顯示，無支架纜索吊裝適用于跨越深峽谷或深水區(qū)的大跨度拱橋的安裝施工，拱橋及材料運輸較為方便。但是，其缺點是需要設(shè)置主塔、主索、扣塔、扣索、地錨等。拱肋在空中對接精度較難控制，拱軸線型控制有一定的難度，分段越多，其工期和質(zhì)量控制的難度就越大，施工費用就越高。

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