南浦溪鋼管混凝土上承式拱橋拱肋施工技術(shù)

魏俊 曹景偉 包鴻銓 王雄 蔡曉琴

摘要：南浦溪特大橋?yàn)橹骺?58m的上承式鋼管混凝土拱橋，地處山區(qū)，地質(zhì)條件復(fù)雜，施工風(fēng)險(xiǎn)高。主拱拱肋采用纜索吊裝施工技術(shù)，施工技術(shù)含量高，施工難度大，可為同類橋梁施工提供工程借鑒。

關(guān)鍵詞：鋼管混凝土上承式拱橋;拱肋;纜索吊裝;施工技術(shù)

中圖分類號(hào)：U445.4? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2019）07-0147-02

Abstract： Nanpuxi Bridge is a top-bearing concrete-filled steel tube arch bridge with a main span of 258 m， which is located in the mountainous area with complex geological conditions and high construction risk. The main arch rib adopts cable hoisting construction technology， which has high construction technology content and great construction difficulty， thereby can be used for reference in the construction of similar bridges.

Keywords： concrete-filled steel tubular arch bridge; arch rib; cable hoisting; construction technology

1 工程概況

南浦溪特大橋位于浙江省泰順縣南浦溪鎮(zhèn)，跨越飛云江水庫(kù)庫(kù)區(qū)和峃院線，橋位兩側(cè)地勢(shì)陡峭，溝谷切割較深，呈V字形。主橋采用主跨258m上承式鋼管混凝土拱橋，計(jì)算矢高56.087m，計(jì)算矢跨比為1/4.6，主拱軸線為懸鏈線，拱軸系數(shù)m=1.6，拱肋為等截面鋼管混凝土桁架結(jié)構(gòu)，主橋立面布置如圖1所示。主橋由兩榀桁架拱肋通過橫撐連接，桁架中到中間距17m，每片拱肋由4根φ1200mm鋼管組成，高5.5m，寬3.0m的鋼管桁架，水平向由δ=12mm綴板橫向連接兩根主鋼管，腹桿采用φ600×16mm鋼管作豎向連接。主拱肋鋼管和綴板內(nèi)均灌注C50自密式微膨脹混凝土，采用頂升施工工藝灌注。拱上共設(shè)計(jì)13排26根鋼箱立柱及13個(gè)鋼蓋梁，橋面系由工型梁與混凝土預(yù)制橋面板組成。

2 纜索吊裝系統(tǒng)

2.1 纜索系統(tǒng)

纜索系統(tǒng)設(shè)計(jì)凈吊重106t的主索道2組，其初始位置布設(shè)在拱肋中心線處，完成鋼管拱肋節(jié)段吊裝，主索鞍橫移后完成相應(yīng)位置的立柱、工型梁及橋面板吊裝施工。同時(shí)另設(shè)計(jì)凈吊重5t的工作索道2組，布設(shè)于兩組主索道的外側(cè)。走行小車安裝在承重索上，由牽引輪組、走行輪組、起重輪組及其連接件共同組成。

（1）起重系統(tǒng)。單組106t主索道承重索采用6根φ56mm密封式鋼絲繩，起吊繩采用2根φ26mm普通鋼絲繩，牽引繩采用2根φ30mm普通鋼絲繩。單組5t工作索道承重索采用1根φ47.5mm普通鋼絲繩，起吊繩采用1根φ17.5mm普通鋼絲繩，循環(huán)繩采用1根φ19.5mm普通鋼絲繩。主索道承重索和工作索道承重索的拉力安全系數(shù)均為3。

單組主索道起重小車的吊重由起吊系統(tǒng)來完成，起吊系統(tǒng)由2根φ26mm的起吊繩和4臺(tái)JM10t電動(dòng)慢速卷?yè)P(yáng)機(jī)組成，兩岸各布置2臺(tái)。滑車組采用滾動(dòng)軸承。主索道起重索的拉力安全系數(shù)為5。

工作索道起吊滑輪組由上掛架及3個(gè)定滑輪、下掛架及2個(gè)動(dòng)滑輪組成。走行機(jī)構(gòu)由走行滑輪和輪架組成，單臺(tái)小車有8個(gè)走行滑輪，分別支承在1根φ47.5的承重索上。

單組工作索道起吊系統(tǒng)由1根φ17.5mm的起吊繩和1臺(tái)2JK8t電動(dòng)快速雙筒卷?yè)P(yáng)機(jī)組成，設(shè)置在文成岸。工作索道起重索的拉力安全系數(shù)為5。

（2）牽引系統(tǒng)。單組主索道起重小車的走行由牽引系統(tǒng)來完成，牽引系統(tǒng)由2根φ30mm的牽引繩和4臺(tái)JK12.5t電動(dòng)慢速卷?yè)P(yáng)機(jī)組成，兩岸各設(shè)2臺(tái)，每臺(tái)小車均由布置于同岸的2臺(tái)12.5t卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引。

單組5t工作索道牽引系統(tǒng)由1根φ19.5mm的循環(huán)繩和1臺(tái)JK8t電動(dòng)快速雙筒卷?yè)P(yáng)機(jī)組成，設(shè)置在文成岸。

（3）主索地錨。兩岸地錨設(shè)計(jì)位置為中風(fēng)化凝灰?guī)r，主索地錨均布置在區(qū)間路基上，單岸主索地壟設(shè)計(jì)采用2組樁式地壟。

2.2 索塔體系

索塔體系由索塔基礎(chǔ)、門式鋼管架、塔頂萬能桿件結(jié)構(gòu)、索塔風(fēng)纜等構(gòu)成。

（1）索塔結(jié)構(gòu)。文成岸索塔高66.054m，泰順岸索塔高56.754m，橫橋向塔頂寬30m，順橋向塔頂寬6m。索塔設(shè)計(jì)為門式結(jié)構(gòu)，采用鋼管及萬能桿件的組合結(jié)構(gòu)，塔頂縱梁及軌道采用H型鋼。索塔鋼管柱采用φ813×14mm螺旋鋼管、鋼管橫聯(lián)采用萬能桿件、塔頂縱梁采用2HN600×200mm型鋼，兩側(cè)軌道采用2HN600×200mm型鋼，中間軌道采用單根HN600×200mm型鋼，縱梁及軌道間采用2[20b型鋼連接加強(qiáng)。索塔基礎(chǔ)采用樁基礎(chǔ)，兩岸索塔基礎(chǔ)位于橋臺(tái)后側(cè)，承臺(tái)結(jié)構(gòu)尺寸為10×10×2m。

（2）索塔風(fēng)纜。在索塔前、后、左、右方向設(shè)置風(fēng)纜。風(fēng)纜地錨根據(jù)地形地質(zhì)情況采用樁式地錨。索塔前風(fēng)纜共布設(shè)4組，分別布置在兩組索道的外側(cè)及內(nèi)側(cè)。索塔頂部后風(fēng)纜共布設(shè)4組，選用低松弛鋼絞線，前端錨固在塔頂通風(fēng)纜梁上，后端錨固在主地壟上。

2.3 斜拉扣掛系統(tǒng)[1，2]

鋼管拱肋節(jié)段采用“斜拉扣掛”施工，懸拼的節(jié)段通過扣索錨固于扣塔上。吊裝最大懸臂時(shí)每組拱肋設(shè)6對(duì)扣索，全橋共計(jì)24組扣索。

（1）扣塔?？鬯O(shè)置在4#、5#過渡墩頂部，每個(gè)墩頂設(shè)置兩個(gè)獨(dú)立扣塔，中心間距17m與拱肋軸線位置重合。每個(gè)扣塔位置設(shè)計(jì)有6組扣錨梁，與立柱節(jié)點(diǎn)板栓接，并在扣錨梁對(duì)應(yīng)位置設(shè)斜撐。

（2）扣錨索?？蹝煜到y(tǒng)中扣索、錨索采用鋼絞線，在扣塔頂設(shè)置六層對(duì)稱張拉錨固梁，扣索和錨索根據(jù)扣索索力進(jìn)行張拉錨固，同時(shí)調(diào)整鋼管拱肋線形。

（3）扣索地錨。小里程設(shè)計(jì)三組扣索地錨，均采用樁基礎(chǔ)，設(shè)置在索塔后方路基頂面，距離索塔中心18m，其中左右側(cè)兩組地錨由2根φ2.5m基樁及8×3×3m承臺(tái)組成，中間地錨由4根φ2.5m基樁及8×8×3m承臺(tái)組成;大里程設(shè)計(jì)兩組扣索地錨，均采用樁基礎(chǔ)，設(shè)置在索塔后方路基頂，距離索塔中心16m，兩組地錨均由4根φ2.5m基樁及8×8×3m承臺(tái)組成。

3 拱肋吊裝施工

3.1 施工工藝[3，4]

拱肋吊裝施工工藝流程如下：（1）纜索吊裝系統(tǒng)索鞍調(diào)整就位，拱肋吊裝節(jié)段或橫撐運(yùn)輸至指定的起吊位置。（2）對(duì)稱吊裝拱肋及附屬設(shè)施。例如，第一（十三）節(jié)段左側(cè)拱肋，安裝左側(cè)拱腳臨時(shí)鉸及扣索，吊裝第一（十三）節(jié)段右側(cè)拱肋，安裝右側(cè)拱腳臨時(shí)鉸及扣索，然后橫移索鞍吊裝1號(hào)、13號(hào)K撐。（3）橫移索鞍位置，進(jìn)行下一節(jié)段拱肋吊裝，安裝扣索，吊裝橫撐，根據(jù)監(jiān)控測(cè)量調(diào)整拱肋線形，直至第六（八）節(jié)段。（4）觀測(cè)調(diào)整拱肋線形，吊裝第七節(jié)段（合龍段），合龍完成，然后吊裝H橫撐，測(cè)量校核拱肋標(biāo)高。

3.2 拱肋吊裝

（1）第一節(jié)段拱肋吊裝。吊裝拱肋節(jié)段前應(yīng)先安裝拱腳臨時(shí)鉸。臨時(shí)鉸分兩部分，一是將臨時(shí)鉸底座準(zhǔn)確定位預(yù)埋在混凝土內(nèi);二是將第一（十三）主拱肋節(jié)段作為整體加工焊接。精確吊裝就位后，設(shè)置扣索，并將扣索張拉至設(shè)計(jì)張力，然后吊裝1號(hào)和13號(hào)K撐并焊接。

（2）中間節(jié)段拱肋吊裝。吊裝前，先調(diào)整第一（十三）節(jié)段拱肋線形與標(biāo)高，將索鞍橫移就位，進(jìn)行第二（十二）節(jié)段吊裝。采用鏈條葫蘆人工引導(dǎo)鋼管接頭對(duì)位，采用高強(qiáng)螺栓連接，設(shè)置扣索并張拉調(diào)整拱肋線形，吊裝對(duì)應(yīng)節(jié)段橫撐。重復(fù)上述吊裝及扣掛系統(tǒng)安裝張拉、橫撐焊接，直至第七節(jié)段合龍段安裝。

（3）合龍段拱肋吊裝。在鋼管拱肋設(shè)置臨時(shí)牽引，采用鋼絲繩與多個(gè)手拉葫蘆提供小位移調(diào)整，牽引吊裝節(jié)段就位，約高于已安裝鋼管拱節(jié)段頂面約20cm。拱肋線形調(diào)整好后，立即施擰連接板高強(qiáng)螺栓，完成臨時(shí)連接，解除吊索，由此完成左側(cè)節(jié)段吊裝合龍，用同樣的方式進(jìn)行右側(cè)節(jié)段吊裝合龍。最后進(jìn)行H橫撐吊裝連接。

（4）拱腳臨時(shí)鉸固結(jié)。拱肋合龍后，通過測(cè)量觀測(cè)數(shù)據(jù)，利用扣索與側(cè)風(fēng)纜調(diào)整拱肋線形。澆筑拱腳臨時(shí)鉸處預(yù)留槽內(nèi)C50混凝土，將臨時(shí)鉸固結(jié)，使拱肋受力體系轉(zhuǎn)變。從拱腳到拱頂依次施焊進(jìn)行拱肋吊裝節(jié)段永久連接。

3.3 扣掛系統(tǒng)松扣與拆除[5]

拱肋合龍后，各節(jié)段接頭焊接完成并形成無鉸拱后，且焊縫探傷檢查合格后可逐級(jí)松扣索，將扣索拉力轉(zhuǎn)換為拱的推力，使空鋼管拱肋呈自重作用下的無鉸拱狀態(tài)。扣掛系統(tǒng)松扣利用千斤頂在扣塔張拉端分次對(duì)稱放張，各扣索松一級(jí)，暫停15至20分鐘后，測(cè)試各項(xiàng)數(shù)據(jù)，經(jīng)參建各方確認(rèn)后再進(jìn)行第二級(jí)放松循環(huán)。最后一級(jí)保留10%左右的扣索索力暫不放松。放松扣索后對(duì)拱肋進(jìn)行全面測(cè)試，特別是拱軸撓度、拱軸線偏移測(cè)量，根據(jù)測(cè)量結(jié)果研究決定：（1）糾偏方式（可調(diào)整部分扣索索力）;（2）修正管內(nèi)混凝土灌注方案和灌注順序。

拱肋鋼管內(nèi)混凝土灌注完成并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，徹底放松扣索，并逐步予以拆除。

4 結(jié)束語

南浦溪特大橋主橋拱肋采用纜索吊裝施工技術(shù)，在拱座基坑巖石破碎較嚴(yán)重和保證峃院線正常通行的情況下安全地進(jìn)行施工，實(shí)施過程中解決突破的問題可為同類橋梁施工提供工程經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)借鑒。

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