某城際鐵路特大橋鋼管拱安裝工藝選擇

郭春蕾

中交第三航務(wù)工程局有限公司 上海 200940

1 工程概況

本文討論工程為川內(nèi)某新建城際鐵路，有砟軌道的雙線客運(yùn)專線，設(shè)計(jì)時(shí)速為250km/h，最大坡度為一般20‰，線間距為4．6m，設(shè)計(jì)使用年限為100年。標(biāo)段全長(zhǎng)27．807km，其中路基長(zhǎng)11．618km；橋梁長(zhǎng)14．908km，其中特大橋13101延長(zhǎng)米/9座；隧道及明洞長(zhǎng)1．281km；新建站場(chǎng)3座。

1.1 標(biāo)段橋梁簡(jiǎn)介

標(biāo)段內(nèi)橋梁總長(zhǎng)度14．91km，其中特大橋13101延長(zhǎng)米/9座，大橋3161延長(zhǎng)米/12座，中橋136延長(zhǎng)米/2座，框構(gòu)橋1930．19頂平米/6座。橋梁結(jié)構(gòu)形式多樣，標(biāo)段范圍內(nèi)主要上部結(jié)構(gòu)如下，簡(jiǎn)支箱梁的預(yù)制架設(shè)429孔，32m雙線簡(jiǎn)支箱梁371孔，24m雙線簡(jiǎn)支箱梁23孔，32m單線簡(jiǎn)支箱梁35孔。上部特殊結(jié)構(gòu)為(70+3×144+70)m連續(xù)梁拱1聯(lián)、(50+100+50)m連續(xù)梁2聯(lián)、(44+80+44)m連續(xù)梁1聯(lián)、(48+80+48)m連續(xù)梁2聯(lián)、(44+3×80+44)m連續(xù)梁1聯(lián)、(40+64+40)m連續(xù)梁1聯(lián)、(36+64+36)m連續(xù)梁2聯(lián)、(32+3×48+32)m連續(xù)梁1聯(lián)、（16+2×24+16）m剛構(gòu)1聯(lián)、（2×64）m剛構(gòu)1聯(lián)、（4×33）m道岔連續(xù)梁3聯(lián)。本合同第三章橋梁占合同總造價(jià)51．78%，橋梁上部結(jié)構(gòu)占橋梁部分造價(jià)比例為31．92%，因此做好橋梁上部部分造價(jià)控制對(duì)本工程總體投資總成本的控制具有重要意義。

本文以本工程中一跨江公鐵兩用大橋連續(xù)梁鋼管拱為例進(jìn)行比較研究，上部結(jié)構(gòu)為跨徑組合為 (70+3×144+70)m連續(xù)梁鋼管拱。

1.2 上部結(jié)構(gòu)主要構(gòu)件

設(shè)計(jì)主跨具備通航能力采用（70+3×144+70）m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁-鋼管混凝土拱組合。由鋼管拱及混凝土橋面板組成。鋼管拱主要由拱肋、拱肋橫撐和吊桿組成。主梁采用單箱雙室變高度箱形的混泥土預(yù)制梁。

橋跨總體布置詳見附圖1，主跨結(jié)構(gòu)示意圖。

1.2 .1梁體

主橋梁部共分為127個(gè)塊體，采用單箱雙室截面，兩邊腹板為直腹板。箱梁主墩支點(diǎn)處最高為8．5m，端支點(diǎn)、中跨中處梁高為3．8m，主墩處梁高8．5m，等高段長(zhǎng)8m，單個(gè)主跨跨中(梁高3．8m)等高段長(zhǎng)20m，單個(gè)邊跨等高段長(zhǎng)8m，變高梁段梁底曲線為2次拋物線，變高梁段長(zhǎng)290m。0#塊長(zhǎng)18．0m，1#節(jié)段為3．0m；2#節(jié)段為 3．5m；3#節(jié)段為4．0m；4#～13#節(jié)段為10×4．25m；14#～15#節(jié)段為4．5m；a15#節(jié)段為邊跨合龍段，長(zhǎng)度為4．3m；16#節(jié)段為中跨、邊中跨合龍段，長(zhǎng)度為2．0m；其中主跨部分的3#、5#、7#、9#、11#、13#、15#節(jié)段上設(shè)置吊桿張拉槽[1]。

主梁頂板寬度為16．5m外，箱梁底板寬13．7m，底板厚度由中跨3．8m梁高處的48cm漸變至中支點(diǎn)附近處120cm，0#塊橫隔板處為250cm。箱梁腹板厚度分別為40cm、57cm和70cm。

主梁共布置橫隔板6道，具體位置如下：梁的兩端各設(shè)厚135cm的橫隔板一道；每個(gè)主墩主梁0#塊中部各設(shè)置250cm厚橫隔板一道，所有橫隔板均設(shè)置過人孔。

1.2 .2拱肋

拱軸線立面投影采用二次拋物線，主跨拱肋中心計(jì)算跨度144m，矢跨比1/4，矢高36m；邊跨拱肋中心計(jì)算跨度144m，矢跨比1/5，矢高28．8m。

每片拱肋由4-?1000mm鋼管+C50微膨脹混凝土組成，由橫向平聯(lián)板、豎向腹桿連接成為鋼管混凝土桁架，其中橫向平聯(lián)板之間亦灌注C50微膨脹混凝土。主拱每片拱肋鋼管豎向外間距為3．3m-5．2m，兩片拱肋中心距 14．8m。

全橋主拱拱肋共上下兩側(cè)共12道“K”字撐，橫撐鋼管規(guī)格為?800mm×12mm；斜撐鋼管采用?600mm×14mm鋼管；豎腹桿規(guī)格為700×400mm矩形桿，壁厚分22mm。每處邊拱拱肋設(shè)6道“K”字撐，橫撐鋼管規(guī)格為?1100mm×20mm；斜撐鋼管采用?850mm×18mm鋼管。

1.2 .3吊桿索

吊桿索采用整束擠壓式鋼絞線拉索體系，抗拉標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度1860MPa，布設(shè)間距8．5m。主跨吊桿索各錨固點(diǎn)主梁箱內(nèi)分別設(shè)置1．5m高橫梁(含頂板厚)1道，每孔主跨設(shè)置14道，全梁共計(jì)42道。吊桿均采用擠壓索，規(guī)格為GJ15-27整束。吊桿采用拱上張拉、箱梁挑臂牛腿上錨固，且需滿足后期可查、可調(diào)及可換要求。

圖1 主跨結(jié)構(gòu)示意圖

2 造價(jià)組成

表1 鋼管拱制作安裝價(jià)格計(jì)算表

2.1 鋼管拱施工造價(jià)構(gòu)成

鋼拱（含拱肋、橫撐、斜撐、吊桿及拱肋檢修梯）材料采購(gòu)，制作、安裝。本文所述綜合單價(jià)包括鋼拱材料采購(gòu)、制作、試拼、防腐涂裝、焊接工藝評(píng)定、制作廠內(nèi)預(yù)拼裝、運(yùn)輸、鋼拱安裝、吊桿制作安裝張拉錨固、鋼拱安裝所需臨時(shí)性工程的搭拆、安全防護(hù)、檢測(cè)、施工檢測(cè)、專家評(píng)審、會(huì)務(wù)、安全生產(chǎn)投入等以及為完成上述內(nèi)容所應(yīng)采取的一切施工措施和附屬工作

主要工程量為， Q345qD鋼管1457噸；C50微膨脹砼，甲供，泵車到鋼管拱的甭管材料由甲方提供；吊桿61．8噸；吊桿錨固84套[2]。

2.2 鋼管拱制作安裝工作內(nèi)容

鋼管拱制作安裝工作內(nèi)容如下：

（1）完成鋼管拱肋及橫撐、腹板、拱座、吊扣系統(tǒng)、拱肋弦管接頭、通道及各類鋼構(gòu)件的架設(shè)（包括合攏段）；

（2）完成鋼管拱架設(shè)完成后的涂裝修補(bǔ)及最后一道工地面漆涂裝；

（3）完成本標(biāo)段工地吊裝、焊接，該部分的試驗(yàn)檢測(cè)；

（4）完成吊桿安裝及張拉工作；

（5）完成鋼管拱內(nèi)混凝土灌注工作；

（6）完成其它約定的輔助和服務(wù)工作。

3 兩種安裝方案造價(jià)對(duì)比

本跨連續(xù)梁為（70+3×144+70）m其中鋼管拱鋼管重量1457t，重量大、體積大，主跨通航水體，兼有水上作業(yè)、高空作業(yè)、起重吊裝，安裝在本項(xiàng)目原圖紙施工組織設(shè)計(jì)建議采用豎轉(zhuǎn)法施工，項(xiàng)目實(shí)施性施工組織設(shè)計(jì)中將鋼管拱的施工方法選用豎轉(zhuǎn)法和支架法分別驗(yàn)算并進(jìn)行了造價(jià)分析對(duì)比。

3.1 豎轉(zhuǎn)法施工工藝

鋼管拱豎轉(zhuǎn)按照先主拱后邊拱的順序施工：

主拱鋼管拱豎轉(zhuǎn)施工步驟：豎轉(zhuǎn)前準(zhǔn)備工作→62#墩半跨預(yù)張拉、啟動(dòng)及脫架(靜置24小時(shí)結(jié)構(gòu)觀察)→63#墩半跨預(yù)張拉、啟動(dòng)及脫架(靜置24小時(shí)結(jié)構(gòu)觀察)→62#墩半跨轉(zhuǎn)體到位→63#墩半跨轉(zhuǎn)體到位→62#—63#墩跨調(diào)整線形→合攏。

邊拱鋼管拱豎轉(zhuǎn)施工步驟：豎轉(zhuǎn)前準(zhǔn)備工作→61#墩(64#墩)半跨預(yù)張拉、啟動(dòng)及脫架(靜置24小時(shí)結(jié)構(gòu)觀察)→62#墩(63#墩)半跨預(yù)張拉、啟動(dòng)及脫架(靜置24小時(shí)結(jié)構(gòu)觀察)→61#墩(64#墩)半跨轉(zhuǎn)體到位→62#墩(63#墩)半跨轉(zhuǎn)體到位→61#—62#墩(63#—64#墩)跨調(diào)整線形→合攏。

鋼管拱拼裝采用豎轉(zhuǎn)法施工工藝，設(shè)計(jì)工期117天。

3.2 支架法施工工藝

鋼管拱支架法順序施工：

搭設(shè)臨時(shí)支架，拱肋制造合格→拱肋成品運(yùn)輸→拱肋節(jié)段拼裝→拱肋節(jié)段吊裝，拱肋吊裝工藝→拱肋節(jié)段焊接→澆筑混凝土→安裝吊桿→噴涂油漆→拆除支架等輔助設(shè)施。

鋼管拱拼裝采用支架法施工工藝，設(shè)計(jì)工期109天。

3.3 兩方案費(fèi)用對(duì)比

將鋼管拱制作費(fèi)用、豎轉(zhuǎn)法安裝、支架法方案的價(jià)格對(duì)比計(jì)算，為簡(jiǎn)便計(jì)算安全生產(chǎn)費(fèi)、鋼管拱制作和安裝的增值稅暫不考慮。如表1 鋼管拱制作安裝價(jià)格計(jì)算表所示：

經(jīng)對(duì)比計(jì)算，鋼管拱采用豎轉(zhuǎn)法施工工期為117天，安裝制作安裝費(fèi)用為19845586元；鋼管拱采用支架法施工工期為109天，安裝制作安裝費(fèi)用為16643100元，經(jīng)比較工期減少8天，直接費(fèi)用減少3202486元。支架法安裝減少了鋼結(jié)構(gòu)起重吊裝，更為簡(jiǎn)便，減少施工過程中風(fēng)險(xiǎn)，通過與設(shè)計(jì)院積極溝通、經(jīng)第三方驗(yàn)算通過后，實(shí)際施工過程中將安裝工藝由豎轉(zhuǎn)法變更為支架法[3]。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）造價(jià)，鋼管拱安裝采用支架法相比較豎轉(zhuǎn)法降低造價(jià)16%，在設(shè)計(jì)和施工中應(yīng)對(duì)其可能優(yōu)化。

（2）工期，從本項(xiàng)目的鋼管拱安裝比較可知，支架法安裝有明顯工期優(yōu)勢(shì)。

（3）施工安全生產(chǎn)，鋼管拱豎轉(zhuǎn)法安裝涉及起重吊裝作業(yè)、高空作業(yè)，屬于總承包合同中約定的“危險(xiǎn)性較大的分部、分項(xiàng)工程”需要編制專項(xiàng)施工方案并進(jìn)行安全檢算。采用支架法安裝則需要驗(yàn)算支架穩(wěn)定性，避免了減輕了施工過程中的安全風(fēng)險(xiǎn)。

（4）鋼管拱采用支架法安裝工期短，造價(jià)低、施工快捷，值得進(jìn)一步推廣。