拱橋用新型裝配式重型塔架施工關(guān)鍵技術(shù)研究

韋苡松

摘要：隨著拱橋建設(shè)的發(fā)展，大跨徑拱橋的建設(shè)用到的纜索起重系統(tǒng)也隨著跨徑的增加而不斷更新進(jìn)步。在纜索起重機(jī)系統(tǒng)中，塔架的施工方法也突破了傳統(tǒng)的萬(wàn)能桿件架設(shè)，更新出裝配式的塔架施工方法。為建設(shè)跨徑為575m的中承式鋼管混凝土拱橋，平南三橋使用的大跨徑拱橋用纜索起重機(jī)采用了新型裝配式重型塔架。文章簡(jiǎn)述了塔架的施工關(guān)鍵技術(shù)，包括塔架預(yù)埋定位、塔身安裝以及纜風(fēng)索的安裝等關(guān)鍵要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：拱橋;裝配式;塔架;橋梁施工

中圖分類號(hào)：U445.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2020.11.010

文章編號(hào)：1673—4874（2020）11-0034-05

0引言

近年來(lái)，我國(guó)大力推進(jìn)交通網(wǎng)絡(luò)的完善，各類交通工程的建設(shè)如火如茶。在廣西，由于其地勢(shì)綿延起伏，許多高速公路工程都會(huì)采取隧道或者橋梁的形式進(jìn)行。根據(jù)廣西境內(nèi)的地質(zhì)情況，鋼管混凝土拱橋的建設(shè)成為了在山區(qū)跨越河道及峽谷的一個(gè)很好的方案。拱橋的建設(shè)一般采用無(wú)支架及有支架兩種類型進(jìn)行施工，其中無(wú)支架施工最主要的方式就是采用纜索起重機(jī)進(jìn)行施工。一般在建設(shè)高差大、跨徑長(zhǎng)、需要縱向運(yùn)輸?shù)匿摴芄皹虻臅r(shí)候，就會(huì)運(yùn)用到纜索起重機(jī)。在纜索起重機(jī)的體系里，塔架是支撐起承重索、起重索和牽引索的重要結(jié)構(gòu)，是纜索起重機(jī)里十分重要的一個(gè)組成部分。傳統(tǒng)的塔架采用萬(wàn)能桿件進(jìn)行搭設(shè)，結(jié)構(gòu)剛度及搭設(shè)效率較為一般。目前，新出一種裝配式塔架搭設(shè)的施工方法，既能加大塔架結(jié)構(gòu)整體的剛度和穩(wěn)定性，又可以提高塔架搭設(shè)施工效率。接下來(lái)，文章將以575m跨徑的鋼管混凝土拱橋——平南三橋?yàn)槔?，?duì)新型裝配式重型塔架施工過(guò)程進(jìn)行介紹。

1工程概況及特點(diǎn)

平南三橋纜索吊裝斜拉扣掛采用“主扣合一”塔架，塔腳預(yù)埋在拱座內(nèi)，塔底固結(jié)，塔中及塔頂位置設(shè)縱向纜風(fēng)索。塔架采用鋼管桁式結(jié)構(gòu)（材質(zhì)為Q345B），橫向?qū)?9。9m，縱向?qū)?2m，高199.76m;塔頂設(shè)箱梁橫梁，長(zhǎng)46.4m，寬4.64m。

平塔架采用大型鋼管搭設(shè)，拱座處預(yù)埋一節(jié)6.6m長(zhǎng)φ610mmx 20mm岡管，管內(nèi)灌注c50混凝土。預(yù)埋段往上為標(biāo)準(zhǔn)立柱，長(zhǎng)度均為8m，規(guī)格為φ610m×20mm，立柱與立柱間采用法蘭連接。立面斜桿采用φ219m×6m鋼管，水平橫桿和水平斜桿采用φ168m×5m鋼管，水平橫隔斜撐桿采用φ114mm×5mm鋼管，鋼管材質(zhì)為Q345B。水平桿、水平斜桿及立面斜桿與豎向主管間用節(jié)點(diǎn)板連接。立柱主管的橫向間距為4.9m，縱向間距為4m，豎向每個(gè)節(jié)間的高度為4m。格構(gòu)柱間設(shè)置6道橫聯(lián)。塔頂設(shè)鋼箱橫梁，長(zhǎng)46.4m，寬4.64m。布置圖如圖1所示。

2塔架施工關(guān)鍵工藝

塔架安裝工藝流程見(jiàn)圖2。

2.1塔吊安裝

根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)布置、塔架位置及塔吊的參數(shù)要求，在塔架兩側(cè)安裝2臺(tái)7036型塔吊，并根據(jù)規(guī)范要求，采用高低塔吊布置，高塔吊比低塔吊高出18m。取高塔吊臂長(zhǎng)55m，低塔吊臂長(zhǎng)40m，各自負(fù)責(zé)安裝各自的半幅塔架，塔架中間橫聯(lián)和塔頂中間節(jié)段由長(zhǎng)臂塔吊負(fù)責(zé)安裝。塔吊基礎(chǔ)按照塔吊公司提供的圖紙進(jìn)行鋼筋安裝，并預(yù)埋塔吊預(yù)埋件。塔吊在塔架上共設(shè)6處附著，附著的位置在塔架橫聯(lián)附近，在塔架安裝完成4節(jié)塔架立柱后，安裝塔吊附著及塔吊標(biāo)準(zhǔn)件頂升。其布置如圖3所示。

2.2塔腳安裝

在施工拱座第四層時(shí)，預(yù)埋定位骨架（角鋼），用于支撐塔腳預(yù)埋鋼管。在預(yù)埋角鋼上焊接1塊1m×1m×16mm的鋼板，焊接前要求鋼板水平。在拼裝區(qū)提前拼裝好預(yù)埋立柱吊裝單元，由2根預(yù)埋立柱與之間的水平桿GS02、水平斜桿GS04構(gòu)成。隨后采用吊車配合人工安裝預(yù)埋立柱單元，使用手拉葫蘆微調(diào)立柱的垂直度。所有立柱安裝完畢后，需復(fù)測(cè)及調(diào)整垂直度、高程、平面位置誤差在2mm內(nèi)，定位準(zhǔn)確后將預(yù)埋鋼管底面與定位骨架上鋼板焊接牢固。焊接完成后，安裝橫縱向剩余的水平桿GS02和水平斜桿GS03、GS04。立柱安裝就位且位置、高程復(fù)核完畢后，安裝立柱間定位角鋼，并與立柱焊接連接穩(wěn)固。如圖4所示。

由于拱座寬度較小，塔架鋼管邊緣距拱座兩側(cè)邊緣距離小，而塔腳處應(yīng)力較大，為了防止拱座開(kāi)裂，在拱座邊緣處的鋼管周圍增加鋼筋籠以增強(qiáng)附近混凝土強(qiáng)度。塔腳預(yù)埋立柱安裝完畢后，采用c50混凝土澆筑管內(nèi)。如圖5所示。

2.3塔身安裝

塔身安裝整體分為兩部分進(jìn)行，即塔身節(jié)段及橫聯(lián)安裝、塔頂橫梁安裝。塔身節(jié)段及橫聯(lián)安裝先進(jìn)行地面拼裝，再完成空中安裝。地面拼裝區(qū)內(nèi)設(shè)有龍門吊及拼裝胎架，桿件在拼裝區(qū)拼裝成吊裝單元后，通過(guò)吊車及平板車將其轉(zhuǎn)運(yùn)至塔吊工作區(qū)域，再使用塔吊將節(jié)段單元吊至空中進(jìn)行就位安裝。塔頂橫梁在地面預(yù)拼裝完成無(wú)誤后，轉(zhuǎn)運(yùn)至塔吊工作區(qū)域，按照安裝順序進(jìn)行吊裝。其中南岸總體布置圖如圖6所示。

2.3.1吊重驗(yàn)算

塔架吊裝單元節(jié)段有立柱片裝單元、橫聯(lián)吊裝單元、扣索平臺(tái)吊裝單元及塔頂橫梁等，各單元的吊重如表1所示，單元示意圖見(jiàn)圖7～16。吊裝區(qū)距離高塔吊25m，距離矮塔吊27m，起重能力分別為13.28t、13.45t，滿足吊裝要求。

2.3.2塔身安裝步驟

在地面拼裝區(qū)完成8m的立柱片裝單元拼接，然后用汽車吊轉(zhuǎn)運(yùn)至塔吊工作區(qū)域，將第一個(gè)8m的立柱片裝單元都吊裝安裝于塔腳預(yù)埋段后，安裝片裝單元間的水平桿、水平斜桿及立面斜桿。重復(fù)此步驟至完成3層8m的片裝單元后，安裝第一道橫聯(lián)。先在拼裝區(qū)拼裝好橫聯(lián)處拼裝單元，然后吊裝就位，上螺栓，安裝第一道橫聯(lián)剩余斜桿。安裝好橫聯(lián)后安裝第4個(gè)8m段鋼管立柱，安裝帶扣索平臺(tái)的立柱單元，以及扣索平臺(tái)之間的節(jié)點(diǎn)板、螺栓。重復(fù)以上步驟，直到安裝至最頂層8m鋼管立柱，最后安裝GSl3塔頂斜撐管，即完成塔身的安裝。其流程如圖17所示。

2.3.3塔頂橫梁安裝步驟

塔頂橫梁?jiǎn)卧\(yùn)送至現(xiàn)場(chǎng)存放區(qū)后，先在存放區(qū)進(jìn)行預(yù)拼，預(yù)拼無(wú)問(wèn)題后，將其拆分成塔頂A、塔頂B、塔頂C、塔頂D、縱梁A、縱梁B。將拆分好的單元運(yùn)送至拱座區(qū)域，用塔吊逐個(gè)單元吊裝至最頂端鋼管立柱，塔頂橫梁安裝順序?yàn)椋海?）安裝塔頂B及其之間的縱梁;（2）安裝塔頂A及其之間的縱梁;（3）安裝塔頂C及其之間的縱梁;（4）安裝塔頂D及其之間的縱梁。見(jiàn)，圖18。

2.4纜風(fēng)索安裝

2.4.11^#纜風(fēng)索安裝

在塔身安裝至第18層8m立柱片裝單元后，安裝1^#纜風(fēng)索：尾索采用2束8A 15.24鋼絞線，前索采用4束4A 15.24鋼絞線;塔上錨固端均采用P型錨;地面錨固端前索采用OVMKS-6型專用錨具，尾索采用OVMKS-1型專用錨具（單錨）。

2.4.22^#纜風(fēng)索安裝及側(cè)纜風(fēng)索安裝

在塔頂橫梁均安裝完成后，安裝2^#纜風(fēng)索：尾索采用4束10A 15.24鋼絞線，且有2束作為塔架智能調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)索，其在地面錨固端合為1束20A15.24;前索采用4束8A 15.24鋼絞線;塔上錨固端均采用P型錨;地面錨固端前索采用OVMKS-8型專用錨具，尾索采用OVMKS-10型及OVMKS-20型專用錨具。

塔架側(cè)纜風(fēng)索采用4束4A 15.24鋼絞線，塔上錨固端采用P型錨，地面錨固端采用OVMKS-8型專用錨具。塔架的纜風(fēng)索布置如圖19所示。

3監(jiān)測(cè)與質(zhì)量監(jiān)控

3.1塔架位移監(jiān)測(cè)

塔架位移測(cè)點(diǎn)布置在塔四周和中部，每個(gè)橫聯(lián)處布置8個(gè)位移測(cè)點(diǎn)。塔架測(cè)點(diǎn)布置如圖20所示。根據(jù)本塔架施工方案，為確保塔架的垂直度，塔架位移監(jiān)測(cè)包括安裝第一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段工況、安裝橫聯(lián)工況、安裝塔頂橫梁階段工況。

3.2地錨位移監(jiān)測(cè)

由于地錨直接測(cè)位移較困難，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況在地錨和地錨旁邊土體之間布置千分表進(jìn)行地錨位移監(jiān)測(cè)。如現(xiàn)場(chǎng)千分表布置較困難且容易被擾動(dòng)，可以采取在錨固端鋼絲繩上用紅油漆作標(biāo)記并與地面上固定的標(biāo)記作比較推算，在吊裝過(guò)程中派專人巡視地錨周圍的土體情況及主索卡扣等有無(wú)滑動(dòng)情況，若發(fā)現(xiàn)超過(guò)此標(biāo)志時(shí)，應(yīng)立即停工并協(xié)同各方分析查找原因。

3.3質(zhì)量控制

（1）節(jié)點(diǎn)連接檢查：設(shè)計(jì)要求頂緊的節(jié)點(diǎn)，接觸面應(yīng)≥70%緊貼，且邊緣最大間隙應(yīng)≤O.8mm。檢查方法：鋼尺或塞尺現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)。

（2）法蘭連接檢查：法蘭連接中，法蘭實(shí)際接觸面與設(shè)計(jì)接觸面之比應(yīng)≥70%，用O.3mm塞尺不能插入即認(rèn)為達(dá)到實(shí)際接觸要求。對(duì)法蘭未達(dá)到實(shí)際接觸要求的區(qū)域，若縫隙寬度在2.0m以上，則應(yīng)用墊片墊實(shí)，墊片應(yīng)鍍鋅，墊入后其邊緣應(yīng)與法蘭盤焊接，然后做現(xiàn)場(chǎng)防腐處理。加墊片處的螺栓夾距不得大于5倍螺栓直徑。

檢查數(shù)量：50%法蘭。檢查方法：目測(cè)，用鋼尺測(cè)量，塞尺檢查。

（3）螺栓終擰檢查：普通螺栓連接應(yīng)牢固、可靠，外露絲扣不應(yīng)少于2扣，雙螺母放松時(shí)，絲應(yīng)扣平。螺栓方向在同層同種節(jié)點(diǎn)中應(yīng)一致。

檢查數(shù)量：連接點(diǎn)數(shù)的10%，且同層同種節(jié)點(diǎn)不應(yīng)少于3個(gè)。檢查方法：觀察，用扭矩扳手檢查。

4結(jié)語(yǔ)

新型裝配式重型塔架，采用標(biāo)準(zhǔn)片裝、索鞍片裝、塔頂橫梁等單元裝配而成。塔架的安裝過(guò)程，實(shí)際上即為各個(gè)構(gòu)件的拼接安裝。各個(gè)構(gòu)件以“搭積木”的形式一層一層地將塔架安裝完成。裝配式工藝實(shí)現(xiàn)了塔架的經(jīng)濟(jì)性和可操作性，而鋼結(jié)構(gòu)的采用，又能增強(qiáng)承受一定荷載的塔架的剛度，保證了整個(gè)纜索系統(tǒng)的可靠性，并且塔架單元節(jié)段均可以在地面進(jìn)行拼接，再將其吊運(yùn)至空中進(jìn)行裝配，極大減少了高空作業(yè)的工作量。除此之外，在塔架構(gòu)件尺寸標(biāo)準(zhǔn)化加工的要求下，塔架單元構(gòu)件的拼裝也更為方便快捷，從而保證裝配式塔架安裝時(shí)效上的優(yōu)勢(shì)。由于塔架的構(gòu)件都是按標(biāo)準(zhǔn)化的尺寸加工制造的，所以在實(shí)現(xiàn)重型塔架的搭設(shè)快捷的同時(shí)還能保證整體的質(zhì)量和穩(wěn)定性。