雙曲線鋼管拱施工技術

楊希富

（中鐵二十二局哈爾濱鐵路建設集團有限責任公司，哈爾濱150001）

1 工程概況

渝黔鐵路夜郎河大橋主橋位于遵義市桐梓縣夜郎河鎮(zhèn)，為1×370m 上承式鋼管拱剛性骨架混凝土提籃拱橋。主拱肋跨徑370m，豎直平面內矢高83.5m。主拱肋橫向變寬，箱體橫向寬度從拱腳處8m 過渡到拱頂截面的5m。主拱肋箱體縱向變高度，拱箱外緣高度由拱腳13.3m 變至跨中7.3m，對應的勁性骨架高度從拱腳處12.1m 過渡到拱頂6.1m。

2 施工難點

施工難點包括：（1）單節(jié)段弦管各控制點為三維坐標點，弦管管節(jié)拼裝精度；（2）采用3+1 節(jié)段連續(xù)拼裝時，相鄰吊裝單元節(jié)段之間接口精度的控制；（3）拱腳為4 個單弦管結構，在拱腳段現(xiàn)澆時，相鄰弦管之間相對位置的精度控制；（4）橋位節(jié)段對接時，相鄰節(jié)段之間的環(huán)焊縫焊接以及腹桿、平聯(lián)等與主弦管之間的相貫線焊縫的質量控制[1]。

3 重點施工技術

3.1 拱肋節(jié)段分段

結合相關規(guī)范與設計要求，采用長度為1500~2500mm 的鋼管對接接長，節(jié)段端頭鋼管預留20mm，待大拼時修割。

鋼管拱肋制作采用以折代曲，通過控制實際拱軸線與理論拱軸線之間的偏差來保證節(jié)段圓順。拱肋管節(jié)橫向對接焊縫嚴格控制焊縫錯臺，在拱肋節(jié)段組拼時采用剛性約束定位、多層小線能量的工藝進行焊接，嚴格控制對接焊縫焊接變形[2]。

3.2 拱肋弦管制作

鋼管直對接焊縫采用埋弧自動焊焊接，坡口在鋼管內側，外側清根。焊后在滾圓機上矯圓。卷圓后按控制坐標切割兩頭相貫線并在圓管外側標記十字定位線。主弦管直焊縫交錯布置，在拼裝平臺上與圖紙要求的曲線坐標合樣，經檢查合格后焊接接長。為控制線型，必要時采用火焰矯正主弦管線形，火焰矯正控制溫度為600~800℃，合格后將各控制點標記在弦管上，最后將外側焊縫打磨勻順。

3.3 節(jié)段連續(xù)臥式拼裝

采用臥式拼裝制作，將高度變化差轉化為平面布設，可避免拱肋太高的弊端。對照地樣控制點搭設拱肋節(jié)段拼裝胎架，控制胎架高度。在胎架上定位拱肋外側桁片的上、下弦管，對地樣線和上下弦管處對應位置線依次拼裝腹桿。焊接腹桿與上下弦管間相貫線角接焊縫，嚴格按照順序進行施焊，以減少節(jié)段內焊縫變形及焊接收縮[2]。胎架及組拼如圖1 所示。

圖1 胎架及組拼示意圖

3.4 鋼管拱安裝

3.4.1 拱腳安裝

采用纜索吊進行拱腳主要構件的吊裝，安裝時采用以下措施來進行控制：（1）拱腳安裝定位支架結構具有足夠的剛性；（2）單拱腳弦管之間布置臨時連接系，保證相鄰弦管之間的相對位置；（3）拱腳安裝監(jiān)控點的設置。拱腳構件在上拱頂圓上標識出測量控制點，拱肋吊裝至初定位后，采用葫蘆導鏈配合千斤頂進行微調，對拱腳進行精確定位[3]。

3.4.2 拱肋安裝

采用纜索吊機無支架懸臂安裝，相鄰拱肋節(jié)段間設置內法蘭。采取單榀鋼管拱節(jié)段吊裝，拼裝時進行坐標轉換，在節(jié)段相應位置安裝監(jiān)控點。

單側拱肋節(jié)段吊裝到位后，安裝前扣索、后錨索，使用高強螺栓進行節(jié)段固定。鋼箱拱肋節(jié)段前扣索、后錨索采用帶PE高強低松弛光面鋼絞線，通過錨固橫梁在塔架上張拉錨固。

鋼管拱同岸同號節(jié)段吊裝到位后，安裝兩拱肋間臨時橫向聯(lián)結系，同時焊接節(jié)間橫向環(huán)焊縫。節(jié)段的連接采用栓、焊結合方式。

3.4.3 拱肋安裝控制措施

拱肋安裝控制措施包括：（1）拱肋節(jié)段分4 個區(qū)分別進行匹配連續(xù)拼裝，保證相同區(qū)相鄰節(jié)段的匹配性；（2）完成拱肋節(jié)間上弦管處扣錨點布置，便于懸臂拼裝時，掛設鋼絞線；（3）拱肋節(jié)間吊裝就位后，連接相鄰拱肋節(jié)段外置匹配件（內法蘭），并張拉前端扣索、掛設拱肋臨時纜風繩；（4）拱肋節(jié)段間焊接與節(jié)段吊裝滯后1~2 個節(jié)間，如采用外置匹配件則拱肋節(jié)間焊接與節(jié)段吊裝同步進行[4]。

3.5 拱肋合龍

3.5.1 合龍前線形調整

在合龍前應對拱肋線形進行調整。線形調整選擇在傍晚或清晨進行，通過單根調索以調整鋼箱拱肋標高，在拱肋扣索及背索上安裝應力傳感器。調索張拉時，采用等張拉力控制法控制張拉力，并以張拉力、鋼絞線伸長量和拱肋標高相結合進行拱肋線形控制。記錄張拉數據，并將每次張拉數據和張拉時的天氣溫度反饋到設計與監(jiān)控單位，重新計算張拉力。調索順序和控制索力均以設計與監(jiān)控單位指令進行。經過反復調整，使拱肋線形符合設計要求[5]。

3.5.2 合龍溫度確定

合龍段施工應在16～22℃范圍內進行，若實測溫度不滿足要求，應報業(yè)主、設計、監(jiān)理、監(jiān)控單位重新制訂方案。采用調整扣索張力等方法進行調整。

3.5.3 合龍段現(xiàn)場余量切割

考慮到鋼管拱的制造、測量、安裝誤差，焊接收縮變形及溫差等因素的影響，合龍段嵌補板加工時增加10cm 的富余長度，作為合龍時的調整余量。

在合龍段施工前一周，選擇與合龍氣溫差相近時測量S10#拱節(jié)段前端4 個角點坐標，準確計算合龍段長度，對合龍段預留的面板進行現(xiàn)場切割，以保證合龍段精度。

3.5.4 合龍

合龍段花籃螺栓吊裝到位后，在設計溫度下，鎖定花籃螺栓。在與合龍溫度相同的溫度條件下，進行拱節(jié)段橫向環(huán)焊縫的焊接。拆除扣索，完成拱肋吊裝的全部工序施工。

4 結語

通過采用線形折代曲擬合、三維控制坐標點保證線形、臥式拼裝降低施工難度、3+1 整體預拼裝等關鍵技術，有效地解決了施工難題，保證施工質量，對類似雙曲鋼管拱工程具有很好的指導意義。