240m中承式鋼管混凝土系桿拱拱腳精確定位技術(shù)

侯立君

（中鐵二十四局集團(tuán)安徽工程有限公司 安徽合肥 230000）

1 工程概況

引江濟(jì)淮工程（合肥段）銘傳路橋橋長(zhǎng)340m，采用橋跨布置為（50+240+50）m中承式鋼管混凝土拱橋，主橋平面位于直線上，橋梁軸線與規(guī)劃河道夾角82.5°。鋼橋梁主要由鋼系梁、拱肋組成。邊跨拱梁結(jié)合段至梁端鋼系梁采用單箱三室閉口鋼箱截面，其余鋼系梁均采用兩邊箱開(kāi)口截面；主橋中跨跨度240m，矢高48m，矢跨比為1/5，主跨拱軸線采用懸鏈線m=1.5；邊跨拱軸線采用2次拋物線；主拱拱肋采用等截面鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，邊拱肋采用變截面鋼箱結(jié)構(gòu)，具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 銘傳路橋主體結(jié)構(gòu)

2 施工工藝流程及技術(shù)要點(diǎn)

2.1 工藝流程圖

拱腳定位安裝施工工藝流程圖如圖2所示。

圖2 拱腳定位安裝施工工藝流程

2.2 拱腳預(yù)埋支架

拱腳輔助支架工廠制作完成后運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)安裝，本橋邊跨與中跨拱腳定位均由外側(cè)承重支架與拱座內(nèi)部定位鋼骨架兩部分完成，二者的位置關(guān)系如圖3所示。

邊拱拱腳拱座外側(cè)采用承重支架定位，支架結(jié)構(gòu)同全橋其他系梁承重支架結(jié)構(gòu)，即采用獨(dú)立基礎(chǔ)四柱鋼支架，其上設(shè)置分配梁，分配梁上方放置兩組托板，用于拱腳的定位與固定，在此不再贅述[1]。拱座內(nèi)側(cè)采用鋼骨架，鋼骨架由骨架型鋼、定位擋塊、分擔(dān)梁、橫撐、預(yù)埋件等幾部分組成，在主墩承臺(tái)鋼筋綁扎過(guò)程中將定位骨架預(yù)埋件與承臺(tái)鋼筋焊接成一個(gè)整體，待承臺(tái)澆筑完成并強(qiáng)度滿足要求后在預(yù)埋件上安裝并焊接拱腳定位鋼骨架。

圖3 拱腳預(yù)埋件與定位骨架位置

主拱拱腳拱座外側(cè)同樣采用承重支架定位，支架結(jié)構(gòu)同邊拱支架，拱座內(nèi)側(cè)采用定位鋼骨架，考慮拱腳支架安裝和整體受力，ZGHO在拱座澆筑完成后再行澆筑，故在拱座鋼筋綁扎過(guò)程中，提前在拱座與ZGHO結(jié)合面鋼筋上焊接四個(gè)骨架生根預(yù)埋件，待拱座混凝土澆筑完成且強(qiáng)度達(dá)到要求后再進(jìn)行鋼骨架安裝，主拱定位骨架由同樣由預(yù)埋件、擋塊、分擔(dān)梁，骨架型鋼組成。

2.3 拱腳吊裝

拱座內(nèi)部鋼骨架及拱腳定位承重支架安裝完成后進(jìn)行拱腳的吊裝與定位施工。首先提前采用全站儀對(duì)承重支架上托板位置及鋼骨架分配梁標(biāo)高、位置復(fù)測(cè)，通過(guò)增加墊塊的方式使承重支架及鋼骨架支點(diǎn)位置調(diào)整至正確位置，同時(shí)在鋼梁及支架上提前敲擊樣沖眼，用于安裝過(guò)程中輔助定位[2]。

本橋主拱及邊拱拱腳構(gòu)件吊裝均采用150t履帶吊，全橋所用拱腳吊裝工況基本相同，經(jīng)放樣分析，拱腳構(gòu)件提升至安裝位置正上方0.5m處時(shí)為最不利工況，此時(shí)邊拱吊裝作業(yè)半徑10m，起吊高度約13m，臂長(zhǎng)24m。查表《徐工XGC150超起履帶吊機(jī)性能表（一）》，額定起重能力為約79.5t，BG0含吊具重量可按照62t計(jì)算，滿足使用要求。同樣工況，主拱拱腳ZG0吊裝作業(yè)半徑10m，起吊高度約15m，臂長(zhǎng)27m。查表《徐工XGC150超起履帶吊機(jī)性能表（一）》，額定起重能力為約79.3t，ZG0含吊具重量可按照51t計(jì)算，滿足使用要求。

2.4 拱腳精調(diào)

由于本橋跨度較大，拱腳定位任何微小偏差將直接影響到整個(gè)拱肋能否順利合龍，為確保拱腳安裝進(jìn)度，本橋在拱腳精確定位過(guò)程中設(shè)置了拱腳可調(diào)工裝，如圖4所示。拱腳吊裝到位粗調(diào)后，測(cè)量人員測(cè)量復(fù)核拱腳實(shí)際位置與設(shè)計(jì)偏差，然后通過(guò)設(shè)在分配梁上的倒鏈與千斤頂精微調(diào)，拱腳下落完成后，由測(cè)量工程師對(duì)邊、主拱上定位樣沖眼進(jìn)行測(cè)量，確定拱腳位置正確后，使拱座底板上限位擋塊與骨架、承重支架分擔(dān)梁密貼吃力，然后將拱腳與承重支架、定位骨架一體焊接成一個(gè)整體。拱腳定位后，由土建單位進(jìn)行拱座內(nèi)部鋼筋及預(yù)應(yīng)力筋的綁扎定位拱座，然后澆筑混凝土，澆筑過(guò)程中為了避免振動(dòng)棒碰觸拱腳預(yù)埋件，防止造成拱腳預(yù)埋件移位，施工過(guò)程中必須安排專(zhuān)人實(shí)時(shí)監(jiān)控拱腳的定位尺寸，同時(shí)對(duì)拱座混凝土澆筑全過(guò)程進(jìn)行旁站、監(jiān)控。若拱腳預(yù)埋件在混凝土澆筑過(guò)程中發(fā)生移位，應(yīng)立即停止混凝土澆筑施工，由土建單位與鋼結(jié)構(gòu)分部共同盡快處理，待拱腳預(yù)埋件復(fù)位并進(jìn)行復(fù)核確定后方可繼續(xù)澆筑混凝土。拱腳混凝土澆筑完成后，為防止內(nèi)部雨水進(jìn)入，對(duì)拱腳頂端采取防雨措施，吊裝定位示意如圖4所示。

圖4 拱腳吊裝粗調(diào)及細(xì)部工裝精調(diào)

2.5 拱腳測(cè)量

橋位安裝測(cè)量，將拱腳坐標(biāo)轉(zhuǎn)入橋位測(cè)量體系，用萊卡D16毫秒全站儀功能建立三維坐標(biāo)測(cè)量[3]，即在拱腳吊裝固定前，依據(jù)預(yù)埋拱腳兩端頭的理論軸線及標(biāo)高，布設(shè)測(cè)量定位點(diǎn)。首先測(cè)量高程，檢測(cè)拱腳坐標(biāo)Y值；再測(cè)量里程，檢測(cè)拱腳坐標(biāo)X值；用萊卡D16毫秒全站儀測(cè)量直距和角度，檢測(cè)拱腳安裝定位是否在拱軸線上。利用履帶吊與拱腳精調(diào)工裝相配合，通過(guò)三向測(cè)量調(diào)整，直至滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。精度控制以毫米計(jì)，高程控制應(yīng)以正差為主。吊裝過(guò)程中嚴(yán)格做好拱腳預(yù)埋前的測(cè)量定位及混凝土澆筑過(guò)程中的尺寸復(fù)測(cè)工作，對(duì)拱腳進(jìn)行全過(guò)程測(cè)量控制，各項(xiàng)參數(shù)符合要求后，方可加固，測(cè)量定位點(diǎn)如圖5所示。

3 BIM技術(shù)應(yīng)用[4]

3.1 拱腳定位支架優(yōu)化設(shè)計(jì)

建立全橋三維模型（見(jiàn)圖1）通過(guò)模型碰撞檢查，提前發(fā)現(xiàn)拱腳及定位鋼骨架與預(yù)應(yīng)力管道存在碰撞，并及時(shí)對(duì)定位鋼骨架優(yōu)化設(shè)計(jì)，調(diào)整了預(yù)埋件位置，避免了對(duì)拱腳及定位支架的二次切割，提高了施工質(zhì)量和安裝效率。

圖5 拱腳測(cè)量定位點(diǎn)

3.2 拱腳吊裝工況模擬

模擬現(xiàn)場(chǎng)拱腳吊裝實(shí)際工況，分析履帶吊與拱腳及定位支架三者之間的位置關(guān)系，明確吊車(chē)選型及額定起重能力，確認(rèn)履帶吊站位及作業(yè)半徑、大臂伸出長(zhǎng)度，避免履帶吊作業(yè)時(shí)大臂伸出過(guò)長(zhǎng)碰撞支架或超荷傾覆。

查詢(xún)拱腳構(gòu)件重心位置及質(zhì)量，確定吊點(diǎn)位置焊接吊耳，匹配吊裝用鋼絲繩長(zhǎng)度，模擬起吊時(shí)工況。確保合理的鋼絲繩提升角度精確實(shí)現(xiàn)與定位支架的拼裝對(duì)位。

4 結(jié)語(yǔ)

本文著重介紹了一種大跨度系桿拱拱腳精確定位關(guān)鍵技術(shù)，采用先安裝固定拱腳支架（外側(cè)承重支架與拱座內(nèi)部定位鋼骨架），再用大噸位履帶吊起吊落位粗調(diào)，拱腳細(xì)部可調(diào)工裝實(shí)現(xiàn)精調(diào)，輔助三維坐標(biāo)測(cè)設(shè)體系建立及觀測(cè)點(diǎn)設(shè)置，解決了拱腳三維精確定位困難的難題，同時(shí)應(yīng)用BIM技術(shù)解決了拱腳及定位支架與預(yù)應(yīng)力管道碰撞、拱腳構(gòu)件吊裝、拱腳拼裝精度及線型控制等問(wèn)題?？蔀轭?lèi)似大跨度系桿拱拱腳定位施工提供借鑒。