澮河特大橋鋼箱提籃拱肋安裝施工關鍵技術

（中鐵九橋工程有限公司，江西 九江 332000）

1 工程概況

橋面鋼梁由兩側箱型主縱梁、工字型大橫梁及工字型小縱梁組成，最后通過在鋼梁頂面鋪設預制混凝土橋面板形成疊合梁結構，混凝土橋面板和鋼梁之間通過剪力釘進行連接。拱肋拱軸線為二次拋物線，矢跨比為1/4，矢高為32.75m。主拱在橫橋向共設置兩片箱型拱肋，拱肋在橫橋向向內傾13°，形成提籃式結構。兩片拱肋之間通過間隔設置的3 道箱型風撐連成整體。

2 施工工藝及施工特點

為了進一步推進項目的工廠化、智能化、標準化生產模式，本橋鋼拱肋全部在工廠內制作完成，然后通過船舶逐段運輸至橋位處起吊、拼裝和焊接。每片拱肋被劃分成5 個吊裝節(jié)段，最大節(jié)段自重為90t。為了實現(xiàn)拱肋節(jié)段現(xiàn)場安裝毫米級合龍要求，拱肋節(jié)段在工廠內按照“臥式拼裝法”進行整體1：1試拼，滿足線形精度要求后再涂裝、裝船發(fā)運至現(xiàn)場。

橋面系鋼梁安裝完成之后開始施工臨時支架。為了支撐拱肋自重及保證其拼裝線形，在每個拱肋節(jié)段接頭的位置均設計有一組臨時支架，臨時支架與鋼梁之間焊接固定。拱肋吊裝采用一臺500t 浮吊進行，安裝順序是遵循對稱原則進行。拱肋節(jié)段定位時利用全站儀反復測量拱肋上已做好的監(jiān)測點，逐步調整拱肋空間角度，確保拱肋線形滿足設計要求，然后及時焊接固定，等接頭處焊縫全部焊接完成之后即可松鉤卸載。在拱肋安裝過程中，應定期監(jiān)測已安裝好的拱肋節(jié)段的空間線形變化情況，用于指導后續(xù)節(jié)段安裝施工[1-2]。拱肋安裝施工示意圖見圖1

圖1 拱肋安裝施工示意圖

2.1 拱肋節(jié)段廠內制作及試拼

根據現(xiàn)場實際條件，先對拱肋進行合理分段。綜合考慮工藝要求、船舶運輸能力、現(xiàn)場吊裝設備起重能力及吊裝作業(yè)安全性等因素后，單片拱肋被劃分為5 個吊裝節(jié)段，對稱布置。為了保證節(jié)段現(xiàn)場對接時接頭處的線形質量和焊縫質量，拱肋節(jié)段在工廠內制作完成后需進行整體試拼，即按照拱肋斜平面內投影線形尺寸進行1：1 放樣并制作胎架，然后根據節(jié)段編號將各節(jié)段拼成整體，完整模擬現(xiàn)場實際安裝工況，確保制造完成的節(jié)段結構尺寸滿足安裝精度要求。試拼裝完成后應在各節(jié)段接頭處的兩側做好匹配標識點，便于現(xiàn)場匹配控制。

2.2 臨時支架施工

本橋梁是采先梁后拱的少支架法施工。橋面鋼梁施工完成之后，在鋼梁頂面搭設少量臨時支架用于拼裝拱肋節(jié)段，臨時支架的設計位置是根據節(jié)段接頭的里程位置及拱肋內傾后的橫向位置綜合確定，每片拱肋共設置4 組臨時支架。由于拱肋為內傾13°的提籃型結構，為了適應其不斷變化的橫向位置，各組臨時支架的橫向位置應通過平面放樣確定。

4 組臨時支架的主肢均采用直徑為529mm、壁厚為8mm 的螺旋鋼管制作，各主肢之間采用直徑為219mm、壁厚為6mm 的鋼管交差連接，通過連接系將4 根主肢鋼管連接成為一個格構柱結構。為了增強中間4 組（左側2 組，右側2 組）格構柱的整體穩(wěn)定性，通過在各格構柱之間設置縱向及橫向連接系，使得中間4 組臨時支架形成大型框架結構。鋼管支架頂部采用雙拼40a工字鋼作為橫向分配梁，根據拱肋內傾角度和相應接頭斷面的位置，在分配梁頂面設置有不同高度的臨時支撐塊，作為拱肋節(jié)段的臨時支撐結構和線形調整結構。臨時支撐塊采用雙拼20a 槽鋼制作，每組分配梁上設置3 組。鋼管支架橫斷面布置圖見圖2

圖2 鋼管支架橫斷面布置圖

2.3 拱肋節(jié)段吊裝

拱肋節(jié)段在工廠內制造完成后，先由運輸船運至橋址附近臨時存放，待需要起吊時再讓運輸船駛至吊裝區(qū)域，利用一臺500t 浮吊將拱肋吊裝到橋面。出于安全考慮，拱肋節(jié)段從廠內運到現(xiàn)場時為“臥式”放置，到現(xiàn)場后需對拱肋節(jié)段進行翻身，由“臥式”平放調整成“立式”放置，方便直接吊裝。拱肋節(jié)段翻身是由500t 浮吊獨立完成。拱肋節(jié)段吊裝前，需在每節(jié)拱肋頂面焊接臨時施工爬梯。爬梯由兩側扶手和踏步構成，扶手高度不小于1.2m，踏步間距為0.35m。踏步和扶手橫桿采用直徑為20mm 光圓鋼筋制作，扶手立桿采用50mm×6mm 角鋼制作[3]。

吊裝采用的臨時吊耳應經過計算確定，吊耳位置應根據每段拱肋的重心及隔板位置確定。確定好吊耳位置后，應根據吊耳位置的拱肋軸線縱向傾角確定吊裝鋼絲繩的長度，確保拱肋節(jié)段起吊后空間姿態(tài)與設計線形基本吻合。同時，通過調整同斷面橫向兩根鋼絲繩的不同長度，使得在吊裝過程中拱肋結構在自重作用下就能形成一定內傾角度，加快后續(xù)拱肋節(jié)段的精準定位和線形調整。

2.4 拱肋節(jié)段定位測量

在拱肋節(jié)段吊裝前，應在每節(jié)拱肋靠近合龍段方向接頭處設置固定的測量標識點，作為兩節(jié)拱肋安裝時的測量標識點。對于提籃型拱肋，為更精準控制拱肋的內傾角度和高程及軸線偏距，安裝定位測量時應在每節(jié)拱肋接頭處位置頂面設置3 組標識點，3 組標識點均設置在同一斷面，且各標識點之間橫向間距不宜過近。在實際測量定位時，通過比對各標識點的實測坐標值和理論坐標值進行控制節(jié)段里程的標高和軸線偏距。采用3 組標識點的目的是更精準地控制13°內傾角，只有3 組標識點的實測數據與各自的理論高差差值均一致時才能保證結構空間姿態(tài)的正確。

拱肋節(jié)段定位時，應事先在分配梁的頂面設置拱肋節(jié)段定位所需的臨時限位板，便于拱肋節(jié)段吊裝到位后快速初步定位，使得拱肋拱軸線盡量接近理論值，節(jié)約拱肋定位時間。拱肋微調宜采用螺旋千斤頂輔助，盡量避免啟動浮吊設備。微調時一邊調整一邊測量，反復修正結果，直至端口處的3 個標識點實測坐標與設計坐標保持一致、滿足設計要求為止。此種測量方法能較快實現(xiàn)大節(jié)段拱肋精準定位，更容易保證提籃型拱肋節(jié)段的內傾角度要求，節(jié)省拱肋安裝定位時間。拱肋節(jié)段調整到位后應及時進行焊接固定，確保拱肋節(jié)段與臨時支撐塊固定牢靠，同時應及時將新定位的拱肋節(jié)段與之前已完成焊接的拱肋節(jié)段進行焊接固定。拱肋節(jié)段焊接前若接頭處兩側鋼板有錯邊應先利用千斤頂先將錯邊調整到位后再進行臨時固定[4]。拱肋測點布置圖見圖3

圖3 拱肋測點布置圖

2.5 拱肋線形監(jiān)控

在拱肋節(jié)段安裝前，在拱肋節(jié)段上的每個索導管側面粘貼一個十字反光貼，作為里程和偏距的監(jiān)測點，便于在拱肋安裝過程中及后續(xù)各施工階段監(jiān)測拱肋線形。在拱肋安裝過程中，應實時監(jiān)測拱肋節(jié)段上的索導管和對應系梁上索導管的空間坐標，對比兩個坐標值，確保兩個索導管里程和偏距均符合設計要求。另外，通過監(jiān)測各個控制點的坐標值，可以在拱肋節(jié)段安裝、臨時支架拆除及吊桿張拉等不同施工階段對拱肋線形進行實時監(jiān)控，確保拱肋的線形偏差始終處于允許范圍內[5]。

3 注意事項

（1）拱肋安裝前應建立可靠的相對施工坐標系統(tǒng)，將拱軸線點坐標全部轉換為施工控制點坐標。

（2）拱肋頂端的3 組控制點之間的間距應適當增大間距；且在作點時應先作中間點，再作兩側點，減小作點誤差；中間標識點應與拱肋節(jié)段結構軸線重合。

（3）拱肋安裝定位時應設置施工預拱度，防止浮吊松鉤后拱肋節(jié)段會存在不同程度的空間位置變化。

（4）拱肋節(jié)段定位時應兼顧控制索導管位置，特別時靠近拱腳附近的短索，應嚴格控制上下索導管的相對位置，避免后期吊桿安裝受影響。

（5）拱肋測量定位完成后應立即進行焊接固定，防止因為潮汐原因浮吊晃動造成已測量定位的拱肋節(jié)段空間位置發(fā)生變化。

（6）浮吊應順水拋錨且纜繩安全系數足夠，船身宜與待吊裝構件拱肋呈90°角，便于構件定位時的旋轉。

4 結束語

固蚌高速澮河特大橋是安徽省高速公路橋梁中第一座大跨度組合梁系桿拱橋。考慮到航道通航要求、工期要求、成本控制等多重因素，最后提籃拱肋安裝采用了少支架法的大節(jié)段整體吊裝方案。采用此方案后，既減少了大量高空焊接作業(yè)保證了拱肋焊接質量，又減少大量臨時支架數量節(jié)約了工程成本，同時大大縮短了拱肋安裝工期。澮河特大橋拱肋吊裝節(jié)點包括10段拱肋及 3 段風撐。從 2021年1月8日開始吊裝，到2021年2月9日完成吊裝，共歷時1 個月。測量數據表明合龍后的拱肋軸線符合設計要求，合龍段偏差控制在毫米級，說明本橋拱肋安裝方法及線形控制方法較為可靠，各項結果均處于可控范圍。希望通過本工程的施工實踐能為其他類似工程提供寶貴的施工經驗。