大跨度連續(xù)梁拱異位拼裝+ 整體縱移施工技術(shù)研究

薛海巍 劉承宏 陳宇博

（中鐵三局集團(tuán)第二工程有限公司，河北 石家莊050000）

1 工程概況

1.1 工程簡介

新建鐵路黃岡至黃梅鐵路HHZQ-2 標(biāo)段線路位于湖北省黃岡市浠水縣、蘄春縣境內(nèi)，蘄河特大橋主橋采用（100+196+100）m 連續(xù)梁拱跨越蘄河，蘄河河面寬約390m，施工水深約9m，本橋大跨度連續(xù)梁拱施工難度大、技術(shù)要求高、工序復(fù)雜、工期長，是全線的工期控制工程及重難點(diǎn)工程。

1.2 鋼管拱構(gòu)造簡介

鋼管拱分為拱腳段、嵌補(bǔ)段、縱移段三部分。其中拱腳段分為1 個(gè)節(jié)段；縱移段分為15 個(gè)塊段，最大軸線長度約為16.913m，單肢拱肋重量約為28.5t。拱腳段與縱移段之間設(shè)置嵌補(bǔ)段。

2 總體施工方案

主橋鋼管拱分為拱腳段、嵌補(bǔ)段、縱移段三部分，其中拱腳段大里程側(cè)預(yù)埋段（A(X)16 塊段）提前預(yù)埋，小里程側(cè)預(yù)埋段（A(X)0 塊段）在縱移段縱移到位后進(jìn)行預(yù)埋和拱座施工。縱移段鋼管拱擬采用“異位支架拼裝+整體縱移”方法施工。鋼管拱在預(yù)定的溫度下采用“配切法”進(jìn)行直接合龍。

2.1 縱移段鋼管拱

縱移段鋼管拱利用汽車吊在89～95#墩的簡支箱梁的鋼管支架上，以從拱腳向拱頂?shù)捻樞?，?5 小節(jié)段對(duì)稱拼裝縱移段鋼管拱。主橋連續(xù)梁施工完成后，通過縱移系統(tǒng)將鋼管拱“整體縱移”至設(shè)計(jì)合龍位置。

2.2 拱腳段鋼管拱施工

小里程側(cè)拱腳段鋼管拱在縱移段鋼管拱縱移到位以后開始拼，大里程側(cè)在主橋連續(xù)梁施工過程中即可進(jìn)行鋼管拱的拼裝。

2.3 嵌補(bǔ)段施工

鋼管拱合龍采用“配切法”，即在合龍前連續(xù)觀測合龍口的尺寸，配切嵌補(bǔ)段長度，然后在合適溫度下，直接嵌入嵌補(bǔ)段，利用碼板臨時(shí)焊接鎖定。合龍連接前，對(duì)拱軸線進(jìn)行最后精確調(diào)整，確認(rèn)與設(shè)計(jì)相符后進(jìn)行合龍連接。

2.4 鋼管拱內(nèi)混凝土施工

鋼管拱合龍以后，澆筑拱內(nèi)混凝土。拱肋微膨脹混凝土從低處往高處的泵送頂升法施工，弦管內(nèi)混凝土采用一級(jí)泵送，腹板內(nèi)混凝土采用二級(jí)泵送。

2.5 吊桿施工

待拱內(nèi)混凝土強(qiáng)度滿足要求后，進(jìn)行吊桿的安裝施工，吊桿安裝按照先長吊桿后短吊桿，跳開張拉的原則進(jìn)行，吊桿均采用單端一次張拉工藝。

3 鋼管拱主要施工方法

3.1 縱移段鋼管拱拼裝施工

3.1.1 縱移段拼裝施工方案

首先將15 個(gè)加工節(jié)段運(yùn)至現(xiàn)場后，在后場將加工節(jié)段拼裝成為9 個(gè)安裝節(jié)段，拼裝節(jié)段最大軸線長度約為31.7m，重量約為47t。然后采用兩臺(tái)160t 汽車吊抬吊安裝節(jié)段，拼裝順序?yàn)樽詢啥酥另敳俊?/p>

3.1.2 支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

支架基礎(chǔ)需與梁體有可靠連接，頂部設(shè)置16mm 底板與立柱連接。

支架共對(duì)稱設(shè)置14 排鋼管，每兩排鋼管立柱設(shè)置成一組，形成格構(gòu)結(jié)構(gòu)。兩組之間預(yù)留約22m 的鋼管拱的拼裝空間，每節(jié)鋼管拱排裝節(jié)段支撐在兩組支架上。每排鋼管立柱頂部設(shè)置雙拼I45a 型鋼作為承重梁，兩端設(shè)置懸挑三角架，承重梁上設(shè)置“月牙型”鋼管拱托盤組件和鋼管拱撐桿。

3.1.3 支架搭設(shè)施工

3.1.3.1 支架基礎(chǔ)施工

在現(xiàn)澆箱梁施工時(shí)，提前在梁頂部上預(yù)埋25 錨筋，鋼管立柱安裝前，安裝16mm 厚的底板，底板用M24 套筒固定，施工過程中保證地板與梁面密貼。

3.1.3.2 鋼管立柱施工

根據(jù)鋼管底標(biāo)高及鋼管立柱頂標(biāo)高，后場下料加工立柱。為保證鋼管立柱的穩(wěn)定，鋼管立柱與平聯(lián)應(yīng)同步施工。

3.1.3.3 平聯(lián)、斜撐施工

平聯(lián)吊裝前根據(jù)圖紙準(zhǔn)確放樣出平聯(lián)標(biāo)高位置，施工過程中嚴(yán)格控制平聯(lián)與鋼管、平聯(lián)與斜撐的焊縫質(zhì)量及厚度。

3.1.3.4 承重梁

承重梁采用雙拼I45a 型鋼，均采用汽車吊在箱梁上吊裝。承重梁安裝前，需在現(xiàn)場切割樁頂槽口和焊接承重牛腿。牛腿頂面和樁頂開槽口標(biāo)高都需測量放樣，嚴(yán)格控制樁牛腿面的標(biāo)高和平穩(wěn)度。

3.1.3.5 鋼管拱支撐裝置

支架頂部設(shè)置“月牙型”鋼管支撐底座裝置，裝置包括：支撐板、墊板、加勁板等，其支撐鋼板均采用16mm 厚鋼板。

3.1.4 縱移段鋼管拱塊段拼裝

3.1.4.1 拼裝縱移臺(tái)車，吊裝鋼管拱塊段AX1 和AX15，并測量鋼管拱標(biāo)高及軸線位置，測量無誤后臨時(shí)固定。

圖1 縱移段鋼管拱拼裝第一步

圖2 縱移段鋼管拱拼裝第二步

圖3 縱移段鋼管拱拼裝第三步

3.1.4.2 吊裝鋼管拱塊段AX2+AX3 塊和AX13+AX14 塊兩側(cè)鋼管拱節(jié)段，測量鋼管拱標(biāo)高、軸線位置及接頭拼縫，然后安裝測量相應(yīng)的橫撐及斜撐。

3.1.4.3 以相同的方法，完成鋼管拱AX4+AX5 塊段和AX11+AX12 塊段和相應(yīng)橫撐、斜撐的安裝。

3.1.4.4 以相同的方法，完成鋼管拱AX6+AX7 塊段和AX9+AX10 塊段和相應(yīng)橫撐、斜撐的安裝。

3.1.4.5 安裝鋼管拱合龍塊段AX8 塊，并安裝相應(yīng)的橫撐及斜撐，完成整個(gè)縱移段鋼管拱的拼裝。

圖4 縱移段鋼管拱拼裝第四步

圖5 縱移段鋼管拱拼裝第五步

3.2 縱移段鋼管拱縱移施工

3.2.1 施工方案簡述

縱移段鋼管拱拼裝完成后，在拱腳鋼箱上安裝臨時(shí)預(yù)應(yīng)力系桿千斤頂和鋼絞線，然后分級(jí)張拉預(yù)緊臨時(shí)系桿鋼絞線，使鋼管拱形成臨時(shí)系桿拱結(jié)構(gòu)，使鋼管拱支承力由支架轉(zhuǎn)換至拱腳縱移臺(tái)車上，使鋼管拱與拼裝支架脫離，最后從中間向兩邊對(duì)稱拆除鋼管拱拼裝支架。利用縱移系統(tǒng)，將縱移鋼管拱從拼裝位置平穩(wěn)地推移到主跨的設(shè)計(jì)位置。

3.2.2 縱移系統(tǒng)設(shè)計(jì)

鋼管拱頂推縱移系統(tǒng)擬包括：縱移軌道、縱移臺(tái)車、頂推系統(tǒng)。

3.2.2.1 縱移軌道

頂推軌道設(shè)計(jì)為兩組共4 根P43 鋼軌，兩組軌道中心間距7.9m，每組軌道由2 根P43 鋼軌組成，間距50cm。鋼軌下設(shè)置15cm 厚C50 混凝土基礎(chǔ)，基礎(chǔ)寬1.0m，內(nèi)部設(shè)置φ10 鋼筋網(wǎng)片及構(gòu)造鋼筋混凝土基礎(chǔ)和梁面采用塑料薄膜隔開，混凝土基礎(chǔ)表面預(yù)埋帶錨筋的10mm 支座鋼板以便于固定上部鋼軌。

3.2.2.2 縱移臺(tái)車

縱移臺(tái)車分別設(shè)置在鋼管拱鋼管拱的兩端位置，由“支撐架+輪箱組+鋼箱”組成，臨時(shí)預(yù)應(yīng)力系桿均安裝和固定在縱移臺(tái)車上。

圖6 鋼管拱縱移示意圖

臺(tái)車鋼箱為Q345B 鋼板組焊結(jié)構(gòu)，通過抱箍的緊固力和鋼箱腹板上的間斷焊縫與鋼管拱連接固定。單個(gè)鋼箱設(shè)置4 個(gè)抱箍，并且為了有效傳遞張拉力，鋼箱腹板每側(cè)與鋼管拱通長焊接，焊縫厚度不得小于最小母材厚度。鋼箱上設(shè)置鋼管拱臨時(shí)系桿錨固點(diǎn)。

鋼管拱支撐架采用箱型結(jié)構(gòu)。箱型支撐架同行走輪箱組采用銷接連接，與鋼箱都采用焊接形式連接。箱型支撐架共設(shè)置2道，架體由16mm、24mm 鋼板組焊而成，支撐架之間采用平聯(lián)連接成為整體。

3.2.2.3 縱移頂推系統(tǒng)

頂推系統(tǒng)由頂推油缸和夾軌器組成，頂推系統(tǒng)設(shè)置在前進(jìn)端縱移臺(tái)車后部，共設(shè)置2 個(gè)50t 液壓千斤頂。

3.2.3 臨時(shí)系桿施工

3.2.3.1 臨時(shí)系桿安裝

由于中跨整體縱移段鋼管拱水平長度達(dá)187.5m，重約762t，經(jīng)計(jì)算在無臨時(shí)水平系桿的條件下拱頂會(huì)產(chǎn)生較大的下?lián)希瑹o法按設(shè)計(jì)線形要求完成主拱安裝。為了防止鋼管拱下?lián)线^大，鋼管拱縱移過程中直至主拱合攏前，都需要安裝臨時(shí)水平系桿結(jié)構(gòu)。

3.2.3.2 臨時(shí)系桿張拉

通過計(jì)算比選，鋼絞線臨時(shí)系桿的初拉力為1200KN，使用12 根Φ15.2 鋼絞線，拱頂最大變形14.1mm。臨時(shí)系桿分三級(jí)進(jìn)行張拉，張拉過程中保證四束鋼絞線的同步性。

3.2.4 支架拆除

支架拆除設(shè)備采用Q50t 汽車吊，應(yīng)按照“從兩端向跨中”的順序?qū)ΨQ進(jìn)行。支架拆除應(yīng)首先割除鋼管拱底座支撐鋼板，然后依次拆除墊梁→承重梁→鋼管立柱。

3.2.4.1 卸載

臨時(shí)水平系桿張拉完成后，理論上鋼管拱作用力由支架轉(zhuǎn)移至拱腳臺(tái)車上，檢查每個(gè)支撐點(diǎn)的脫空情況。

按照“從兩端向跨中”的順序，對(duì)稱割除鋼管頂?shù)幕⌒沃武摪?，使鋼管拱與支架脫離。拆除過程中，采用薄鋼板覆蓋保護(hù)每個(gè)支撐點(diǎn)下10m 范圍內(nèi)的鋼絞線。

3.2.4.2 拆除

汽車吊站在橋面上，拆除按照由上往下的順序依次拆除墊梁→承重梁→鋼管立柱。全部拆除以后，重新觀測整個(gè)拱架的線型變化，如線形變化較大，得新計(jì)算和調(diào)整臨時(shí)系桿的張拉力。

3.2.5 軌道基礎(chǔ)施工

鋼管拱縱移軌道基礎(chǔ)在梁體施工完成后進(jìn)行施工?；A(chǔ)采用C50 混凝土基礎(chǔ)，基礎(chǔ)內(nèi)部配置φ10 鋼筋網(wǎng)片及構(gòu)造鋼筋。軌道每間隔1.0m 與基礎(chǔ)內(nèi)部預(yù)埋的鋼板固定，預(yù)埋鋼板的高程全部由測量檢查放樣，同一個(gè)橫斷面內(nèi)，4 根軌道的預(yù)埋鋼板的標(biāo)高差小于1mm。

基礎(chǔ)混凝土達(dá)到強(qiáng)度后，安裝固定鋼軌前，每塊座板上焊接壓板，對(duì)稱反壓軌道。

3.2.6 鋼管拱縱移施工

縱移過程是使用縱移系統(tǒng)將為197.5m 長、40.8m 高、12m 寬和762t 重的縱移段鋼管拱整體頂推約297m 至主橋中跨設(shè)計(jì)位置，是整個(gè)鋼管拱安裝中施工要求和風(fēng)險(xiǎn)性最高的一個(gè)環(huán)節(jié)。

鋼管拱設(shè)計(jì)頂推前進(jìn)速度約為0.5m/min，頂推距離約297m，預(yù)計(jì)頂推到位時(shí)間約10h。頂推液壓千斤采用液壓連續(xù)同步千斤頂，單頂推力以50t 計(jì)算。兩套設(shè)備及一套備用設(shè)備型號(hào)規(guī)格一致，液壓缸一端連接到夾軌器，一端連接到鋼管拱前進(jìn)方向的輪箱，頂推設(shè)備布置再前端輪箱上，輪箱上焊接耳板與液壓缸銷接連接。

兩個(gè)夾軌器操作人員操作兩臺(tái)夾軌器，兩個(gè)泵站操作人員分別控制兩個(gè)液壓缸，四個(gè)拱腳需要四個(gè)技術(shù)人員監(jiān)測四個(gè)拱腳的行進(jìn)速度，現(xiàn)場負(fù)責(zé)人作為總指揮，進(jìn)行綜合控制。

準(zhǔn)備工作做好后開始頂推作業(yè)，兩個(gè)泵站操作人員需要配合工作，同時(shí)頂推。其他人員根據(jù)事先在軌道上標(biāo)注好的標(biāo)記檢驗(yàn)鋼管拱的四拱腳速度，當(dāng)出現(xiàn)兩側(cè)輪箱行進(jìn)不一致時(shí)，在下次頂推時(shí)慢的一側(cè)液壓缸多頂推出相應(yīng)距離。沿軌道將鋼管拱頂推到位，并與拱腳連接。

4 結(jié)論

大跨度連續(xù)梁拱施工時(shí)，因受征拆等不確定性因素導(dǎo)致工期滯后的情況可以通過改變施工方法，采用連續(xù)梁鋼管拱異位拼裝并整體縱移的施工方案進(jìn)行施工，可有效縮短工期3 個(gè)月以上，確保工程施工按期保質(zhì)保量完成。