懸澆拱橋節(jié)段鋼筋籠整體制作與吊裝工藝的施工技術(shù)探討

摘要 文章以沙坨特大橋（240 m大跨徑）箱拱懸臂澆筑施工主拱圈為依托，對(duì)主拱圈采用節(jié)段鋼筋籠整體制作與吊裝工藝的施工技術(shù)問題進(jìn)行研究。結(jié)合實(shí)際從懸澆拱橋主拱圈的節(jié)段鋼筋籠加工與制作、吊裝與運(yùn)輸、就位與安裝的施工技術(shù)問題等方面進(jìn)行詳細(xì)分析。提出了節(jié)段鋼筋籠整體吊裝工藝對(duì)大跨徑懸澆拱橋的施工便捷與詳細(xì)的施工技術(shù)問題。

關(guān)鍵詞 懸澆拱橋;鋼筋籠整體制作;整體吊裝;主筋連接

中圖分類號(hào) U445.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 2096-8949（2022）08-0074-03

0 引言

懸澆箱型拱橋作為拱橋施工的一種新工藝，具有結(jié)構(gòu)整體性好、造價(jià)低、后期養(yǎng)護(hù)少、施工穩(wěn)定性高、跨越能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在西部地區(qū)廣泛推廣。沙坨特大橋?yàn)?00 m級(jí)懸澆鋼筋混凝土拱橋的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。目前倒掛式三角掛籃是大跨徑懸澆鋼筋混凝土拱橋的主要施工措施，掛籃施工常規(guī)是在掛籃上現(xiàn)場(chǎng)安裝鋼筋、模板、澆筑混凝土[1]。該文對(duì)沙坨特大橋西岸的16、17號(hào)節(jié)段鋼筋籠采用在鋼筋廠房?jī)?nèi)制作好整個(gè)節(jié)段的鋼筋籠及內(nèi)模再進(jìn)行整體吊裝的施工技術(shù)問題進(jìn)行研究。節(jié)省節(jié)段鋼筋、大部分內(nèi)模及預(yù)埋件的安裝時(shí)間，縮短拱圈掛籃的施工周期，提高大跨徑懸澆拱橋掛籃施工效益。

1 工程概況

沙坨特大橋是沿河縣水毀搶險(xiǎn)重建工程，橋位區(qū)地處貴州省銅仁市沿河縣淇灘鎮(zhèn)境內(nèi)。附近海拔270～458 m，相對(duì)高差188.4 m，軸線通過段地面高程在270～393.9 m之間，相對(duì)高差123.9 m，地貌類型屬溶蝕型低山地貌。兩岸橋臺(tái)縱坡較陡，植被不發(fā)育。橋位中部為烏江，河寬140～250 m，水位高程受下游沙沱電站蓄水、泄水控制，電站正常蓄水位約365 m。

該橋?yàn)檎鶚颍瑯蛄荷喜拷Y(jié)構(gòu)為6*30 m T梁+240 m鋼筋混凝土箱型拱橋+6*30 m T梁，橋梁全長(zhǎng)626.8 m。主拱圈為等高度懸鏈線鋼筋混凝土箱型截面，凈矢高40 m，凈矢跨比1/6，拱軸系數(shù)1.85，箱型截面寬10 m、高4.5 m，主拱圈采用掛籃懸臂澆筑進(jìn)行施工。拱圈縱向共分為37個(gè)節(jié)段，其中兩岸拱腳位置1#節(jié)段為支架現(xiàn)澆段，拱頂設(shè)一個(gè)吊架澆筑合攏段，其余34個(gè)節(jié)段為懸澆段。主跨為240 m鋼筋混凝土箱型拱橋，主拱圈采用扣錨系統(tǒng)結(jié)合倒掛式三角掛籃及節(jié)段鋼筋籠整體吊裝懸臂澆筑工藝進(jìn)行施工。

2 懸澆拱橋節(jié)段鋼筋籠整體制作與安裝工藝的施工技術(shù)

2.1 節(jié)段鋼筋籠加工預(yù)制廠條件分析

節(jié)段鋼筋的加工需要考慮場(chǎng)地的布置及加工設(shè)備的選用[2]，沙坨特大橋拱圈節(jié)段的寬度為10 m，高度為4.5 m，長(zhǎng)度為7 m。因拱圈的鋼筋籠存在弧度，需在加工廠內(nèi)制作拱形胎架，胎架的弧度等同于拱圈懸鏈線的弧度。在加工預(yù)制廠內(nèi)模擬拱圈線型預(yù)制鋼筋籠胎架必須采用儀器嚴(yán)格控制鋼筋籠每個(gè)截面的高程。胎架基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土制作，每條胎架基礎(chǔ)澆筑前預(yù)埋2 cm預(yù)埋鋼板作為定位梳齒板。沙坨特大橋16號(hào)節(jié)段的鋼筋籠胎架共分為4個(gè)斷面控制底板高程，每一個(gè)斷面采用廠家加工的2 cm厚的鋼板精確割槽定位主筋的間距。保證主筋的對(duì)接和弧度完全符合拱圈的弧度。該項(xiàng)目采用一臺(tái)80 t雙天車龍門吊，一個(gè)控制室操作雙天車，這樣的集中控制的特種設(shè)備一個(gè)人即可完成雙吊點(diǎn)的同步性作業(yè)，消除操作不同步的可能性，有利于鋼筋籠整體吊裝的穩(wěn)定性。雙天車門吊可分散布置多點(diǎn)起吊，對(duì)鋼筋籠的整體性有利。鋼筋加工采用智能數(shù)控設(shè)備進(jìn)行輔助加工，加工預(yù)制廠分為：原材料存放區(qū)、加工區(qū)、半成品存放區(qū)、鋼筋籠拼裝區(qū)、吊裝碼頭五個(gè)區(qū)域。由于沙坨特大橋地處沙沱水電站上游水庫(kù)，可利用水上優(yōu)勢(shì)建設(shè)碼頭，采用龍門吊將整體鋼筋籠吊至大貨船上。

2.2 節(jié)段鋼筋籠廠內(nèi)制作細(xì)節(jié)分析

沙坨特大橋主拱圈鋼筋籠整體吊裝的難點(diǎn)在于如何確保568根縱向鋼筋連接滿足要求，其中246根直徑為32 mm的五級(jí)螺紋鋼筋需要直螺紋連接。為確保主筋的對(duì)接滿足要求需要完成以下幾點(diǎn)：

（1）對(duì)每一根主筋的長(zhǎng)度和三維空間都要完全模擬出來(lái)而且在廠內(nèi)先進(jìn)行下個(gè)節(jié)段的預(yù)拼對(duì)接。需對(duì)預(yù)留在已澆節(jié)段的主筋進(jìn)行編號(hào)，節(jié)段斷面采用全站儀打點(diǎn)確定斷面，斷面主筋預(yù)留長(zhǎng)度進(jìn)行手工丈量確保每根鋼筋的預(yù)留長(zhǎng)度符合對(duì)接長(zhǎng)度要求。每根鋼筋的編號(hào)記錄要清晰，長(zhǎng)度用手工丈量精確到1毫米級(jí)。

（2）對(duì)斷面及主筋的間距控制采用廠家定型加工2 cm厚的梳齒板定位，確保主筋的間距尺寸和連接斷面滿足要求，其他縱向鋼筋同樣也用梳齒板來(lái)固定鋼筋的三維空間。鋼筋加工廠內(nèi)的底板梳齒板根據(jù)斷面精確固定在基座上，而頂板及腹板的梳齒板在鋼筋籠吊裝完成對(duì)接后拆除重復(fù)利用。

（3）整個(gè)鋼筋籠模擬的是拱圈的拱弧度進(jìn)行制作的胎架，腹板鋼筋安裝之前必須把角鋼骨架安裝牢固，在骨架上定位腹板鋼筋，所有鋼筋的安裝結(jié)點(diǎn)必須綁扎牢固，才能增強(qiáng)整體鋼筋籠的穩(wěn)定性。待腹板及橫隔板鋼筋都安裝完成后開始安裝內(nèi)箱底模、掛籃的抗剪臂及拉桿預(yù)留孔，完成內(nèi)箱底板和側(cè)模的安裝后開始安裝內(nèi)箱頂板支架。在安裝內(nèi)箱支架時(shí)注意此時(shí)的內(nèi)箱支架不同于常規(guī)掛籃現(xiàn)澆施工時(shí)搭設(shè)的內(nèi)箱支架。必須在常規(guī)支架上加強(qiáng)支架整體性的加固，多加剪刀斜撐。沙坨特大橋16號(hào)段的整體鋼筋籠內(nèi)箱加固4道斷面的[20槽鋼剪刀撐防止內(nèi)箱吊裝變形，起到良好的效果。

（4）頂板兩層鋼筋網(wǎng)安裝前須在頂板底面精確放樣確定節(jié)段截面，安裝主筋前須固定好截面梳齒板。

2.3 節(jié)段鋼筋籠骨架加固與吊架吊點(diǎn)分析

因節(jié)段鋼筋籠需要預(yù)拼、吊裝、轉(zhuǎn)運(yùn)等多個(gè)吊裝環(huán)節(jié)，在安裝鋼筋時(shí)除了設(shè)置圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的勁性骨架外需針對(duì)節(jié)段鋼筋籠的特點(diǎn)設(shè)置專用的體外型鋼組合吊架。組合吊架分為體內(nèi)與體外兩部分：

（1）體內(nèi)吊架以底板鋼板梳齒條、體內(nèi)角鋼勁性骨架與頂板兩層鋼筋網(wǎng)內(nèi)加工的槽鋼箱作為受力區(qū)域;梳齒板主要采用2 cm厚的鋼板把底板兩層鋼筋網(wǎng)按圖紙間距定位準(zhǔn)確，固定底板鋼筋的梳齒板分為上下兩層用鋼條采用螺絲連接。16號(hào)段整個(gè)節(jié)段鋼筋籠用梳齒條分為4個(gè)截面固定，在吊裝的時(shí)候這4個(gè)截面可有效地固定整個(gè)鋼筋籠的主筋不會(huì)移位變形。關(guān)鍵性的吊點(diǎn)設(shè)置在頂板兩層鋼筋網(wǎng)內(nèi)（即頂層主筋下方），采用槽鋼箱橫穿在頂板主筋下焊成閉合框，體內(nèi)的槽鋼閉合框間距與長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)體外的工鋼主吊架，并沿主吊架下設(shè)置兩排吊點(diǎn)，單排設(shè)5個(gè)吊點(diǎn)，共計(jì)10個(gè)吊點(diǎn)，每吊點(diǎn)采用2 cm厚的鋼板焊成銷接耳板。31A34332-FF5A-4E17-873D-198B4A5FC60E

（2）體外吊吊架由320 mm的工字鋼加工成長(zhǎng)方形鋼箱，為增加整個(gè)鋼筋籠整體的穩(wěn)定性與安全系數(shù)，在吊裝前又在鋼筋籠的底部穿插了兩條[20槽鋼箱，每條鋼箱用鋼絲繩均布5個(gè)吊點(diǎn)連接到頂部體外工320 mm型鋼主吊架，這樣布置的目的是確保底板鋼筋不下繞變形，不影響主筋的對(duì)接。

2.4 節(jié)段鋼筋籠整體預(yù)拼裝分析

預(yù)制廠內(nèi)預(yù)拼裝是完成節(jié)段鋼筋籠對(duì)接的必要措施，在預(yù)制廠內(nèi)預(yù)先制作對(duì)接安裝好16號(hào)、17號(hào)節(jié)段鋼筋籠。在預(yù)拼裝過程中主要控制主筋的對(duì)接，并在預(yù)拼好主筋上編號(hào)，因直徑32 mm的主筋剛度非常大，預(yù)制安裝的時(shí)候?yàn)榱虽摻罨\的整體性不易破壞已經(jīng)對(duì)整個(gè)鋼筋籠加固得很牢固，允許主筋自由空間非常小，縱向?qū)又灰嗖? mm就會(huì)直接影響整個(gè)工程質(zhì)量。在預(yù)拼的時(shí)候必須測(cè)量控制好節(jié)段的斷面尺寸，以斷面來(lái)控制主筋的位置。由于主筋兩端已經(jīng)固定無(wú)法旋轉(zhuǎn)對(duì)接，故將主筋車絲采用一端全絲一端半絲，并提高套筒的強(qiáng)度等級(jí)，套筒長(zhǎng)度也有所增加，確保主筋的連接強(qiáng)度滿足要求。

3 節(jié)段鋼筋籠整體吊裝與運(yùn)輸?shù)氖┕ぜ夹g(shù)

3.1 整體吊裝的吊架加工細(xì)節(jié)分析

吊架是整個(gè)吊裝設(shè)備裝置的受力核心，既要保證纜索吊的受力轉(zhuǎn)換又要保障鋼筋籠整體均布受力[3]。由于纜索吊是4個(gè)獨(dú)立的跑車吊點(diǎn)，而鋼筋籠是個(gè)柔性的物體，需要均布分散吊點(diǎn)才能保證鋼筋籠的整體性。吊架采用320 mm的工字鋼加工成長(zhǎng)方形（中間加3條橫向?qū)喂や撓洌┑膶Ｓ玫跫堋Ｃ織l邊都采用320 mm的工字鋼拼焊成箱型且上下加焊2 cm厚巴板以及對(duì)應(yīng)受力點(diǎn)都加焊勁板，且每塊巴板四周都采用滿焊的方式加固。兩條長(zhǎng)邊鋼箱面部各設(shè)置4個(gè)吊點(diǎn)共8個(gè)吊點(diǎn)，吊點(diǎn)采用2 cm厚的鋼板焊銷接耳板。耳板吊點(diǎn)采用直徑5 cm銷子穿插，并確保吊裝時(shí)每個(gè)銷子的保險(xiǎn)銷必須裝齊。纜索吊的吊鉤與主吊架采用直徑52 mm鋼絲繩套在8個(gè)吊點(diǎn)耳板的銷子上，鋼絲繩的長(zhǎng)度必須統(tǒng)一。兩條長(zhǎng)邊鋼箱底部各設(shè)置5個(gè)吊點(diǎn)共10個(gè)吊點(diǎn)，吊點(diǎn)采用2 cm厚的鋼板焊銷接耳板，耳板吊點(diǎn)采用5 cm銷子穿插連接在鋼筋籠體內(nèi)的頂板槽鋼箱上。

3.2 整體吊裝鋼筋籠運(yùn)輸方式分析

根據(jù)施工場(chǎng)地分析，大橋橫跨烏江沙沱電站庫(kù)區(qū)故主要采用水上運(yùn)輸方式比較適合。在搭設(shè)鋼筋大棚的時(shí)候要考慮大棚的選址。選用設(shè)備運(yùn)輸時(shí)要考慮鋼筋籠的接頭方向問題，以及輸出口是否方便纜索吊裝的起吊范圍。該次選用在鋼筋大棚臨江邊設(shè)置吊裝碼頭，把龍門吊軌道加固接長(zhǎng)到烏江深水區(qū)的江面上，用龍門吊直接裝上大船。因大橋在施工整體吊裝時(shí)沙沱電站處于汛期庫(kù)區(qū)水位很低，門吊作業(yè)范圍無(wú)法到達(dá)大船?？奎c(diǎn)，在這次16、17號(hào)節(jié)段鋼筋籠采用350 t吊車轉(zhuǎn)吊上500 t貨船。貨船船艙為V形，上口寬度不便放置鋼筋籠，須在吊裝前先利用工32的工鋼箱在船艙中部搭設(shè)運(yùn)載平臺(tái)，運(yùn)輸前必須加固好鋼筋籠。運(yùn)輸過程中注意船舶的穩(wěn)定性低，抗傾覆弱，嚴(yán)禁貨船急轉(zhuǎn)彎，選擇無(wú)風(fēng)或微風(fēng)天氣，且需控制在一個(gè)白日內(nèi)完成吊裝就位工序。

3.3 整體吊裝鋼筋籠

在鋼筋籠的整體吊裝前必須確保船舶就位位置垂直于纜索吊下方并錨好船舶，確保節(jié)段鋼筋籠的接頭方向正確，嚴(yán)禁歪拉斜吊以及不均勻起吊。初步提升時(shí)必須使用卷?yè)P(yáng)機(jī)的最低速檔位，且鋼筋籠的四個(gè)角度采用鏈條葫蘆牽制好，防止起升時(shí)吊件旋轉(zhuǎn)。待提升高度超過1 m后可取消鏈條葫蘆，使用50 m長(zhǎng)的安全繩代替校正牽引。須注意纜索吊的四個(gè)吊點(diǎn)必須編號(hào)明確，因4個(gè)吊點(diǎn)為獨(dú)立卷?yè)P(yáng)機(jī)，控制系統(tǒng)開關(guān)即使為同步進(jìn)行，但是不同電機(jī)的作業(yè)速度會(huì)有差別。四個(gè)吊點(diǎn)同時(shí)起吊的過程中必須派專人監(jiān)測(cè)四個(gè)吊點(diǎn)的同步性，并派專人指揮過程調(diào)節(jié)四個(gè)吊點(diǎn)的起升處于同一高度。在吊裝17號(hào)節(jié)段鋼筋籠時(shí)，纜索吊起吊到20 m高度時(shí)就存在吊點(diǎn)提升速度不均勻，中途指揮各吊點(diǎn)調(diào)節(jié)卷?yè)P(yáng)機(jī)的提升速度來(lái)確保鋼筋籠的水平，通常吊裝設(shè)備的選用必須要有2倍以上安全系數(shù)，過程調(diào)整吊點(diǎn)平衡對(duì)卷?yè)P(yáng)機(jī)的機(jī)況要求極高，在吊裝前必須安排專業(yè)人員對(duì)整套吊裝系統(tǒng)進(jìn)行全面檢修維保，確保萬(wàn)無(wú)一失。

4 鋼筋籠整體就位與安裝的施工技術(shù)

4.1 鋼筋籠整體吊裝就位

由于16、17號(hào)段的鋼筋籠接近合攏段，兩岸拱圈中間只有四個(gè)節(jié)段的空間，加之兩岸掛籃前端的安全操作平臺(tái)已經(jīng)無(wú)法滿足節(jié)段鋼筋籠提升空間，須待鋼筋籠吊裝就位后再頂推掛籃，使用掛籃的前端安全平臺(tái)作為連接主筋的操作平臺(tái)。鋼筋籠整體吊裝的提升高度滿足后，四個(gè)吊點(diǎn)再同時(shí)向節(jié)段連接斷面進(jìn)行平移，待鋼筋籠的對(duì)接斷面距離小于10 cm時(shí)，再根據(jù)主筋對(duì)接位置采用微調(diào)的方式進(jìn)行角度調(diào)整[4]。16號(hào)節(jié)段鋼筋籠為首次采用整體吊裝共用了6 h，浪費(fèi)的時(shí)間主要為設(shè)備及材料準(zhǔn)備、吊具轉(zhuǎn)換及船舶就位的時(shí)間。該次的吊裝17號(hào)節(jié)段鋼筋籠從船舶上起吊到達(dá)拱圈節(jié)段位置所用時(shí)間只有30 min，長(zhǎng)期熟練吊裝可以控制在20 min以內(nèi)。17號(hào)節(jié)段的鋼筋籠整體吊裝從裝船到節(jié)段鋼筋籠就位開始連接主筋用了3 h，比首次吊裝16號(hào)節(jié)段節(jié)約了3 h，可見在吊裝的工序環(huán)節(jié)還可以再優(yōu)化節(jié)約施工時(shí)間。

4.2 鋼筋籠整體安裝技術(shù)

主筋的對(duì)接步驟順序?yàn)橄鹊装濉⒏拱逶夙敯?，采?～10 t的手拉鏈條葫蘆及機(jī)械千斤頂進(jìn)行微調(diào)，整體鋼筋籠對(duì)接要點(diǎn)主要是控制好整體的角度及理出預(yù)先編號(hào)的主筋，一一對(duì)應(yīng)。由于主筋之間凈間距只有5 cm，常規(guī)套筒扳手的活動(dòng)空間非常有限，導(dǎo)致節(jié)段鋼筋對(duì)接效率非常低，且對(duì)接質(zhì)量滿足不了要求。針對(duì)此問題項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)會(huì)議討論研究采用鋼板特制簡(jiǎn)易扳手，確保每根主筋無(wú)縫對(duì)接，也縮短對(duì)接時(shí)間。在鋼筋籠對(duì)接事宜中，特別強(qiáng)調(diào)作業(yè)人數(shù)和小型機(jī)具必須準(zhǔn)備充分，爭(zhēng)取在最短的時(shí)間內(nèi)完成32 mm的主筋對(duì)接，減小纜吊系統(tǒng)的受力荷載，提高纜吊吊裝安全系數(shù)。整個(gè)節(jié)段鋼筋籠吊裝與安裝工序必須成立指揮小組，做到分工明確，細(xì)節(jié)控制，才能確保安全有序完成。

5 結(jié)束語(yǔ)

整個(gè)節(jié)段鋼筋籠的吊裝主要難點(diǎn)為以下兩大部分;一是如何確保鋼筋籠整體不變形及安全的吊裝至拱圈節(jié)段上。二是如何把500多根鋼筋精確對(duì)接。該文對(duì)沙坨特大橋節(jié)段鋼筋籠制作與整體吊裝過程中所采用的技術(shù)控制進(jìn)行探討。如整體節(jié)段鋼筋籠的吊裝工藝更適用于下置倒掛式三角掛籃。節(jié)段鋼筋籠整體吊裝這一工藝只是服務(wù)于大跨徑懸澆拱橋施工的一小部分措施，這一創(chuàng)新為常規(guī)的大跨徑懸臂澆筑拱橋施工每個(gè)節(jié)段節(jié)約了至少3天的鋼筋安裝時(shí)間。標(biāo)準(zhǔn)化橋梁構(gòu)件預(yù)制安裝工藝將是建筑行業(yè)推行的方向，鋼筋混凝土拱橋在山區(qū)溝谷體現(xiàn)出良好的經(jīng)濟(jì)性。

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收稿日期：2022-02-16

作者簡(jiǎn)介：龍金文（1984—），男，本科，工程師，研究方向：橋梁施工。31A34332-FF5A-4E17-873D-198B4A5FC60E