節(jié)段預(yù)制拼裝施工技術(shù)探析

孫拴虎 閻玉菡 張新蕾 姜攀

摘要：節(jié)段預(yù)制拼裝施工方法是先進(jìn)的橋梁施工技術(shù)，該方法速度快、效率高、成本低、質(zhì)量有保證，可適用于多種橋梁類型。本論述以某實(shí)際工程為例，介紹了節(jié)段預(yù)制拼裝技術(shù)在系桿拱橋施工中的應(yīng)用。闡述了鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場安裝的施工流程，并重點(diǎn)分析了鋼箱系桿拱整體拼裝和鋼箱拱肋整體安裝的施工的技術(shù)要點(diǎn)。該工程施工效果良好，對推廣和發(fā)展節(jié)段預(yù)制拼裝施工技術(shù)具有一定示范意義，也可為同類工程施工提供一定參考和指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：橋梁工程;節(jié)段預(yù)制拼裝;系桿拱

中圖分類號：U445??????????????????????????????????????????? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)與科技的發(fā)展，橋梁施工技術(shù)也在不斷提升，節(jié)段預(yù)制拼裝施工技術(shù)在橋梁工程建設(shè)中普遍應(yīng)用。節(jié)段預(yù)制拼裝法在橋梁施工中的應(yīng)用，不僅可以加快項(xiàng)目的施工速度，提高施工效率，降低工程造價(jià)，減少施工成本。減少施工對周圍環(huán)境的影響，進(jìn)一步加快工程進(jìn)度[1-2]。節(jié)段預(yù)制拼裝技術(shù)多應(yīng)用于橋梁工程上部結(jié)構(gòu)施工中，若將其應(yīng)用于全橋的預(yù)制拼裝中，雖然能實(shí)現(xiàn)降低成本、保護(hù)環(huán)境，但也會對下部結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量和施工工藝也提出更高的要求[3]。

節(jié)段預(yù)制拼裝施工方法不僅能夠在常見的逐跨拼裝的簡支梁、懸臂拼裝的連續(xù)梁等橋型中應(yīng)用，也可以應(yīng)用于拼裝式的系桿拱橋、斜拉索拼裝的大跨度斜拉橋等橋型。此外，節(jié)段預(yù)制拼裝也能有效解決市政與公路施工中經(jīng)常出現(xiàn)的小半徑和超高技術(shù)等施工技術(shù)難題[4-5]。因此，該施工方法在大多數(shù)橋型與環(huán)境中都能起到較好的效果。

節(jié)段預(yù)制拼裝法也存在一些需要改進(jìn)的地方。一方面，采用該方法進(jìn)行橋梁施工時(shí)，施工工序較多，對包括節(jié)段預(yù)制時(shí)的局部構(gòu)造、線形控制、拼裝時(shí)的節(jié)段定位、節(jié)段連接等施工工藝的技術(shù)要求較高，對技術(shù)人員的專業(yè)素養(yǎng)和技能知識要求嚴(yán)格。拼接過程中質(zhì)量把控不到位，容易對橋體造成不可修復(fù)的損害，對于后期運(yùn)營和維護(hù)，都存在較大的安全隱患[6-7 ]。本論述以某新建系桿拱橋?yàn)槔敿?xì)介紹了節(jié)段預(yù)制拼裝技術(shù)在實(shí)際工程中的具體應(yīng)用，闡述了其相關(guān)施工工藝及技術(shù)要點(diǎn)。

1 工程概況

某橋梁工程為東西走向，全長548.08 m，上部結(jié)構(gòu)跨徑為2×（4×26）+100+3×（3×26） m，其中主橋?yàn)樾笨渴较禇U拱，引橋?yàn)轭A(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁。主橋主拱圈采用2 050×2000 mm 正方形斷面，板厚24～ 28 mm，拱圈內(nèi)部每邊設(shè)置4 道Ⅰ型縱向加勁;主拱拱圈計(jì)算跨徑98 m，矢高20 m，矢跨比1/4.9，拱軸線采用二次拋物線。斜拱圈采用1 450×1400 mm 矩形斷面，板厚18～ 30 mm，拱圈內(nèi)部腹板、頂板設(shè)置2 道Ⅰ型縱向加勁;斜拱圈平面內(nèi)計(jì)算跨徑98 m，矢高21.152 m，矢跨比1/4.63，拱軸線采用二次拋物線。主斜拱圈在豎直面內(nèi)夾角19°。主拱吊桿采用平行高強(qiáng)鋼絲成品索，吊桿縱橋向間距3 m，拱肋端為固定端，系梁端為張拉端;體外預(yù)應(yīng)力系桿采用填充型環(huán)氧涂層鋼絞線，外裹大 PE，錨具采用可更換式 FASTEN XGK15-19型系桿錨具。橋面系由鋼梁和混凝土橋面板組成，鋼梁由鋼主系梁、邊系梁、端橫梁、中橫梁、邊橫梁、縱梁、挑梁組成，鋼筋混凝土橋面板分預(yù)制和局部現(xiàn)澆兩種。

2 節(jié)段預(yù)制拼裝施工技術(shù)

橋梁節(jié)段預(yù)制拼裝施工法，是指根據(jù)施工現(xiàn)場具體的拼裝機(jī)具與運(yùn)輸機(jī)具情況，將橋梁沿著其縱軸線按照設(shè)計(jì)分為多個(gè)長度合適的節(jié)段，在預(yù)制場將其各個(gè)節(jié)段進(jìn)行預(yù)制加工。在確保符合設(shè)計(jì)強(qiáng)度之后運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，使用經(jīng)過專門設(shè)計(jì)的特定設(shè)備按照橋梁線型進(jìn)行組拼安裝[8]。根據(jù)本橋結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，結(jié)合設(shè)計(jì)要求，擬采用先陸地分幅拼裝，后浮拖過運(yùn)河，再安裝橋面縱橫梁、橋面板的施工方案。根據(jù)現(xiàn)場地形條件，在東岸進(jìn)行陸地搭設(shè)支架拼裝，為便于施工，擬先進(jìn)行主橋橋墩的施工，靠近主橋橋墩的兩個(gè)邊跨只進(jìn)行樁基礎(chǔ)施工，待浮拖后再進(jìn)行墩身施工。

主橋上部結(jié)構(gòu)施工為減少現(xiàn)場拼裝工作量，主橋廠內(nèi)分段盡量采用大節(jié)段桿件（節(jié)段）。本橋各桿件/節(jié)段根據(jù)其截面可劃分為兩類結(jié)構(gòu)桿件：箱型桿件、工形桿件。其中箱型桿件包括：主拱節(jié)段、斜拱節(jié)段、主系梁節(jié)段、邊系梁節(jié)段及端橫梁;工形桿件包括：橫系梁、中橫梁、邊橫梁、縱梁及挑梁。

本工程采用40工字鋼組焊成桿件/節(jié)段拼裝鋼平臺，40工字鋼長3m，順桿件/節(jié)段軸線法線方向布置，間距1.5 m，相鄰40工字鋼間用20槽鋼連接，以固定其相對位置。節(jié)段劃分以腹板為準(zhǔn)，頂板、底板根據(jù)節(jié)段組裝順序前伸或后縮200 mm，縱向板肋在節(jié)段對接位置設(shè)置400 mm 長的縱肋板嵌補(bǔ)段。

箱型桿件通用拼裝工序?yàn)椋海? ）檢查來料（零件號、外形尺寸、對角線、坡口、材質(zhì)及鋼板號）;（2）在胎架上定位腹板/蓋板，并在腹板/蓋板上劃出蓋板/腹板、隔板、加勁板定位線，如圖1 a 所示;（3）定位腹板/蓋板上加勁肋，點(diǎn)焊固定，如圖1 b 所示;（4）拼裝隔板單元件，如圖1 c 所示;（5）拼裝蓋板/腹板，如圖1 d 所示;（6）拼裝另一側(cè)腹板/蓋板并定位焊固定，如圖1 e 所示：（7）依次焊接隔板與蓋板、腹板間焊縫、蓋板與腹板間焊縫、蓋/腹板與其加勁肋間焊縫，如圖1 f 所示;（8）桿件/節(jié)段檢驗(yàn)合格后，用油漆及鋼印標(biāo)記桿件/節(jié)段號及安裝方向。

工形桿件通用拼裝工序?yàn)椋海?）下料零件檢驗(yàn);（2）工形桿件拼裝專用胎架準(zhǔn)備，如圖2 a 所示;（3）拼裝頂板，如圖2 b 所示;（4）拼裝腹板，如圖2 c 所示;（5）拼裝底板，如圖2 d 所示;（6）焊接，如圖2 e 所示;（7）工形桿件矯正，如圖2 f所示;（8）劃線拼焊加勁板;（9）刷號標(biāo)識。5C474685-75F0-4D28-A266-E1397A58D31A

兩類結(jié)構(gòu)桿件拼裝經(jīng)過檢驗(yàn)合格后進(jìn)行廠內(nèi)預(yù)拼裝，預(yù)拼裝內(nèi)容包括：主拱拱肋全橋臥拼、斜拱拱肋全橋臥拼和主系梁全橋正拼三個(gè)階段。預(yù)拼裝形成相關(guān)參數(shù)后供現(xiàn)場安裝參考。

2.1 鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場安裝施工

鋼結(jié)構(gòu)在廠內(nèi)預(yù)制時(shí)，鋼材及其焊接質(zhì)量都能得到保證。此外，通過采取一定措施，還能有效降低焊接的殘余應(yīng)力。加之其加載齡期較晚，預(yù)制的鋼構(gòu)件更容易保證施工質(zhì)量[9]。為此，本橋施工時(shí)采用了節(jié)段預(yù)制拼裝施工技術(shù)。總體安裝工藝流程為：（1 ）安裝現(xiàn)場四通一平;（2）滑移棧橋臨時(shí)墩測量放線;（3）滑移棧橋臨時(shí)墩基礎(chǔ)施工;（4）滑移棧橋安裝;（5）系桿、橫梁鋼構(gòu)件拼裝;（6）搭設(shè)拱肋臨時(shí)支架;（7）拱肋節(jié)段拼裝、焊接;（8）半幅拱肋順序浮拖就位;（9）安裝小縱梁、橫梁、橋面板;（10）二次張拉吊桿索力;（11）現(xiàn)澆橋面板濕接縫、護(hù)欄基座;（12）調(diào)整索力;（13）施工附屬設(shè)施;（ 14）成橋[10]。

該工程施工過程中鋼箱系桿拱施工和鋼箱拱肋施工是關(guān)鍵工序，本論述重點(diǎn)介紹這兩道工序的施工工藝和技術(shù)要點(diǎn)。

2.2 鋼箱系桿拱整體拼裝

根據(jù)工程現(xiàn)場條件、鋼箱拱肋單體分段重量、安裝的高度以及航道限航時(shí)間短暫等條件的限制，該工程水上施工采用無支架施工。橋跨長度的主、副拱拱肋和系桿、人行道橋面縱橫梁組成的半幅整體鋼結(jié)構(gòu)系桿拱施工時(shí)，采用陸地支架上完成拼裝工藝。并增加臨時(shí)剛性支撐，將拱腳滑移出支架前方，然后用1 200 t 浮船從剛性豎桿處將拱肋托起，再拖拉至對岸固定橋墩處。將拱腳落至固定橋墩支座上后，接著進(jìn)行落梁施工，完成半幅整體浮拖。最后，從兩岸同步安裝橋面縱橫梁、鋪裝橋面板，完成全橋結(jié)構(gòu)的安裝。

該工程陸地施工安裝由下而上進(jìn)行施工，先進(jìn)行下部系桿及縱橫梁的拼裝及焊接施工，在拼裝好的系桿上安裝臨時(shí)剛性支撐，再進(jìn)行鋼箱拱肋分段安裝及焊接，主拱和副拱須同步進(jìn)行吊裝。在系桿和拱肋安裝焊接結(jié)束后，分階段驗(yàn)收。驗(yàn)收合格后再進(jìn)行下道工序的施工，即完成吊桿和吊索的安裝、體外索的安裝等施工工序。

2.3 鋼箱拱肋整體安裝

鋼箱拱肋的整體浮拖拼裝按照以下程序進(jìn)行：首先對單幅拱肋整體浮拖安裝進(jìn)行技術(shù)交底之后，安裝浮拖所使用的支座及滑道，而后在構(gòu)件上用墨盒等工具彈出系桿拱系梁邊線和中心線，隨后進(jìn)行單幅鋼箱拱肋的陸地拼裝。將拱肋向跨中方向滑移約20 m。1200 t 駁船按照浮拖需要進(jìn)行改造，并在駁船壓倉試驗(yàn)完成之后，將其置于系梁剛性支撐下方，駁船排水之后將系梁及拱肋整體托起。在駁船上安裝吊索鋼絲繩和纜風(fēng)鋼絲繩后，通過駁船橫移將單幅拱肋浮拖至對岸，即可將單幅拱肋進(jìn)行整體落梁，并拆除剛性支撐。之后，對已經(jīng)卸落的單幅拱肋測量并精調(diào)至其所對應(yīng)的位置，待監(jiān)理驗(yàn)收以后用相同的方法浮拖另一幅鋼箱拱肋。拱肋浮拖施工完成后，解除拱肋剛性臨時(shí)豎桿對拱肋的約束，進(jìn)行拱肋的二次張拉施工，張拉完成后對拱肋線形進(jìn)行檢測，并報(bào)監(jiān)理進(jìn)行工序驗(yàn)收。驗(yàn)收完成后從兩岸安裝主橫梁、縱梁、橋面板，隨后進(jìn)行三次張拉。最后進(jìn)行成橋階段驗(yàn)收。

鋼箱拱肋整體拼裝過程中，需注意在拱肋系梁與駁船上的浮拖支架完全接觸后駁船應(yīng)收緊對岸岸錨，放松拼裝岸的岸錨，同時(shí)將拱肋后方的千斤頂緩慢頂伸，使拱肋在卷揚(yáng)機(jī)的導(dǎo)向下緩慢的向河對岸移動。施工過程中須隨時(shí)對拱肋中心線進(jìn)行監(jiān)控，如發(fā)生偏移應(yīng)及時(shí)調(diào)整導(dǎo)向卷揚(yáng)機(jī)的拉力，同時(shí)在支架最前方的支墩上及支架上端橫梁處設(shè)置臨時(shí)千斤頂，進(jìn)行平面位置微調(diào)。

3 結(jié)束語

本論述分析了節(jié)段預(yù)制拼裝施工方法在橋梁工程建設(shè)應(yīng)用中的現(xiàn)狀、特點(diǎn)和普遍存在問題，總結(jié)了需改善的施工工藝。并以某新建系桿拱橋?yàn)槔Y(jié)合系桿拱橋自身的特點(diǎn)，介紹了節(jié)段預(yù)制拼裝技術(shù)在本工程中的具體應(yīng)用。該工程嚴(yán)格按照節(jié)段預(yù)制拼裝施工工藝要求及技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行把控，其施工效果良好，不僅加快了施工進(jìn)度，降低了施工成本，進(jìn)一步提高了施工質(zhì)量。進(jìn)一步表明節(jié)段預(yù)制拼裝施工技術(shù)是一項(xiàng)先進(jìn)的橋梁施工技術(shù)。

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