中铁二局第五工程有限公司 四川省成都市 610073
摘要:少支架法钢管拱肋整体吊装是连续梁拱组合桥拱部施工一种较为成熟的施工工法。通过跨西岭互通特大桥的工程实例论述了连续梁拱拱部结构的施工工艺、施工步骤和施工控制要点。
关键词:连续梁钢管拱 拱部施工 吊装合龙
1.工程概况
跨西岭互通特大桥起讫里程为DK805+887.26～DK807+123.31，中心里程DK806+505.89，合计1237.26m。其中24#～27#墩为主桥，采用（70+136+70）m连续梁拱组合结构，其立面布置如下图3-1所示。
本梁拱组合桥于DK806+798.3~DK806+812.0（即24#～25#墩之间）跨越绕城右线，与线路夹角118°，桥位处绕城右线路面标高52.016m，为线路跨越西岭互通标高最高处，大里程侧预留5m拓宽路幅；于DK806+862.5~DK806+898.1（即25#～26#墩之间）跨越S左线，桥位处S左线标高44.162m，与线路夹角149°，H匝道与线路交于S左线下方，以路基形式通过，设计标高37.82m；于DK806+910.8~DK806+953.3（即25#～26#墩之间）跨越S右线，桥位处S右线路面标高45.287m，与线路夹角154°；于DK806+986~DK807+017.5（即26#～27#墩之间）跨越铜盘路I匝道，与线路夹角138°，匝道设计标高47.32m；
（1）拱肋构造
拱肋计算跨度L=136m，设计矢高f=27.2m，矢跨比f/L=1：5，拱轴线采用二次抛物线，设计拱轴线方程：Y=－1/170x2+0.8x。拱肋于拱顶设置0.15m预拱度，施工矢高f=27.35m，施工拱轴线方程：Y=－0.005915x2+0.804412x，拱肋实际施工均采用施工拱轴线制作和拼装。拱肋为钢管混凝土结构，拱肋采用等高度哑铃形截面，截面高度2.8m，拱肋弦管直径φ0.8m，由δ=16mm厚的钢板卷制而成，弦管之间用δ=16mm厚钢板连接，拱肋弦管及缀板内填充微膨胀混凝土，两榀拱肋间横向中心距12.5m。
（2）横撑
两榀拱肋间共设9道横撑，横撑采用空间桁架撑，由4根φ450×12mm主钢管和φ250×10mm连接钢管组成，钢管内部不填混凝土。一道横撑重量为11.7t。
（3）吊杆
吊杆顺桥向间矩8.0m，全桥共设14对吊杆。吊杆采用PES(FD)7-109型低应力防腐拉索（平形钢丝束），外套复合不锈钢管，使用OVMLZM(K)7-109Ⅰ型冷铸锚，吊杆上端穿过拱肋，锚于拱肋上缘张拉底座，下端锚于吊点横梁下缘固定底座。
2.主桥总体施工方案概述
主桥采用“先梁后拱”施工方法。主要施工步骤如下：利用挂篮悬臂浇筑桥梁；合龙桥梁边孔；悬浇K15梁段；桥梁中跨合龙；拆除临时支墩；以桥面为工作面，支架法吊装钢管拱肋；依次灌注拱肋上弦管、下弦管，腹板内混凝土；按设计要求张拉吊杆，调整吊杆索力；张拉桥梁后期钢绞线；施工桥面系；调整吊杆索力到成桥设计索力。
拱肋加工节段运至施工现场后，采用50t吊车将拱肋在组拼胎架上组拼。单拱肋组拼完成后，再将横撑分段放置在横桥向支架上，组拼成型后与拱肋焊接。吊装节段完成组拼后，采用4台JM-10卷扬机和吊装支架将吊装节段提升到位，并固定在定位平台上。拱肋的吊装顺序从拱脚至拱顶依次对称吊装，直至拱肋成形。
3.拱部施工方案
3.1拱肋吊装节段划分
拱肋加工分为13个节段（不含预埋管段）：加工节段最长13.83m（第5#、9#段），重14.279t。
拱肋吊装分为7个节段。
第1#、7#吊装节段（单个拱肋）长10.06m，重G1=G7=10.387t；
第2# 、6#吊装节段，拱肋长28.91m，各加2个横撑，共重G2=G6=83.1t；
第3#、5#吊装节段，拱肋长26.11m，各加2个横撑，重G3=G5=77.318t；
第4#吊装节段，拱肋长12.38m，加1个横撑，重G3=37.264t。
3.2施工工艺流程图
拱部施工工艺流程图见下图。
3.3拱肋加工节段组拼为吊装节段
拱肋采用由大里程路基上桥，运输平车运至安装位置处，吊车起吊至胎架上组拼焊接为吊装节段。
（1）、采用钢管--型钢搭设吊装节段组拼胎架
胎架立柱采用Φ450×8mm的钢管，钢管与桥面的预埋件焊接连接；横杆采用I32a工字钢，剪刀撑采用[10a角钢。各杆件之间焊接连接。各杆件之间焊接连接。各点支架横梁上支座的安装高度根据分段拱肋的线形，由测量组现场放线确定。
（2）拱肋组拼
拱节段采用双吊点起吊，吊点设在距离拱肋端头0.22倍拱肋长度的位置，在吊点位置焊接吊耳。吊耳焊接好后，采用卸扣连接吊耳，采用钢丝绳做千斤头，两吊点中一端全部采用千斤头，一端采用2个10t链条葫芦，以便在吊装拱肋时调节节段高度。
3.4拱肋吊装支架的搭设及吊装节段吊装
（1）吊装支架结构
根据吊装节段的长度和端头位置，设置1#、2#、3#拼装支架，共6个。拼装支架直接立于桥面上，与预埋钢板焊接连接。立柱采用φ600×8mm的钢管（纵桥向间距4m，横桥向8.8m），纵横梁、斜撑、定位平台横梁采用2I45工字钢。定位平台斜撑采用2I32工字钢。剪刀撑采用桁架形式，弦杆采用2[20a槽钢，斜杆采用2L75×8mm角钢，竖杆采用[14a槽钢。靠近桥面的剪刀撑要考虑吊车和拖车的净高不小于5m。拼装支架设置缆风绳，并固定于桥面。在钢管立柱正下方的箱梁顶板和底板间搭设钢管架支撑，保护箱梁顶板不被破坏。
（2）1#、7#吊装节段吊装
先采用50t吊车和1#支架（或直接采用80t吊车），单肋吊装拱脚位置的1#和7#吊装节段，一端与拱脚预埋钢管焊接，一端固定于1#支架的定位平台上。拱肋接头位置采用定位马板定位，链条葫芦调节位置和线性，经测量检查标高和轴线满足设计要求后，方能与预埋段焊接连接。
（3）2#（6#）、3#（5#）吊装节段吊装
#、6#吊装节段共2个节段，采用1#和2#支架双肋提升就位。在2#吊装节段全部拼装完成且检查验收合格后，安装吊带及千斤绳（为防止吊带等滑落，在吊带侧焊接挡板），安装位置距离端头2.0m左右，滑车组采用走八，钢丝绳采用Ф24.5mm，在吊装系统安装完成并检查合格后，采用卷扬机进行吊装提升，提升至设计位置后测量组对标高及轴线进行观测，同时在拱肋下方采用定位平台支撑，将拱肋上方提升力释放部分通过拱下平台承担，在线性满足设计及规范要求后，焊接2#吊装节段与1#吊装节段的接口，完成2#节段吊装。
3#、5#吊装节段共2个节段，采用2#和3#支架双肋提升就位。原理同上。
（4）4#吊装节段吊装(合拢段)
合龙节段共1个节段，采用两个3#支架双肋提升就位。过程同前。
为保证顺利起吊就位，合拢段的端头上下弦管，做成上短下长的形式，且在主弦管上两端各预留30cm。
为保证合龙精度，合龙段在工厂加工时两端加工50cm的拼接管（预留20cm的预留量）。合龙段提升到位后，采用临时定位角钢将合拢段与3#段（5#段）焊接起来，以保证合拢段的无应力合拢施焊。
然后，根据现场实测值对拼接管进行余量切割。推出3#节段、5#节段和合拢口的连接衬管，将切割好的拼接管盖在内衬管上，焊接连接合拢段和3#（5#）段，检查焊缝及打磨平整后，焊接瓦管。
3.5混凝土泵送顶升施工
（1）混凝土性能要求：钢管混凝土采用流态微膨胀混凝土，粗骨料采用0.5～2.5cm，该混凝土具有早强、缓凝、低泡、高流态、微膨胀等性能，3天强度达到设计强度的80%，缓凝时间不小于12h，14天标养限制膨胀率为0.025%，28天干收缩率不大于0.03%，初始坍落度不小于230mm，初始扩展度不小于590mm，并测定混凝土在出料后1～5h内不同时间段的坍落度及扩展度，以便于混凝土在灌注时的过程控制。
（2）现场设备组织：为保证混凝土对称均衡的灌注，总共利用4台输送泵（每个拱脚处布置2台)，另备用1台；混凝土输送车数量足够，不得少于10台，以保证混凝土灌注的连续性。
（3）钢管混凝土灌注
混凝土灌注时，严格按照监控检测单位给定的施工指令执行，灌注时间宜选择为夜晚进行，如果环境温度高于30度，在混凝土灌注过程中，采用麻袋覆盖钢管拱肋，同时洒水以便降低钢管温度，避免钢管内混凝土坍落度损失过快，造成混凝土堵管。
（4）混凝土灌注结束后，即可拆除拼装支架。
3.6吊杆施工
吊杆安装，由OVM专业队伍施工，以确保施工质量。钢管内混凝土达到设计规定强度后，进行吊杆安装。吊杆为工厂制造，运至工地安装。当拱肋施工完，测量上下锚垫板的标高，利用汽车吊机安装吊杆，按跨中对称进行，安装吊杆时必须保证拱肋锚垫板标高准确。
4.钢管拱施工监控
钢管拱受力较为复杂，通过在施工过程中对钢管拱结构进行适时监控，再根据监测结果对施工过程中的控制参数进行相应调整是完全必要的。
本桥的钢管拱监测方案具体见兰州交通大学编制的《跨西岭互通特大桥主桥(70+136+70)m连续梁拱组合桥施工监控技术方案》。
5.总结
本桥采用桥面少支架法安装钢管拱的施工方案，很好地解决了受跨高速公路限制而产生的钢管拱无法垂直运输、大型机械设备无法到达桥位和使用的施工难题，顺利地实现了安全、质量和工期目标。同时，也为同类工程的施工提供了经验。
参考文献
［1］王法武．京杭运河特大桥连续梁拱组合结构设计［J］．铁道勘察， 2012( 3) : 78-81．
论文作者:曾国华
论文发表刊物:《基层建设》2017年第13期
论文发表时间:2017/9/13
标签：钢管论文; 吊杆论文; 混凝土论文; 支架论文; 标高论文; 桥面论文; 组合论文; 《基层建设》2017年第13期论文;