特殊环境系杆拱接力拼装工艺

文/范爱德 日照公路建设有限公司 山东日照 276800

青连铁路牟家村跨同三高速公路特大桥采用1孔64m钢管混凝土系杆拱桥跨越晋中南铁路，与晋中南铁路斜交角度约为53°。上跨晋中南铁路路基填方高，接触网、通信等线路已铺设完成，路基两侧环境复杂，场地有限，给施工带来很大不便，拱管安装困难，结合现场条件，采用接力吊装工艺，完成系杆拱安装，可为类似工程提供借鉴。

1、系杆拱桥施工程序

系杆采用预应力混凝土简支系杆，主要施工工序如下：

(1)在支架上分节段现浇梁体混凝土并张拉，具备拼装拱肋、安装吊杆的条件。

(2)在桥面上拼装拱肋并泵送混凝土。

(3)安装、张拉吊杆。

(4)进行桥面附属施工。

(5)吊杆进行终张拉。

2、系杆拱拱肋拼装

2.1 总体安装工艺

受现场工况条件限制，待混凝土箱梁浇注完成，由50t汽车吊上桥（采用一台300t汽车吊将一台50t汽车吊吊装至桥面），系杆拱杆件及拼装支架由300t吊车吊至桥面，由梁面50t吊车进行安装。在梁面上设置拱肋安装支架，并在支架上按顺序拼装拱肋和横撑安装吊杆，直至拱肋合拢。拱肋合拢之后，最后按由拱脚向跨中的次序逐级卸载。

2.2 节段划分

拱肋顺桥纵向划分为7个节段。

2.3 钢管系杆拱拼装

根据现场环境和钢管拱肋单体分段重量，采用一台50t汽车吊在桥面进行拱节吊装，方向由两端往中间进行。

钢结构系杆拱安装施工流程步骤：

1.支架基础处理；

2.临时支架搭设；

3.按顺序搭设、吊装剩余拱肋拼装支架及拱肋分段；

4.双钢管哑铃拱肋的装配焊接；

5.吊杆、吊索的安装和张拉；

2.3.1 支架基础方案

由于施工场地受限，不允许设立临时支架，因此采用桥位现浇箱梁上拼装钢结构系杆拱肋支架，与箱梁预埋钢板进行焊接连接。

2.3.2 临时支架搭设

该工程临时支架的布置以钢管格构柱支架为主。

钢管格构柱支架，每座临时支架由1组钢管格构柱组合而成，焊接在梁顶预埋钢板上进行固定。

2.3.3 钢结构运输

双钢管哑铃型拱肋各分段的运输，全部由陆路运输至吊装现场。钢结构的分段制作满足运输和吊装要求，同时满足交管部门限高、限宽、限长要求。

2.3.4 钢管拱肋的安装

临时支架全部搭置完成后，即可采用汽车吊进行拼装。

受桥面宽度影响，安装顺序由主墩往中间进行，支架、拱肋分段、吊索需同时吊装，吊装工艺为：

1）对钢管拱吊装点进行防护，防止吊装时钢丝绳刮破拱肋。

2）运输汽车将拱肋分段运输到起吊位置。

3）根据计算的吊机占位，进行拱肋起吊，并粗放在分配梁上，但不摘钩。

4)当拱肋内有钢筋与拱脚伸出的钢筋连接时,采取在各拱节接头处分截面焊接钢筋,然后利用码板将拱节间焊缝宽度调整到标准范围。

在拱肋安装的过程中，一边起吊安装（留有一定的时间空间进行支架的压缩），一边进行高程线型的调整和码板的固定焊接。

拱肋安装时，因拱肋的刚度较大，安装时根据设计和施工监控的数据来控制拱肋线型。

在钢管拱肋全部安装焊接结束，验收合格后，即可进行吊杆和吊索的安装。

具体施工工艺如下：

第一步：用一台300t汽车吊将一台50吨汽车吊吊装至现浇箱梁上。50t汽车吊自重40.87t，300t汽车吊吊装工况：半径16m，吊臂长35.7m，配重87.5t，额定吊重46.5t，吊装时荷载率：40.87/46.5=86.5%。

图1 50t吊车上桥

第二步：拼装支架、拱肋分段运至现场后需在70#墩处设置一台300T汽车吊，进行倒运至箱梁上，再由桥面上部50t汽车吊接力吊装。拱肋最大节段节段重量为13.455t。满足吊装工况要求。

图2 构件接力吊装

第三步：在现浇梁上搭设拱肋安装支架。

图3 拱肋支架吊装

第四步：吊装第一节拱肋。50t吊装第一节段工况：半径6.5m，臂长18.5m，额定吊重19.5t，实际吊重12.87t。满足吊装要求。

图4 第一节拱肋吊装

第五步：拱肋吊装由两边往中间吊装，为保证两片钢管拱肋稳定性，在最后安装合拢段前，先安装两侧靠近拱脚位置两根横撑及K撑。

图5 其余拱肋及横撑吊装

第六步：吊装中间合拢段码板固定后吊装两片拱肋间横撑。

图6 合拢段拱肋吊装

第七步：拱肋全部焊接完成后，将汽车吊吊至桥下，安装吊索并张拉并压注混凝土。

图7 压注混凝土及吊杆吊装

2.3.5 合拢段的施工

10月份上旬早、中温差100C计算,钢管拱肋伸长量为1.3mm；然而通过现场拼装后，安装预留缝隙实际测量值为8mm，选择了在清晨7点进行合扰段的安装焊接固定，经过合扰段间距离的数据测量，经多次精确测量后，确定最终的修裁切割余量为两端5.3cm，切割在起吊前完成。

3、吊杆施工

拱肋吊装完成后，调整拱肋标高，焊接拱肋节段间接缝，进行吊杆安装。

4、钢管混凝土浇筑

拱肋管内混凝土浇筑采用大功率混凝土泵进行泵灌、顶升施工，拱肋混凝土灌注自下向上进行，两端对称泵送，泵送顺序为上钢管→下钢管→腹腔。混凝土由拌合站集中拌合，混凝土运输车运输，混凝土输送泵泵送入管。一根钢管内的混凝土一次泵灌完成，中间不间断。

5、吊杆张拉

启动油泵，缓慢上压，开始张拉，张拉到设计应力时停止张拉，拧紧螺母。吊杆张拉后测量吊杆的压缩量，以便准确计算吊杆预应力束的伸长值。

张拉的过程中同步进行系杆、横梁及轴线高程观测，并按吊杆张拉顺序逐根将各索调到设计值。

调整吊杆张拉力，在梁顶吊杆下端同时进行单端张拉对称的吊杆（每次张拉四根），按照“吊杆施工顺序及吊杆设计图”确定吊杆初张力，吊杆张拉顺序如下：⑤⑤-②②-⑥-③③-④④-①①。

结语：

本文介绍了系杆拱的主要施工工序，重点介绍了特殊条件下钢管拼装的方法，通过采用接力工艺，用两台吨位较小的吊车进行接力安装，避免了采用大吨位吊车，节省了机械设备费用。同时通过吊车在桥面作业，避免了跨线吊装的安全风险，确保了既有线的安全，对类似施工起到了很好的指导作用。