桥梁下承式系杆拱钢管混凝土拱肋的施工技术

2019-07-12龙腾云

四川水泥 2019年5期

龙腾云

（中铁十六局集团第三工程有限公司，浙江湖州 313000）

1 拱肋施工工艺概述

所谓拱肋施工工艺，就是对支架进行预压，将其坐标和高程调整到符合设计标准之后，通过机械设备，逐段地把钢管拱拱肋吊装至支架上，进而实现逐步拼装和焊接，满足施工要求[1]。对拱肋进行吊装作业的时候，需要按照前后对称、左右对称原则实现吊装，保证不平衡安装最多不多于2 个吊装节段。

2 工程概况

某桥梁的108#墩和109#墩属于两侧主墩，同在一个半径为1200m 的圆曲线上。桥梁线路大里程方向和河道有70°的夹角，主桥设计有1 孔96m 的平行系杆拱桥，桥梁各方面参数可见表1。

表1 某桥梁工程参数

该桥梁的拱肋横截面是一个哑铃型钢管，高度是3m，由钢板（16mm）和钢管（16mm×1000mm）所组成。拱肋腹板内部和上下弦管的内部都由强度为C55的无收缩混凝土进行填充。桥梁吊杆属于尼尔森体系，横线间距是9.6m，纵向间距保持在8m。桥梁的系梁通过单箱双室预应力混凝土箱形截面，钢管混凝土拱肋当中悬挂模板，使用先拱后梁方式进行施工。

3 桥梁下承式系杆拱钢管混凝土拱肋的施工技术要点

3.1 确定施工方案

由于该桥梁桥下通航能力有限，所以上部结构要通过先拱后梁方式进行施工。为了更加顺利、高效地安装拱肋，选择浮吊安装法进行拱肋安装，以保证技术性基础上，兼顾经济性[2]。首先，对拱脚预埋段和拱肋两边系梁节段对应的现浇段1进行施工，两节段长度都保持在15m，通过支架安装法实现合理施工。通过工厂分节段的对大节段钢管拱进行加工，在施工现场进行拼装，之后对整体加以吊装。通过固定泵当中的四趾对钢管拱混凝土实现同时顶升，并通过挂篮悬臂浇筑系梁。

3.2 节段1 和拱脚施工

（1）对支架桩基还有冠梁进行施工作业。吊杆张拉操作之前，系杆拱对应的风撑、拱肋以及系杆等荷载都施加在了支架纵梁当中，进而向钢管桩传递。钢管桩支架通常都在水中，所以支架基础需要通过钢管桩（A235 钢）施工，以保证支架基础足够坚固和稳定。在科学验算之后，确定钢管桩最多需要向持力层打入8.4m。在振沉支墩钢管桩的时候，需要结合地层地质情况以及钢管桩实际受力情况，确定入土深度，确保每个钢管桩承载力要超过600kN。插打完所有钢管桩之后，对简易工作台和塔吊进行搭设，一次性完成所有冠梁，构成整体结构。

（2）搭设支架。基于钢管桩支墩，联合贝雷连续梁这种结构形式，进行支架搭设。横桥方向上布置7 根钢管桩，桩间距保持在2～2.5m 之间；纵向在系梁实体段位置、标准段位置还有系梁渐变段位置分别布置一排钢管桩，同时通过16#槽钢和剪力撑使钢管桩形成整体，同时以工字钢当做分配梁，设置在贝雷梁之上。在分配量上面放上方木，并在上部铺设竹胶板，以12.6#槽钢为剪力撑。通过塔吊吊装其他有关构件。

（3）通过合理方式对支架加强变形观测，并做好压载试验，确保施工安全、顺利的推进。由于系梁1 以及1’对应前半部分属于单箱双室结构，后半部分属于实心箱型梁，中间过渡时采用的是2.5m 渐变段，所有总体长度是15m。拱脚位置实体箱梁属于预应力混凝土结构，该部位混凝土是分两次逐批浇筑的，在二期恒载施工全部完成之后，才能进行第二批浇筑。同时，预应力筋也是通过两次分批张拉施工。

3.3 对两端边拱肋钢管进行对称安装

在现浇系梁的上部进行支架搭设，并对拱肋钢管进行预拼，结合实际施工需求，临时增加设置定位撑，以对称的形式对两端边拱肋钢管进行安装，同时安装1号K 撑和风揽，对拱肋线形进行严格复查。

3.4 对中间大节段钢管拱进行整体吊装

（1）合理选择拼装场地。由于108#墩的右侧大堤有约为30m 宽、100m 长的场地，可以将此处作为拼装场地。工厂对钢管拱进行预制之后，分为七段运输到拼装现场，根据拼装顺序合理的放置在支墩旁边。节段钢管放置位置和支墩要保留8m 的车道，促使吊车在后续吊装环节可以顺利通过。在其它场地合理堆放锚具、拱角以及系杆等原材料，同时安排一个场地专门进行钢筋加工。

（2）拼装支墩。结合施工场地交通条件和地形地貌特点，通过地面卧拼的形式拼装拱肋。设置的混凝土临时支墩总共有28 个，所有节段下部都设置有两个支墩，支墩高度为1m。根据拱肋具体分段形式，设置的支墩（1m×0.5m×4m）有14 个。为了确保拱轴线线性合理，需要在地面对拱肋线形进行放样操作，同时在拱肋吊杆孔位置上端和下端设置位置控制点。拱肋侧面进行双向限位支架的焊接，确保拼装支架平面具有高度稳定性。通过三维坐标，测量并定位拱肋线形还有具体高程。

（3）拼装中间段拱肋。每个钢管拱肋都划分为7 个节段，在钢管拱按顺序进场后，通过吊车将钢管拱捆绑吊装到支墩上，吊装误差需要保持在20mm 之内。吊装就位之后，通过人工方式实现对位调整，保证吊装精确性。之后，严格检查并评定现场焊接工艺、设备条件、材料以及方法等，保证焊接接头的准确性。现场拼装焊接过程中，以焊接工艺对应评定报告为指导，如果现场条件出现比较大的变化，要重新评定焊接工艺。

（4）吊装单片拱片。在单片拱片吊装之前，有关操作人员和监管人员需充分掌握安装工艺流程，并做好安装前的各项准备工作。利用两台浮吊设备同时吊装，配备技术合格、数量充足的浮吊操作人员。根据浮吊操作中所谓位置高度以及各项条件，确定浮吊吊点位置和高度。吊运安装之前，先对中间阶段具体安装长度进行合理调整，保证出接口位置焊缝破口尺寸准确。吊运安装需要按照规范逐步、缓慢推进，之后焊接和龙。焊接完拱肋和龙之后，做好横撑焊接工作，等焊接工作结束后去掉风揽。

3.5 安装系杆和吊杆

将系梁当中的临时支架拆除，并进行系杆安装工作。之后，在拱助上下方向上垂直设置钢丝绳，将系杆索拉住，对预应力索进行张拉操作，同时进行灌浆作业，避免施工过程中系杆受到自重影响出现下垂现象。该桥梁设置的吊杆总共有20 对，并以尼尔森体系进行布置。安装完拱肋之后，对系杆索进行安装，对2#和8#系杆进行张拉操作，每根系杆对应索力为1900kN。之后，通过泵送拱肋上管混凝土和下管混凝土，做好钢管混凝土的养生工作。对1 以及1’段当中的横向预应力索进行张拉操作，同时灌浆作业，对2 和2’的吊杆进行安装操作，做好张拉操作，对支架进行规范化拆除，以对称的形式安装挂篮。