钢混凝土结合段拱肋安装施工技术研究

王 兵

（广东省水利水电第三工程局有限公司 广东东莞 523710）

0 引言

随着国家去产能化要求和钢结构桥梁的迅猛发展，越来越多的桥梁设计为钢结构。相比于混凝土结构而言，钢结构强度更高，造型更加美观，同时所能达到的跨度越大，因此大跨度桥梁基本设计为钢结构桥。但相比于混凝土结构而言，钢结构加工和安装的精度要求更高，成桥线形越严谨［1-2］。在钢结构安装过程中，第一节段的精度往往决定着整座桥梁钢结构的安装精度。本文针对钢拱肋钢混凝土结合段的安装展开施工技术研究，提出了一种安装调整施工方法，保证钢混凝土结合段安装的精度和质量，为后期钢拱肋首节安装方法提供施工参考和指导作用。

1 工程概况

广东某特大桥主桥主跨设计为中承式无推力系杆钢箱拱桥［3］，主桥全长386 m，跨径组合为（38+50+210+50+38）m，主桥平面由起点K0+650.8～K1+036.8位于直线上，纵断面位于半径R=3 500 m的竖曲线上，其中主桥主跨拱肋设计为钢结构，拱肋横截面尺寸为2.8 m×3.8 m，主桥主跨桥面设计为钢箱梁。为保证钢结构拱肋与混凝土拱肋结合良好，钢结构与混凝土接触位置设计为一段钢混凝土结合段拱肋，其支架结构立面图及横断面图如图1所示。

图1 支架立面及横断面图Fig.1 Elevation and Cross Section of the Bracket（mm）

2 结合段安装支架设计

本施工支架主要包括主受力支架630 mm×10 mm钢管，与混凝土桥面相连接的稳固支架，管顶横梁双拼45 工字钢，2 组斜面承载支架双拼45 工字钢，门式框架、侧向限位块、下端限位块和4 个千斤顶，门式框架竖立安装在斜面支架的上端，门式框架上安装有手拉葫芦，手拉葫芦上的吊绳与钢混凝土结合段的吊耳连接；4个千斤顶设在斜面承载架板上，用以调节支撑钢混凝土结合段的竖向位置；下端限位块固定安装在斜面承载架板的下端；侧向限位块固定安装在斜面承载架板的一侧；另一侧向限位块待初步就位后安装在另一侧［4-5］。此安装支架具有安装精度高，可操作性强，成本低，便于调整定位的特点，解决了安装钢混结合段安装时精度不高，对吊装设备占有时间长，安装速度慢等缺点。

3 施工方法

3.1 施工工艺流程

钢混凝土结合段拱肋安装施工工艺流程：钢管支架搭设➝管桩顶部横梁安装➝管中稳固构造支架安装➝斜面承载支架安装➝千斤顶底座工字钢安装➝千斤顶安装➝后方限位块安装➝侧方限位块安装➝门式支架安装➝手拉葫芦安装➝钢混凝土结合段拱肋安装➝拱肋精度调整➝钢筋安装➝模板安装➝混凝土浇筑及养护。

3.2 钢管支架施工

钢混凝土结合段主要受力构件为钢管支架，支架基础为钢管桩基础，利用钢管桩振打设备进行插打，基础施工完毕后进行管桩的接长，钢管桩利用塔吊配合采用焊接的方式接长，接头部位采用6 块劲板进行补强，焊接焊缝应保证质量，防止施工过程中出现断裂或者焊缝撕裂等情况［6］。当钢管桩接至设计标高后，割除多余部分，开始安装桩顶横梁，为便于安装和保证横梁的稳定，将管桩顶部开槽进行横梁的安装。安装完成后将横梁与工字钢进行焊接固定，防止横梁因水平力倾倒。为保证钢管桩整体稳定性，在与混凝土桥面的位置安装构造支架将管桩与桥面混凝土连接。

3.3 斜面支撑架及上部附属件安装

斜面支撑架采用2 组双拼45 工字钢，工字钢外缘从拱肋外边缘缩进内侧20 cm，方便后期千斤顶对拱肋进行安装精度调整，斜面支撑架一端位于混凝土桥面上，另一端置于管顶横梁上，桥面端与桥面预埋板焊接固定，另一端与横梁焊接固定，同时在斜面支撑两侧安装人行走道便于施工人员上下［7］。支撑安装完成后在其上部安装千斤顶底座，底座与斜面支撑采用焊接固定，底座安装时应精确放样，保证底座的安装精度。然后进行后方限位块的安装，后方限位块采用I10工字钢，安装时精确放出结合段后方位置边线，将后方限位块进行精确安装。右侧方横向限位同样采用I10 工字钢，为保证安装精度，精确放出拱肋边线，然后将横向限位进行精准安装，左侧限位块待拱肋安装完成后进行固定，最后利用人工将液压千斤顶搬运至千斤顶底座上。

3.4 门式支架安装

作为整个结合段拱肋调整的重要组成部分，门式支架应具有足够的强度和刚度，保证施工过程中的安全性。

门式支架立柱钢管与斜面支撑进行焊接，两接触面增加劲板进行补强。同时在门式支架横梁安装手拉葫芦用于调整钢混凝土结合段。

3.5 钢混凝土结合段安装

由于整个钢混凝土结合段处于水中，传统的起重设备无法进行结合段的吊装工作，因此采用浮吊进行结合段的安装，结合段由钢结构加工厂水运至施工现场，首先将浮吊初步就位，运输船行驶至浮吊前面，然后将运输船锚碇抛掷河中固定运输船，然后浮吊通过自身锚碇收紧缓缓向运输船靠近，靠近至起吊位置后停止下来，然后开始进行挂钩，结合段吊装需要配合的临时构件已在钢结构加工厂焊接至结合段上。

吊装设备将钢混结合段缓慢吊起，因为先安装了一侧的侧向限位块，因此钢混结合段应从另一测向其缓慢靠近，使钢混结合段紧靠限位装置，同时通过手拉葫芦将其拉至门式框架上。初步安装到位后测量其高程和平面位置，然后通过千斤顶调整竖向高程，通过手拉葫芦调整里程方向位置［8］。在第一次初步到位后将侧向限位块安装到另一测的限位处。侧向位置限制后开始通过手拉葫芦和千斤顶调整纵向位置和竖向高程。千斤顶为液压千斤顶，通过人工同步调整结合段高程。同时由于存在后向限位，因此可以利用门式支架上的手拉葫芦缓慢调整竖向位置，同时手拉葫芦配合门式支架也能保证结合段在调整过程中的安全性，不至于因千斤顶的调整造成结合段晃动不稳定［9］。

在整个安装过程中，初步就位后解除结合段上起重设备的挂钩，两侧的侧向限位装置保证了调整过程中侧向不存在变化，保证了其精度。手拉葫芦与门式支架兼有调整纵向位置和保证拱肋稳定性。

3.6 钢筋安装

钢拱肋结合段安装到位后开始安装钢筋，由于整个空间狭小，钢筋安装难度大，因此部分钢筋需要分多次安装，对于分节段安装的钢筋应保证对接位置的焊接质量，钢筋安装完成后经验收合格后开始安装模板。

3.7 模板安装

对于结合段位置模板只需要安装混凝土段与钢结构段之间空隙部分，钢结构段混凝土浇筑在钢拱肋内部，不需要进行模板安装，同时为保证浇筑质量在拱肋最顶部顶板开口进行混凝土灌注，保证拱肋内部混凝土密实。

4 施工难点与技术特点

结合段作为整个拱肋的第一个节段，安装精度影响着后面所有拱肋的安装，整个成桥线性是否满足设计要求也受其影响，因此结合段安装精度是一大难点。同时，若无此施工支架，对机械设备的使用也将占据极其长的时间，而且采用设备进行精度调整，指挥人员与设备操作很难做到协调统一，因此施工安全隐患极大。此支架的施工技术特点完美解决了这难题，由于门式支架的存在，当结合段初步就位后可以将起重设备解钩，通过手拉葫芦与侧向限位支架将结合段稳固，同时千斤顶与门式支架结合对结合段位置进行调整，提高了安装精度，同时也不存在施工盲区，保证了施工安全［10］。

5 结语

钢混凝土结合段拱肋安装施工技术研究解决了采用吊装设备精准安装拱肋时间长，安全性低，精度不够等难题，同时也为其他同类型钢结构安装提供参考和指导，保障施工质量和施工安全。