钢管拱桥拼、吊装施工技术研究

钢管拱桥拼、吊装施工技术研究

史红莲

中国水电建设集团十五工程局有限公司710065

摘要：刚拱桥吊装施工技术中，应先根据设计和现场运输能力对桥梁吊装进行了节段划分，再将每个吊装节段分为2～3个发运节段，然后进行拱肋的预拼、节段现场焊接及拱肋吊装，吊装合拢后，进行钢拱肋内外表面环焊缝、支墩部位及破损部位的补涂施工，最后采用无支架缆索吊装方案进行吊装施工，具有拼装和拆卸速度快、成本低、安全可靠等优点，值得类似工程借鉴。

关键词：钢管拱桥；吊装；拱肋；拼装；施工

1、工程简介

某水电站下游桥主桥采用105m钢管混凝土拱桥，全桥长182.86m，其中主桥长105m，左岸为2跨35m简支T梁，右岸无引桥。主桥宽度为10m，双向两车道，两侧人行道宽度分别为1.25m。

根据设计，将105米拱肋分5个吊装节段，每个节段长约20～27米，宽1米，高3.5米，重约20～26吨。根据运输能力，将每个吊装节段分为2～3个发运节段，其中3#吊装节段分为2个发运节段，其余吊装节段分为3个发运节段。每个发运节段长约8～10米，宽约2.7米，高约1.8米，重约7～9吨。

2.拱肋拼装方案

2.1拱肋预拼

钢管拱肋节段的预拼是非常关键的一道程序，能很好地控制桥梁的成桥线形、端口几何形状和拱肋的尺寸精度、接口间隙、相邻接口的精确匹配，是确保下道施工工序必不可少的一个环节。预拼完成后方可进行测量钢管拱肋的拱度、水平度，完成各节段现场吊装测量点的标示、各节段合拢口余量的修割、钢衬垫、法兰盘的安装及调试等工作。

拱肋预拼方案采用主拱肋平躺半拱预拼装的方式。将拼装完成的拱肋放在整体拼装胎架上，将待预拼节段平躺胎架上，保证拱肋中心面为水平，依次从拱脚段向拱顶段吊至钢墩或胎架上，再利用千斤顶进行精确定位，微调时首选以吊杆位置作为定位基准，辅以其它各测量点，调整水平。预拼完成后下胎前做好各种定位、测量标记，以便工地合拢时复位检查。节段总体预拼方式同工地现场吊装顺序。

2.2节段工地焊接

因场地及运输能力限制，每个吊装节段分为2～3个发运节段发往桥位，需在桥位拼装成一个吊装节段。节段运到工地后先存放在桥位以外场地，吊装前倒运至桥位二、三号桥台之间。，二、三号桥台之间场地拼装。

将发运节段放在钢墩或平台上，钢墩或平台应具有足够的刚度及承载能力。钢墩及平台上表面必须保证水平，确保拱肋轴线在同一平面内。根据预拼装数据及制造发运节段上的标记，对发运节段进行复位，重点控制吊杆间距、拱肋轴线、拱肋高度等数据及具体校核尺寸。

（1）G1节段拼装

1）在吊装段内部环口，上，下拱的三面均有样冲眼，定位时保证样冲眼的距离为402mm，其中2mm为焊接收缩量。2）上述样冲眼中，上拱中心线处样冲眼同时也是拼装时拱度的测量点（2点）。）在吊杆所在位置，上下拱中心处有吊杆中线样冲眼，作为拼装时拱度的测量点（为4点）。4）组装时环缝两侧的吊杆间距也需要进行控制。5）现场主拱及腹板焊接形式见图2-1。

6）腹板嵌补段为成对制作，安装时分清左右。7）矢高测量基准线为吊杆段上拱拱肋两端头中心线之间连线。

（2）G2节段拼装

1）在吊装段内部环口，上，下拱的三面均有样冲眼，定位时保证样冲眼的距离为402mm，其中2mm为焊接收缩量。2）上述样冲眼中，上拱中心线处样冲眼同时也是拼装时拱度的测量点（为4点）。3）在吊杆所在位置，上下拱中心处有吊杆中线样冲眼，作为拼装时拱度的测量点（为4点）。4）组装时环缝两侧的吊杆间距也需要进行控制。5）现场主拱及腹板焊接形式见图2-2。

6）嵌补段为成对制作，安装时分清左右。

7）矢高测量基准线为吊杆段上拱拱肋两端头中心线之间连线。

（3）G3节段拼装

1）在吊装段内部环口，上，下拱的三面均有样冲眼，定位时保证样冲眼的距离为402mm，其中2mm为焊接收缩量。2）上述样冲眼中，上拱中心线处样冲眼同时也是拼装时拱度的测量点（为4点）。3）在吊杆所在位置，上下拱中心处有吊杆中线样冲眼，作为拼装时拱度的测量点（为3点）。4）组装时环缝两侧的吊杆间距也需要进行控制。5）立柱，肋间预埋件，小纵梁连接器等在拱肋上都有样冲眼，上述结构在拱肋吊装完成后安装。6）现场主拱及腹板焊接形式见图2-3。

7）嵌补段为成对制作，安装时分清左右。8）矢高测量基准线为吊杆段上拱拱肋两端头中心线之间连线。

（4）数据报验无误后，进行马固焊接。为避免仰焊，拱肋需进行一次翻身。

2.3现场焊接

现场安装各分段至钢拱肋合拢，分段接头焊接由拱脚向拱顶进行，焊缝需经超声波检测合格。

2.4现场环缝涂装

拱肋吊装合拢后，进行钢拱肋内外表面环焊缝、支墩部位及破损部位的补涂施工。拱肋内外表面环焊缝、支墩部位及破损部位的补涂要求应与其相邻表面一致，每道涂层均需进行质量自检和监理检查，直至合格。

3现场吊装

3.1吊装方案

根据刚拱桥结构特点及所处的地理环境，采用无支架缆索吊装方案进行施工。

缆索吊装系统由主索、跑车、起重索、起重滑车组、牵引索、起重及牵引卷扬机、锚碇、塔架、风缆等组成。

根据设计图纸及现场实际情况，拟定采用大型贝雷片拼装塔架，主塔和扣塔合一，且缆索吊装系统可整体横移。该方案具有拼装和拆卸速度快、成本低、安全可靠等优点，已成功实践于十几个类似工程，因此本桥的缆索吊装系统按此方法予以实施。

主桥的吊装顺序为：吊装拱肋阶段→拱肋中接头焊接，拱肋合拢→吊装拱肋风撑钢管及肋间横梁，拱脚临时焊接封铰→灌注拱肋砼阶段→主拱拱脚外包砼及外包段拱上立柱浇筑→吊杆及横梁的吊装→安装横梁间小纵梁→主拱立柱横梁施工→桥面系安装。

3.2吊装施工

3.2.1拱肋安装前的准备

（1）检查构件的几何尺寸和预拼装情况，其误差满足规范要求和图纸设计允许范围。（2）检查起吊和扣挂点结构是否满足要求。（3）检查拱肋的断面尺寸、预埋件位置及其它质量评定情况，并复测，其允许偏差不超过有关规定。（4）核对安装程序，严格按通过审核的施工方案进行，确保施工有条不紊、安全稳妥进行。（5）清除杂物，并安装好有关测量和监控标志仪器。（6）对安装系统进行负荷运行试验，保证施工系统顺利安全运转。

3.2.2拱肋轴线的调

拱肋轴线、标高在整个吊装过程中由测量技术人员进行跟踪观测，使用扣挂系统和拱肋侧风缆对拱肋标高和轴线进行调节。

拱肋标高调节依靠调整扣索长度来实现，但是在安装过程中应尽量减少调索的次数，节约工期，控制结构的内力。

拱肋轴线横向偏位调节依靠调整拱肋两侧侧风缆长度来实现，当拱肋轴线偏向某一侧时，逐步放松该侧的拱肋侧缆风索，同时逐步收紧另一侧的拱肋侧缆风索。在调整轴线过程中，不断监测拱肋的轴线和标高，根据反馈回来的数据，再进行下一步调整，直至拱肋的轴线和标高均达到设计要求。

为了确保吊装施工的质量与安全，在吊装前应对拱肋、墩台、拱座进行检查，吊装前拱肋中线标定及其上下弦长的丈量。

3.2.4主拱吊装顺序

主拱吊装顺序先从上游拱右岸G3段→上游左岸G3段→上游右岸G2段→上游左岸G2段→上游G1段合拢。

主拱的连接节段吊装完成后，要进行法兰盘的对接及固定。下游拱吊装完成后，效验，检测各控制数据无误后，缆索吊塔架上移到上游拱轴线处吊装上游拱，节段的吊装顺序同下游拱肋吊装顺序。

3.2.5风撑和肋间横梁的吊装及焊接

因运输条件限制，风撑到现场需要进行拼装及焊接。

风撑的吊装顺序：拱顶D风撑→两侧B类风撑→两侧C类风撑→两侧A类风撑，全桥桥面以上两拱肋间共设五道风撑，风撑采用空钢管形式，其主管采用钢管。

由于风撑为空钢管，重量较轻，采用单跑车吊装。在支撑上设置临时吊耳，通过千斤绳与吊点连接；在斜撑上设置临时吊耳，通过倒链葫芦与吊点连接。风撑可从陆上起吊区起吊，也可以从驳船起吊。拱肋间的肋间横梁在风撑吊装及焊接完成后进行吊装及焊接。

主拱、风撑、及肋间横梁吊装完成后进行二期砼的施工。

3.2.6吊杆及横梁安装

（1）安装程序：吊杆的安装→横梁的安装→吊杆的张拉

（2）横梁及吊杆的安装顺序：吊杆及横梁1、1’→吊杆及横梁2、2’→吊杆及横梁3、3’→吊杆及横梁4、4’→吊杆及横梁5、5’→吊杆及横梁6、6’→吊杆及横梁7、7→吊杆及横梁8、8’。

（3）吊杆和横梁的安装

1）吊杆的安装

利用手锤、钻子、纱头对吊杆及横梁孔道的清理，清理孔道、垫板的垃圾、油污、混凝土。

①拆开吊杆两端锚头包装，检查整根吊杆螺纹部分与螺母配合时候旋入自由。吊杆下端的螺母旋出，待用，上端与连接头在桥面连接好。②吊装钢丝绳依次穿过螺母、矫正装置、拱肋预埋管下到桥面与连接头连接，钢丝绳的另外一端连接吊车的吊钩（或者卷扬机）。用吊车把吊杆吊起，从钢管拱预埋管自下而上穿入，尽可能置于预埋管的中心，及时摆正吊杆索的位置以防吊杆索刮碰损伤。吊杆露出上端锚头后，旋上端锚头螺母并拧紧。③吊带捆绑下端吊杆索体合适的位置，吊车吊起后把下锚头对准梁端预埋管自上而下穿入，吊杆索尽可能置于预埋管的中心，摆正吊杆索的位置以防吊杆索外层PE与预埋管口刮碰损伤。

2）横梁的安装

①吊杆横梁安装

吊装横梁前，将跑车距离调整为2m左右，将双点合并为单吊点。在横梁上预埋吊环或者采用捆绑方式吊装，若采用捆绑吊装，则需在横梁两端增设保护绳，防止吊装时捆绑绳滑移。横梁由驳船运至相应编号的吊杆下方，将驳船临时锚固之后，起吊至吊杆下方，将吊杆穿入横梁预设的吊杆孔中，最后将横梁起吊至预定标高，锁紧吊杆螺母，最后再松掉吊点。

②吊杆的张拉：吊杆安装后吊杆露出下端锚头后，安装矫正装置，旋下端锚头螺母并拧紧。

③小纵梁及立柱横梁的施工

A、小纵梁的安装方法及顺序

吊杆横梁间小纵梁的安装采用吊车配合，缆索吊起吊，手拉葫芦调节，调节到位置后定位点焊。然后在整体焊接。

小纵梁的吊装顺序依旧采用横梁吊装均匀加载的方法，从主桥两端上下游拱间均匀向桥中安装，安装过程中不能单侧拱边的小纵梁连续安装。

B、主拱立柱横梁的安装

立柱横梁采用吊车配合缆索吊吊装就位，然后调节尺寸及位置在进行焊接。安装顺序可依现场情况而定。

4结束语

梁吊装的节段划分、发运节段是安全运输的关键，而拱肋预拼可以很好地控制桥梁的成桥线形、端口几何形状和拱肋的尺寸精度、接口间隙及相邻接口的精确匹配，是必不可少的一个关键程序。节段现场焊接及拱肋吊装合拢后，对钢拱肋内外表面环焊缝、支墩部位及破损部位的补涂施工，是无支架缆索吊装施工质量得到保证的重要环节，是施工连续和安全可靠实施的保证。同时，支架缆索吊装施工方案具有拼装和拆卸速度快、成本低、安全可靠等优点，值得类似工程借鉴。