蘇南大運河系桿拱橋簡支浮運安裝施工方法

楊文宏

1 工程概況

S241省道丹陽大泊—珥陵段大運河橋，跨越京杭大運河，橋位處河寬60 m，本橋主橋為1 m×100 m鋼管混凝土系桿拱，設計荷載為公路Ⅰ級，按一級公路標準設計，雙幅橋布置，單幅橋寬16.55 m，凈寬12.75 m。京杭大運河為丹陽境內主航道，河道運輸量大，在整個施工期間仍要保證京杭運河水域的正常通航。因受通航要求影響，主橋系桿拱安裝采用“簡支浮運工藝”進行安裝施工。整個安裝過程快速、安全、準確，減少了對航道的影響，取得了明顯的社會效益。

2 工法特點

系桿拱橋自重通過四個拱腳傳至運輸小車，運輸小車通過水平牽引將系桿橋拖上浮運平臺，再運至河對岸，橫移到橋位處，達到快速安裝系桿拱橋的目的。具有以下特點:1)封航時間短。每單幅橋整體安裝占用封航時間短，每次安裝分系桿拱上浮運平臺、系桿拱縱移過河、系桿拱下浮運平臺三大步驟，基本可在3 h～4 h完成過河安裝。2)安全性高。浮運平臺可通過抽、注水量的方法調節高度，讓運輸小車安全上船。浮運過河時，系桿拱與浮運平臺縱向兩點臨時固結，避免平臺縱向擺動。浮運平臺前后設置“八字錨”控制系桿拱軸線位置，讓平臺順利到達對岸精確就位。單幅橋兩榀拱肋整體安裝，既加快了安裝進度，又為安裝就位后系桿拱橋的整體安全性提供了有力保障。3)不中斷水上通航。因運河水上交通繁忙，系桿拱橋過河前將混凝土部分鋼筋、模板在岸上安裝完畢，無需水中搭設支架，減少水上施工作業量，避免水上通航中斷。

3 工藝原理

系桿拱整體簡支浮運安裝工藝原理:系桿拱豎向重力通過拱腳傳至浮運平臺和岸上平臺，系桿拱浮運過河時，一端拱腳與浮運平臺臨時固結，形成一個固定支點，另一端拱腳通過運輸小車在岸上平臺滾動前進，形成一個活動支點。通過在河對岸施加水平力牽引浮運平臺，使得系桿拱縱移過河。整個拖拉安裝過程中，系桿拱結構始終處于簡支受力狀態。

4 施工工藝流程及操作要點

4.1 施工工藝流程

主橋系桿拱落架→浮運平臺壓水調平→浮運平臺與一側岸上平臺對接→調整浮運平臺內壓水量，使平臺外側高于內側對接位置，呈上翹狀態→系桿拱上浮運平臺，并抽出浮運平臺內壓水量以置換系桿拱重量→系桿拱與浮運平臺臨時固結→壓水調平浮運平臺，解除浮運平臺與岸上平臺連接→系桿拱縱向浮運過河安裝→浮運平臺壓水調平→浮運平臺與另一側岸上平臺對接→調整浮運平臺內壓水量，使平臺外側高于內側對接位置，呈上翹狀態→解除系桿拱與浮運平臺臨時固結→系桿拱下浮運平臺，并壓注浮運平臺內壓水量以置換系桿拱重量→系桿拱縱移就位，與兩側岸上平臺臨時固定→浮運平臺與岸上平臺解除連接，停靠到預定位置。

4.2 操作要點

1)水位變化。浮運安裝因需要調整浮運平臺標高使之與岸上平臺對接，因此拖拉前必須搜集大量該水域相應時間段的水位數據，確保過河時水位的變化能滿足浮運平臺自身標高調整的要求。2)整體性。單幅橋兩榀拱肋鋼管在陸上拼裝完畢后，及時將兩榀拱肋用風撐焊接形成空間整體結構，并在系桿部位安裝5個臨時中橫梁(分別處于系桿拱兩端拱腳、1/2點、1/4點和3/4點)，2道水平剪刀撐，3道垂直剪刀撐，避免牽引過河過程中，兩榀系桿拱錯位變形。3)同步性。系桿拱橋在浮運過河時，河對岸施加的牽引力需均勻同步，避免兩榀拱肋產生較大扭矩。4)簡支受力。系桿拱上、下浮運平臺時，調整浮運平臺壓水量，使浮運平臺外側略高于內側接頭位置呈上翹形態，確保上、下浮運平臺過程中臨時鋼棧橋(浮運平臺)始終簡支受力。5)重量置換。系桿拱在上、下浮運平臺過程中，浮運平臺所受荷載相應發生變化，為確保浮運平臺平穩、無傾覆，需對平臺內壓水量進行調整，通過抽注水置換浮運平臺荷載變化量。6)系桿拱與浮運平臺臨時固結。系桿拱縱向浮運過河前，系桿拱與浮運平臺之間縱向兩點臨時固結，使之形成一個整體，避免在縱移時系桿拱與浮運平臺發生相對位移，也同時避免船舶縱向擺動，防止平臺失穩、傾覆(見圖1)。7)控制系桿拱縱向偏位。系桿拱縱向浮運過河時，為控制軸線偏位，通過兩岸“八字錨”不停校正系桿拱軸線位置，使之始終保持在準確位置左右，直至浮運過河結束(見圖2)。

表1 浮運平臺質量控制標準

5 質量控制

1)浮運平臺質量控制標準見表1。

2)牽引系統質量要求。a.主牽引力大小按小車承重0.2倍考慮。b.卷揚機地錨需設置牢靠，且地錨所受允許拉拔力應大于牽引力(30 t)。c.浮運平臺滿足水位變化要求。

3)質量保證措施。a.浮運平臺縱移過河前先進行壓注水及試拖拉試驗，確保正式拖拉一次性成功。b.系桿拱上下浮運平臺時，安排專人觀測平臺內抽水或注水置換量，力求與浮運平臺荷載變化量一致。c.系桿拱上浮運平臺后，立即將系桿拱與浮運平臺臨時固結，防止浮運平臺拖拉過程中前傾或后翹。d.實時觀測系桿拱前進時軸線偏位，并及時調整對正。e.做好安全保障措施。

6 結語

本工法較好地解決了在短暫封航的條件下，水上安裝大噸位系桿拱橋的施工問題，與浮吊安裝法相比，封航時間短、安全性高、有很強的實用價值。