談鋼箱提籃拱橋拱肋架設施工技術

陳衛華

(北京鐵研建設監理有限責任公司，北京　102600)

談鋼箱提籃拱橋拱肋架設施工技術

陳衛華

(北京鐵研建設監理有限責任公司，北京102600)

摘要:以新建南廣鐵路西江特大橋為例，從拱肋節段制造、預埋段安裝等方面，闡述了橋梁拱肋拼裝架設中采取的控制措施，探討了跨中合龍施工中的技術要點，并對無支架纜索吊裝施工進行了分析，確保該橋的成橋線形及受力滿足設計要求。

關鍵詞:拱肋，合龍施工，纜索吊裝

1　工程概況

新建南廣鐵路肇慶西江特大橋主橋采用主跨450 m中承式鋼箱提籃拱橋，拱肋為變高度鋼箱結構;拱肋安裝采用320 t纜索吊機節段懸臂拼裝、跨中合龍施工方案，其拱肋合龍施工過程中遇到拱肋剛度大、橫向扭轉調整難、扣錨索對拱肋標高調節力度有限、合龍口臨時鎖定施工難度大、合龍點多等技術難題。經過現場監控測量和理論計算分析，采用對拱肋合龍口提前配切、利用扣錨索對合龍口坐標進行精確調整、連續精確測量合龍口尺寸并對合龍段進行配切、利用碼板進行合龍口臨時鎖定等措施實現了拱肋跨中高精度合龍。

施工過程中，考慮到纜索吊機工作范圍的限制，拱肋起始四個節段采用500 t浮吊安裝，其余節段均采用纜索吊機安裝完成。由于拱肋單個節段重量大，拱肋除合龍段節段采用雙榀起吊外，其余節段均采用單榀起吊，為了保證拱肋安裝過程中結構的受力安全要求，并節約工期，拱肋安裝采用兩岸對稱、上游超前下游兩個節段安裝，直至全部節段安裝完成，最后進行跨中合龍段安裝，西江特大橋主橋布置見圖1。

圖1　西江特大橋主橋布置（單位：cm）

2　拱肋拼裝架設控制措施

為保證成橋后線形和受力與設計狀態一致，在拱肋拼裝架設過程中，采取了多項控制措施。

2.1拱肋節段制造精度控制措施

該橋拱肋采用了“6 +1”的半長線法制造工藝，在型鋼平臺上進行拱肋制造，采用空間放樣、焊接變形控制等技術，確保桿件結構的長、寬、高及對角線誤差均在±3 mm以內，使其精度滿足設計及現場施工要求。

2.2預埋段安裝定位措施

拱肋預埋段是拱肋的起始節段，埋置于拱座內，其尺寸為12 m(長)×5.1 m(寬)×15.1 m(高)。預埋段安裝精度直接關系到后續節段的安裝精度，對拱肋成橋線形起關鍵性作用。在起始節段吊裝到定位支架上后，通過設置在支架上的12臺千斤頂進行準確定位，當起始節段桿件的空間姿態滿足精度要求后與定位架焊接成整體并再次測量復核，確保起始節段準確定位。

2.3階段線形調整措施

拱肋每安裝3個節段進行一次線形精確調整，當線形滿足精度要求后進行臨時錨固并進行此狀態下的空間姿態測量(復核桿件的定位精度，當誤差超出精度要求時，重新調整，直到滿足要求)，然后進行扣、錨索分級張拉和桿件間焊接及高強螺栓連接施工，最后調索以精確調整拱肋空間線形。當架設到橫撐位置時，除進行以上調整外，利用橫撐的橫向調節功能，對拱肋進行內傾角調整，使其空間姿態進一步滿足此階段的監控計算要求。

2.4合龍施工控制措施

為了保證拱肋能夠安全、順利地合龍，在拱肋兩側節段扣、錨索張拉后，做好各項合龍準備工作，并做好合龍點的變位分析。通過調整扣索索力，將合龍點位移初步調整到位。在拱肋兩側節段拼裝后，同步精確測量兩岸拱肋的內傾角，并通過后續節段吊裝逐步調整合龍段兩側節段的內傾角，使合龍口兩側的拱肋內傾角差值在容許范圍內。在合龍段與其兩側節段間的螺紋鋼筋連接后，利用倒鏈對拉拱頂、腹板、拱底合龍口兩側的耳座，并在20 t千斤頂的輔助下，調整合龍段與其兩側節段間的豎向及橫橋向相對位置，進行精確對位，待溫度降至合龍溫度范圍內時，控制焊縫寬度，快速將合龍段與其兩側節段間的連接件臨時鎖定，完成該橋高精度無應力合龍。懸臂拼裝方案見圖2。

圖2　“纜索吊機+扣掛法”懸臂拼裝方案示意圖（單位：m）

3　跨中合龍施工要點

3.1拱肋剛度大

西江特大橋主橋拱肋為變高度鋼箱結構，拱腳至拱頂拱肋高度為15.1 m～9.1 m。拱肋為陀螺形截面，拱肋上翼緣板寬5.1 m，下翼緣板寬3.1 m，其中頂底板厚50 mm，中間水平板厚20 mm，腹板厚24 mm;為了保證各板件的局部穩定，拱肋各板在箱內采用T形肋加勁。受到拱肋的截面結構形式以及拱肋間的橫撐影響，使得拱肋的整體剛度很大，以至在外力作用下很難使得拱肋整體產生較大的變形。

3.2扣錨索對拱肋標高調整力度有限

根據施工設計，在拱肋吊裝過程中，拱肋每個節段設置兩束扣錨索，且采用一次張拉到位;拱肋安裝至合龍段兩側節段后，只能通過張拉合龍段兩側節段上的2束扣錨索對合龍口進行調整，調節力度有限。

3.3合龍口臨時鎖定施工難度大

受溫度變化影響，拱肋將產生較大的收縮和膨脹變形，使得合龍口的尺寸變化較大;在合龍段精確對位完成后，需要在合龍時間和合龍溫度內將合龍口臨時鎖定，以消除合龍口在溫差作用下的變形，此項工序現場施工難度大。

3.4合龍精度要求高

經過設計、監控和施工單位的充分討論，認為只有實現精確合龍，才能保證拱肋的整體線形，因此在合龍口坐標控制上，順橋向要求與設計坐標相差不大于20 mm，橫橋向和豎向要求與設計坐標相差不大于10 mm，兩側對應拱肋相對坐標在橫向和豎向上要求均不大于5 mm，且焊縫要求不大于20 mm。

4　無支架纜索吊裝

施工中主要臨時設施包括纜索吊裝系統、臨時索斜拉扣掛系統、側向纜風系統等。纜索吊裝系統主要承擔安裝節段的起吊和空中運輸，一般采用固定式索塔，塔頂布置雙組纜索，每組纜索具備獨立工作能力，雙組聯合吊裝提高起吊能力。塔頂索鞍可根據吊裝需要采用固定式或橫向移動式，橫移式能夠有效拓展纜索吊機橫向起吊范圍和起吊能力，靈活性較強，具有明顯的技術經濟優勢。纜索吊機承載索一般采用密封式鋼絲索，提高承載能力和使用耐久性;臨時塔架一般采用萬能桿件，當索塔承高度較高、荷載較大時，可采用鋼管或鋼管與桿件的組合，形成組合式索塔，以提高技術經濟性。為提高纜索吊裝系統中多臺起重或牽引卷揚機操作的同步性和微量調整，部分工程已經開始應用PLC技術和視頻、索力監控技術，同時纜索吊裝系統安全性也得到很大提高。

臨時斜拉索扣掛系統一般采用預應力鋼絞線扣掛體系，為懸臂拼裝過程中的拱節段提供彈性支承，保證節段在施工階段的臨時穩定和空間位置滿足要求。扣掛體系主要由扣索塔架、扣索、錨索、扣點、錨碇、扣錨索調整裝置等組成。其中扣索塔架作為主要承載結構，一般利用纜索吊裝系統中塔架，實現“吊塔、扣塔合一”。其中的吊裝系統布置在塔架頂部，扣掛系統布置在其下方，兩部分之間的塔架可通過鉸接方式進行連接，以減少塔架索錨固區的變形和位移;也可將索塔架底部與基礎間進行固結，同時增加塔架上部前后索錨固系統，以加強塔頂位移控制。扣錨索支承塔也可根據需要單獨設置，一般采用萬能桿件進行拼裝，塔架錨固區采用型鋼結構，根據扣索、后錨索的布置方式、索力大小以及張拉要求進行單獨設計。

扣索和后錨索采用高強度低松弛鋼絞線。扣錨索均應設置防振措施。

扣錨索張拉采用千斤頂，按對稱、均衡、分級加載的方式在塔架上進行，保持塔架偏移量處于控制范圍之內。側向纜風索根據地形進行布置，目的是為拱肋節段提供橫向穩定支撐，提高結構施工階段的橫向穩定性。

5　結語

新建南廣鐵路西江特大橋鋼箱提籃拱架設采用“纜索吊機+扣掛法”懸臂拼裝方案，該橋拱肋拼裝、架設線形精度要求高，為了配合拱肋拼裝、架設，確保該橋最終成橋線形及內力符合設計要求，采用扣纜塔合建的纜索吊機方案，并研制了吊耳、扣索扣點、錨索錨點、臨時連接件等輔助結構臨時設施。在拱肋的制造、拼裝及架設階段，采取了多項線形調整控制措施，合龍過程中則采取扣索索力調整合龍溫度控制等多項措施。

參考文獻:

［1］汪芳進.新建南廣鐵路西江特大橋鋼箱提籃拱架設方案比選［J］.橋梁建設，2013，3( 6) :5-7.

［2］劉中奇.大跨徑鋼箱提籃拱橋施工控制技術［J］.公路工程，2009( 3) :90-91.

［3］卿三惠.高速鐵路施工技術(橋梁分冊)［M］.北京:中國鐵道出版社，2013.

Discussion on the construction technology of steel box basket arch bridge arch rib erection

Chen Weihua
( Beijing Tieyan Construction Supervision Limited Liability Company，Beijing 102600，China)

Abstract:Taking the new south Canton railway Xijiang super bridge as an example，from the arch rib section manufacture，embedded section installation and other aspects，this paper elaborated the used control measures in bridge arch rib assembled erection，discussed the technical key points in mid-span closure construction，and analyzed the non-bracket cable hoisting construction，ensured the bridging linear and force of bridge meet the design requirements.

Key words:arch rib，final closure construction，cable hoisting

作者簡介:陳衛華(1980-)，男，工程師

收稿日期:2015-11-26

文章編號:1009-6825( 2016) 04-0182-02

中圖分類號:U445

文獻標識碼:A