大跨度大噸位提籃式鋼箱拱整體提升安裝技術

胡平生

一、工程概況

鳳凰三橋主橋全長5 1 0 m，為（40+61+308+61+40）m中承式無推力鋼箱系桿拱橋。主跨249.5 m，矢高68.44 m，矢跨比1/4.5，拱軸線采用m=1.25的懸鏈線，主拱肋按1/5角度橫橋向內傾，拱頂處拱肋間跨為19.1 m。鋼箱拱總重量達4690t，提升高度約30m。

主橋跨越下橫瀝水道，為一級航道，航道繁忙，河面寬約400 m。水深2～12m，最大流速約0.6m/s，河水受潮水影響，具半日潮、潮時潮差不等的特點，最大潮差約2.0m。

二、施工方案比選

1.纜索吊扣掛施工法。即工廠制造預拼好各節(jié)段鋼箱拱，利用纜索吊機扣索塔依次吊裝節(jié)段鋼箱拱，直至合龍。

2.整體提升法。主橋鋼拱肋在工廠匹配組拼，然后將單元件運輸至預拼場，采用支架低位組拼成型，整體滑移上船、浮運、利用提升架液壓整體垂直提升完成拱肋安裝。

由于選址處地質條件較差，淤泥層較厚，不利于纜索吊機錨碇施工；橋址位于珠三角臺風多發(fā)地區(qū)，拱肋架設工期較長（至少9個月），根據(jù)施工安排很難避開臺風季節(jié)，存在較大安全風險；采用纜索吊扣掛施工法較整體提升法施工工期超過至少6個月。

綜上所述，從經濟、安全、進度等方面綜合比選，整體提升方案明顯優(yōu)于纜索吊機扣掛安裝方案。

三、整體提升施工方案

1.拱肋拼裝

從鋼箱拱制造基地通過水路運輸?shù)狡囱b場，利用500t履帶吊機卸貨裝至運梁臺車，在胎架上定位后焊接組拼。安裝拱肋拼裝支架，用履帶吊對稱安裝拱肋節(jié)段，通過鞍座調節(jié)千斤頂調整拱肋線形，從支架兩端拼裝，在拱頂處合龍。

2.拱肋脫架及支架拆除

當鋼拱肋拼裝及橫撐拼裝焊接完成后，將拱肋滑靴與滑道間清理干凈，并將滑道上鋼板抹上黃油。

安裝臨時水平索，張拉至設計要求。對稱解除拱肋的豎向約束，并用吊掛銷軸使船上支架與鋼箱拱連接。拆除船上支架基礎的砂箱，使支架完全脫空，拱肋結構的重量由支架支點全部轉移到兩端頭的滑靴上。完成體系轉換后拆除其他剩余支架。

3.拱肋滑移上船浮運

拱肋上船時間主要取決于提升系統(tǒng)安裝調試完成時間以及水文、風力、雨水、雷電等氣象情況。雷雨大風天氣（風力超過六級）不應啟動上船作業(yè)。

船舶拉入拱肋下方最高水位的要求主要取決于水位能保證進入時駁船機房頂高度要低于水平索高度，要求駁船盡量靠近拱腳后再絞入；最低水位要求主要取決于水位保證進入時駁船不觸底。

拱肋上船有以下幾個工序轉換：①拱肋滑移到位→②船上支架B梁受力最大時→③拱肋重量全部轉移至船上→④滑靴脫離棧橋滑道→⑤駁船縱移10～15m→⑥拱、船、支架軟硬加固→⑦駁船拖出港區(qū)。

拱肋通過千斤頂頂推至上船位置。左、右幅軌道各布置2臺120t數(shù)控液壓千斤頂同步、連續(xù)頂推到位，15000t駁船通過絞錨精確定位，使拱肋上船落位，定位焊接完成后，駁船在漲潮時段排水抬浮，使拱肋重量轉移到駁船上，駁船縱向拉移，脫離棧橋，封航警戒浮運。

4.拱肋運輸定位提升

（1）拱肋提升支架南北岸共2個，布置于左右幅三角鋼架前斜腿的邊主梁上。每副提升支架布置8臺350t千斤頂作為提升點，每臺油缸采用31Φ15.24鋼絞線束。提升支架后錨共布置8臺200t抗拔油缸，每臺油缸采用19Φ15.24鋼絞線束。提升索布置4臺80L/min流量的液壓泵站，采用連續(xù)式的作業(yè)方式，提升速度可達3-4m/h；后錨布置2臺80L/min流量的液壓泵站，采用連續(xù)式的作業(yè)方式。

（2）提升加載及船拱分離

第一步：提升鋼箱拱加載至60%，檢查船上支架和梁的吊掛銷板有無異常，然后開始拆除作業(yè)。先拆除Φ1200主鋼管法蘭一半的螺栓，并用氧氣乙炔切割連接系鋼管。

第二步：提升鋼箱拱加載至80%，此時支架均已完成連接系鋼管切割，開始拆除Φ1200主鋼管法蘭螺栓的剩余12個中的8個。

第三步：及時通知提升操作人員，告知船上支架即將完成分解，提升鋼絞線加載至100%，確保船上支架法蘭斷連接處處于無應力狀態(tài)。拆除主鋼管剩余4個法蘭螺栓，使船上支架上下層分離。

（3）提升到位

繼續(xù)加載至船上支架與拱肋完全分離，空中滯留懸停10分鐘，檢查無誤后繼續(xù)提升至設計位置，駁船退場，繼續(xù)進行后續(xù)合龍施工作業(yè)。

5.拱肋合攏

待主拱段提升初步到位后，通過提升油缸微調拱肋安裝高程，通過臨時系桿的放張調整拱軸線形，通過提升塔結構調整拱肋安裝縱、橫向位置。精調拱肋安裝平面位置、高程和線形至滿足設計及規(guī)范要求后，利用提升塔架結構進行橫向臨時定位，然后，對拱肋合龍段兩端位移進行48小時觀測。根據(jù)測量結果，在合龍溫度（20℃）時精確測取合龍段長度，切割合龍段余量，安裝合龍段就位，焊接切割余量端縱向加勁肋板，施擰另一端縱向加勁肋高強螺栓，完成瞬時合龍，同時環(huán)縫施焊，完成箱拱合攏。

主拱段有四個合攏口，合攏順序為先合攏南岸端，再合攏北岸端。主橋鋼箱拱肋合攏之后，拆除提升架系統(tǒng)，解除臨時水平拉索，安裝橋面上方左右側各4根系桿索，按照設計要求初張拉，進入鋼梁架設安裝階段。

四、結語

本橋鋼箱拱采用整體安裝方法為同期提升噸位世界第一，提升高度也居國內同類型鋼箱拱施工前列。在施工中，鋼箱主拱肋整體拼裝、落架、整體滑移、裝船、整體浮運、整體提升吊裝等施工過程，均存在很大的施工難度。

鋼箱拱節(jié)段分小塊體工廠化制造運輸、場內組焊成整體運輸、通過提升支架整體提升到位的開發(fā)，為不具備纜索吊機施工的大型剛拱橋施工提供了有效途徑。該法在工程結構件安裝中具有廣泛的應用前景。

在施工中，鋼管拱滑移下水是關鍵，要充分考慮各種工況，要對運輸船進行加固設計并設計拱肋的支撐支架，支撐支架與拱肋一起滑移至運輸船上，并考慮支架拆除方案，保證快速合攏。本項目采用了部分支架與拱肋一起整體提升，待主橋合攏后依次拆除。