某城際鐵路特大橋鋼管拱安裝工藝選擇

郭春蕾

中交第三航務工程局有限公司 上海 200940

1 工程概況

本文討論工程為川內某新建城際鐵路，有砟軌道的雙線客運專線，設計時速為250km/h，最大坡度為一般20‰，線間距為4．6m，設計使用年限為100年。標段全長27．807km，其中路基長11．618km；橋梁長14．908km，其中特大橋13101延長米/9座；隧道及明洞長1．281km；新建站場3座。

1.1 標段橋梁簡介

標段內橋梁總長度14．91km，其中特大橋13101延長米/9座，大橋3161延長米/12座，中橋136延長米/2座，框構橋1930．19頂平米/6座。橋梁結構形式多樣，標段范圍內主要上部結構如下，簡支箱梁的預制架設429孔，32m雙線簡支箱梁371孔，24m雙線簡支箱梁23孔，32m單線簡支箱梁35孔。上部特殊結構為(70+3×144+70)m連續梁拱1聯、(50+100+50)m連續梁2聯、(44+80+44)m連續梁1聯、(48+80+48)m連續梁2聯、(44+3×80+44)m連續梁1聯、(40+64+40)m連續梁1聯、(36+64+36)m連續梁2聯、(32+3×48+32)m連續梁1聯、（16+2×24+16）m剛構1聯、（2×64）m剛構1聯、（4×33）m道岔連續梁3聯。本合同第三章橋梁占合同總造價51．78%，橋梁上部結構占橋梁部分造價比例為31．92%，因此做好橋梁上部部分造價控制對本工程總體投資總成本的控制具有重要意義。

本文以本工程中一跨江公鐵兩用大橋連續梁鋼管拱為例進行比較研究，上部結構為跨徑組合為 (70+3×144+70)m連續梁鋼管拱。

1.2 上部結構主要構件

設計主跨具備通航能力采用（70+3×144+70）m預應力混凝土連續梁-鋼管混凝土拱組合。由鋼管拱及混凝土橋面板組成。鋼管拱主要由拱肋、拱肋橫撐和吊桿組成。主梁采用單箱雙室變高度箱形的混泥土預制梁。

橋跨總體布置詳見附圖1，主跨結構示意圖。

1.2 .1梁體

主橋梁部共分為127個塊體，采用單箱雙室截面，兩邊腹板為直腹板。箱梁主墩支點處最高為8．5m，端支點、中跨中處梁高為3．8m，主墩處梁高8．5m，等高段長8m，單個主跨跨中(梁高3．8m)等高段長20m，單個邊跨等高段長8m，變高梁段梁底曲線為2次拋物線，變高梁段長290m。0#塊長18．0m，1#節段為3．0m；2#節段為 3．5m；3#節段為4．0m；4#～13#節段為10×4．25m；14#～15#節段為4．5m；a15#節段為邊跨合龍段，長度為4．3m；16#節段為中跨、邊中跨合龍段，長度為2．0m；其中主跨部分的3#、5#、7#、9#、11#、13#、15#節段上設置吊桿張拉槽[1]。

主梁頂板寬度為16．5m外，箱梁底板寬13．7m，底板厚度由中跨3．8m梁高處的48cm漸變至中支點附近處120cm，0#塊橫隔板處為250cm。箱梁腹板厚度分別為40cm、57cm和70cm。

主梁共布置橫隔板6道，具體位置如下：梁的兩端各設厚135cm的橫隔板一道；每個主墩主梁0#塊中部各設置250cm厚橫隔板一道，所有橫隔板均設置過人孔。

1.2 .2拱肋

拱軸線立面投影采用二次拋物線，主跨拱肋中心計算跨度144m，矢跨比1/4，矢高36m；邊跨拱肋中心計算跨度144m，矢跨比1/5，矢高28．8m。

每片拱肋由4-?1000mm鋼管+C50微膨脹混凝土組成，由橫向平聯板、豎向腹桿連接成為鋼管混凝土桁架，其中橫向平聯板之間亦灌注C50微膨脹混凝土。主拱每片拱肋鋼管豎向外間距為3．3m-5．2m，兩片拱肋中心距 14．8m。

全橋主拱拱肋共上下兩側共12道“K”字撐，橫撐鋼管規格為?800mm×12mm；斜撐鋼管采用?600mm×14mm鋼管；豎腹桿規格為700×400mm矩形桿，壁厚分22mm。每處邊拱拱肋設6道“K”字撐，橫撐鋼管規格為?1100mm×20mm；斜撐鋼管采用?850mm×18mm鋼管。

1.2 .3吊桿索

吊桿索采用整束擠壓式鋼絞線拉索體系，抗拉標準強度1860MPa，布設間距8．5m。主跨吊桿索各錨固點主梁箱內分別設置1．5m高橫梁(含頂板厚)1道，每孔主跨設置14道，全梁共計42道。吊桿均采用擠壓索，規格為GJ15-27整束。吊桿采用拱上張拉、箱梁挑臂牛腿上錨固，且需滿足后期可查、可調及可換要求。

圖1 主跨結構示意圖

2 造價組成

表1 鋼管拱制作安裝價格計算表

2.1 鋼管拱施工造價構成

鋼拱（含拱肋、橫撐、斜撐、吊桿及拱肋檢修梯）材料采購，制作、安裝。本文所述綜合單價包括鋼拱材料采購、制作、試拼、防腐涂裝、焊接工藝評定、制作廠內預拼裝、運輸、鋼拱安裝、吊桿制作安裝張拉錨固、鋼拱安裝所需臨時性工程的搭拆、安全防護、檢測、施工檢測、專家評審、會務、安全生產投入等以及為完成上述內容所應采取的一切施工措施和附屬工作

主要工程量為， Q345qD鋼管1457噸；C50微膨脹砼，甲供，泵車到鋼管拱的甭管材料由甲方提供；吊桿61．8噸；吊桿錨固84套[2]。

2.2 鋼管拱制作安裝工作內容

鋼管拱制作安裝工作內容如下：

（1）完成鋼管拱肋及橫撐、腹板、拱座、吊扣系統、拱肋弦管接頭、通道及各類鋼構件的架設（包括合攏段）；

（2）完成鋼管拱架設完成后的涂裝修補及最后一道工地面漆涂裝；

（3）完成本標段工地吊裝、焊接，該部分的試驗檢測；

（4）完成吊桿安裝及張拉工作；

（5）完成鋼管拱內混凝土灌注工作；

（6）完成其它約定的輔助和服務工作。

3 兩種安裝方案造價對比

本跨連續梁為（70+3×144+70）m其中鋼管拱鋼管重量1457t，重量大、體積大，主跨通航水體，兼有水上作業、高空作業、起重吊裝，安裝在本項目原圖紙施工組織設計建議采用豎轉法施工，項目實施性施工組織設計中將鋼管拱的施工方法選用豎轉法和支架法分別驗算并進行了造價分析對比。

3.1 豎轉法施工工藝

鋼管拱豎轉按照先主拱后邊拱的順序施工：

主拱鋼管拱豎轉施工步驟：豎轉前準備工作→62#墩半跨預張拉、啟動及脫架(靜置24小時結構觀察)→63#墩半跨預張拉、啟動及脫架(靜置24小時結構觀察)→62#墩半跨轉體到位→63#墩半跨轉體到位→62#—63#墩跨調整線形→合攏。

邊拱鋼管拱豎轉施工步驟：豎轉前準備工作→61#墩(64#墩)半跨預張拉、啟動及脫架(靜置24小時結構觀察)→62#墩(63#墩)半跨預張拉、啟動及脫架(靜置24小時結構觀察)→61#墩(64#墩)半跨轉體到位→62#墩(63#墩)半跨轉體到位→61#—62#墩(63#—64#墩)跨調整線形→合攏。

鋼管拱拼裝采用豎轉法施工工藝，設計工期117天。

3.2 支架法施工工藝

鋼管拱支架法順序施工：

搭設臨時支架，拱肋制造合格→拱肋成品運輸→拱肋節段拼裝→拱肋節段吊裝，拱肋吊裝工藝→拱肋節段焊接→澆筑混凝土→安裝吊桿→噴涂油漆→拆除支架等輔助設施。

鋼管拱拼裝采用支架法施工工藝，設計工期109天。

3.3 兩方案費用對比

將鋼管拱制作費用、豎轉法安裝、支架法方案的價格對比計算，為簡便計算安全生產費、鋼管拱制作和安裝的增值稅暫不考慮。如表1 鋼管拱制作安裝價格計算表所示：

經對比計算，鋼管拱采用豎轉法施工工期為117天，安裝制作安裝費用為19845586元；鋼管拱采用支架法施工工期為109天，安裝制作安裝費用為16643100元，經比較工期減少8天，直接費用減少3202486元。支架法安裝減少了鋼結構起重吊裝，更為簡便，減少施工過程中風險，通過與設計院積極溝通、經第三方驗算通過后，實際施工過程中將安裝工藝由豎轉法變更為支架法[3]。

4 結語

（1）造價，鋼管拱安裝采用支架法相比較豎轉法降低造價16%，在設計和施工中應對其可能優化。

（2）工期，從本項目的鋼管拱安裝比較可知，支架法安裝有明顯工期優勢。

（3）施工安全生產，鋼管拱豎轉法安裝涉及起重吊裝作業、高空作業，屬于總承包合同中約定的“危險性較大的分部、分項工程”需要編制專項施工方案并進行安全檢算。采用支架法安裝則需要驗算支架穩定性，避免了減輕了施工過程中的安全風險。

（4）鋼管拱采用支架法安裝工期短，造價低、施工快捷，值得進一步推廣。