六律邕江特大橋臨時系桿安裝施工技術探討

趙艷納 何俊輝 謝雨珊

摘要：文章結合六律邕江特大橋的設計特點，通過從拱肋下掛多道自主研發的橫梁系統，并在橫梁上設置定位滑輪、轉向滑輪、孔口防刮裝置等對臨時系桿安裝進行防護，從而形成成套的臨時系桿安裝施工方法和系桿安裝防護技術，成功將永久系桿材料轉換為臨時系桿，確保項目的順利實施。

關鍵詞：拱橋;臨時系桿;安裝;防護

中圖分類號：U445.4文獻標識碼：A DOI： 10. 13282/j. cnki. wccst.2019. 12. 033

文章編號：1673 - 4874（2019）12 - 0119 - 04

0 引言

鋼管混凝土系桿拱橋通過張拉系桿來平衡主拱所產生的大部分水平推力，大大降低了拱橋下部與基礎的工程量與造價[1]，具有強度大、自重輕、抗變形能力強、造型美觀的特點，在我國尤其是在廣西發展較為迅速。鋼管混凝土系桿拱橋格子梁合攏前，永久系桿不具備安裝條件，但又需要提供跨中方向的對拉力確保拱座穩定，在永久系桿安裝并施加預應力前，必須先設置臨時系桿平衡施工各階段作用在墩身的不平衡水平推力[2]。因此永久系桿安裝是鋼管混凝土系桿拱橋的難點工作之一。本文結合六律邕江特大橋的設計特點，采取創新方法，避免了傳統施工方法的不足，迅速、高效地將永久系桿轉化為臨時系桿。

1 工程概況

六律邕江特大橋為主跨265 m鋼管混凝土下承式系桿拱橋，拱軸線采用懸鏈線，計算高度為58. 89 m，矢跨比為1/4.4。跨徑組合為：4x 30 m（小箱梁）+280 m（鋼管混凝土系桿拱橋）+3x 30 m（小箱梁）。本橋設計將系桿N1～N6、N19～N24作為臨時系桿，待橋面格子梁安裝完成后，將系桿N2～N5、N20～N23轉換為永久系桿，系桿N1、N6、N19、N24轉換為備用系桿，這種設計方案與傳統系桿拱橋存在一定差別，即施工時需要將永久系桿材料作為臨時系桿，加之主橋跨度大、系桿安裝難度大、工藝復雜、系桿張拉精確控制難，因此系桿施工是整個橋梁施工的重難點工序，也是制約本項目順利實施的關鍵。

2 臨時系桿施工存在問題及技術難點

2.1 臨時系桿施工存在的問題

（1）主橋臨時張拉后撓度仍達1.2m，在空間位置上與格子梁沖突，阻礙格子梁安裝;

（2）采用永久系桿材料作為臨時系桿，若采用傳統形式將臨時系桿從河床拖拉過河，會造成臨時系桿外PE層損傷;

（3）系桿自重大、安裝時垂度大，成品系桿長度不足，無法安裝千斤頂進行張拉。

2.2 臨時系桿安裝技術難點

（1）跨徑大，采用傳統工藝安裝臨時系桿，則系桿露出拱座預埋孔工作長度不足，系桿無法進行張拉;

（2）跨徑大，若采用傳統工藝，臨時系桿張拉后撓度仍達1.2m，與格子梁安裝沖突;

（3）臨時系桿通過轉換設置為永久系桿和備用系桿的系桿拱橋，臨時系桿安裝環境復雜，系桿保護難度大;

（4）系桿張拉需根據現場實體施工情況進行，張拉工序繁瑣。

3 臨時系桿安裝施工技術

針對項目特點和難點，項目組通過從拱肋下掛多道臨時橫梁系統，減小臨時系桿張拉后撓度，避免其與格子梁安裝在空間上出現沖突，并設置定位滑輪、轉向滑輪、孔口防刮裝置等對臨時系桿安裝進行防護，防止臨時系桿安裝過程中外PE層受損，優質高效地完成臨時系桿安裝施工。

3.1 材料與設備

系桿安裝主要設備詳見表1。

3.2臨時系桿安裝施工方法

3.2.1總體施工方法

在拱肋用鋼絲繩懸掛12道橫梁系統，減小臨時系桿跨度;南寧岸索盤放索，柳州岸卷揚機牽引安裝系桿。示意圖見圖1。臨時系桿安裝工藝流程詳見圖2。

3.2.2橫梁系統加工

（1）項目自己研發、加工橫梁系統，具體構造見圖3。

（2）橫梁系統加工工序：防刮輪定制;構件機床精確下料;現場焊接組拼。

3.2.3 橫梁系統轉船

為避免掛籃高空作業，將橫梁系統用固定鋼絲繩按設計間距連接，按安裝次序梳理整齊，轉移至施工船，后期通過預緊固定鋼絲繩可達到固定橫梁系統的效果。

3.2.4 橫梁系統安裝

行船至“設計橫梁位置”正下方處，用工作索逐根安裝橫梁系統，將下掛鋼絲繩上端吊到指定標高后，用繩卡固定于拱肋處。

3.2.5 橫梁系統標高調整

橫梁系統安裝標高主要影響因素有：格子梁安裝標高、橫梁懸掛鋼絲繩松弛長度及懸掛鋼絲繩伸長量等。主要計算方法如下：

（1）格子梁安裝標高

格子梁安裝標高考慮成橋設計標高、橋面經驗預抬值、格子梁及橋面板等橋梁自重荷載下拱肋撓度及吊桿伸長量、二期恒載作用等，并由監控單位根據以上因素計算后給出，設定格子梁安裝標高為HL。

（2）橫梁懸掛鋼絲繩松弛長度

鋼絲繩在自重作用下并不足以繃直，呈現為彎曲形態。我們將其由自然下垂狀態到完全繃直狀態的長度差稱為“鋼絲繩松弛長度”。根據現場統計，鋼絲繩自然下垂狀態時可按每米0.6 rrrn的松弛長度計算，即ls1=0. 006×Lz，其中ls為鋼絲繩松弛長度，Lz為鋼絲繩自然下垂長度。

（3）鋼絲繩伸長量

鋼絲繩伸長量是指在橫梁自重、鋼絲繩自重、系桿重量及系桿張拉后豎向分力等力作用下的鋼絲繩伸長量，其計算方法見式（1）。

3.2.6 橫梁系統標高觀測

采用水準儀進行橫梁標高觀測，操作方法為：確定對應樁號處橫梁設計標高一通過拱座處水準點，調整水準儀十字絲至觀測橫梁設計標高一利用十字絲標高調整橫梁標高。

3.2.7 牽引繩架設

工作索吊起牽引繩，將其從拱肋處下掛鋼絲繩之間穿過，從柳州岸通過各橫梁系統上方，到達南寧岸側。

3.2.8 臨時系桿安裝

（1）總體布置：在南寧岸拱座橫梁系統上方放置系桿索盤，于柳州岸、南寧岸拱座后方設置卷揚機，作為系桿牽引動力。

（2）安裝過程：把系桿牽引頭與卷揚機牽引繩連接，在柳州岸啟動卷揚機，同時南寧岸索盤放索，緩緩向柳州岸牽引索體穿過此岸的拱座預留孔道并錨固;南寧岸繼續放索至全部完成，用南寧岸側卷揚機將系桿穿過南寧岸側拱座預留孔，安裝南寧岸側錨具及夾片，完成單根系桿安裝。

（3）臨時系桿牽引連接：系桿通過牽引頭與牽引鋼絲繩連接，牽引頭為一根一端開孔且比系桿鋼絞線束斷面略小的鋼棒。首先將外圈以內的鋼絞線切短約10 cm，然后將牽引頭無孔一端直接插入，將外層鋼絞線焊接在牽引頭上，再用PE材料熱熔包裹起來即可。

3.3 系桿安裝防護方法

（1）系桿放索架：為使系桿順利從索盤放出，現場采用鋼板、鋼管、滑輪及型鋼加工放索架。放索架中軸可套入索盤內孔，底板可隨索盤繞放索架中軸轉動。

（2）定位滑輪：橫梁系統上安裝定位滑輪，防止系桿外PE層被橫梁棱角刮傷，同時起到定位作用。

（3）限位裝置：為防止系桿在牽引安裝過程中出現跳動，與鋼絲繩、耳座等產生摩擦刮傷PE層，在耳座兩端焊接限位裝置。限位裝置由圓鋼及外套空心管組成，外套管可繞圓鋼轉動。

（4）轉向滑輪：為防止系桿轉彎時與周圍構筑物碰撞及出現轉彎半徑過小導致PE層開裂現象，在系桿放索架與系桿安裝軸線間設置轉向滑輪，使系桿從放索架順利過渡至安裝位置。

（5）孔口防刮輪：系桿正式安裝前，對預埋孔進行打磨，并在孔口安裝防刮裝置。

4 施工效果

項目通過系桿施工方案研究、比選、優化，采用本項施工技術保質保量完成了系桿施工，且在質量、進度、安全等方面取得良好的效益，主要體現在以下幾點：

（1）通過先設置12道橫梁系統，再進行臨時系桿安裝張拉，成功避免格子梁安裝與臨時系桿在空間位置上的沖突，為格子梁順利吊裝合攏掃除障礙。

（2）通過系列系桿安裝防刮措施，臨時系桿安裝保護到位，外PE層完好無損，成功將永久系桿材料作為臨時系桿。

（3）采用該工藝機械人員投入合理，且采用永久系桿材料作為臨時系桿（即臨時系桿通過體系轉換為永久系桿），同時可節省格子梁安裝過程中臨時系桿調整損失的工期，施工時間大大縮短，取得了良好的經濟效益。

5 結語

針對本橋設計的特點，采用創新的方法，有效規避了傳統系桿安裝存在的不足，此類技術可適用于采用永久系桿材料作為臨時系桿的大跨徑系桿拱橋臨時系桿架空安裝施工，也可用于有撓度限制、臨時系桿保護要求的中小跨徑系桿拱橋系桿安裝施工。希望本文的一些工藝和技術能對類似工程提供參考。

參考文獻

[1]李世振，劉永清，王寧.鋼管混凝土拱橋研究分析[J].商品與質量，2016（42）：403.

[2]陳光輝.多跨連續長系桿拱橋臨時系桿設計及施工[J].橋隧工程，2014（7）：1 56—1 59.

作者簡介：趙艷納（1982-），工程師，主要從事高速公路建設管理工作;

何俊輝（1981-），工程師，主要從事高速公路建設管理工作;

謝雨珊（1976-），高級工程師，碩士，主要從事高速公路建設管理工作。