京臺高速京杭運河特大橋施工技術

章超明

摘 要：京臺高速跨韓莊運河主橋為345 m中承式鋼拱橋。本文從拱座基礎、主拱施工方案、扣索張拉、主拱合攏、主要節段吊裝工況等方面分析該拱橋的施工技術特點，從技術上保證了施工過程質量控制和安全。

關鍵詞：鋼拱橋;施工技術;扣索張拉

1 工程概況

1.1 工程簡介

京臺高速棗莊段跨韓莊運河，右幅新建為京杭運河特大橋主橋采用 68+209+68 m 中承式剛性系桿鋼箱拱橋，主跨拱肋理論計算跨徑 209 m，拱高48 m，拱軸系數m=1.5。中跨拱肋及邊拱肋均采用等截面鋼箱型（2.4×3.6 m），中跨拱肋對稱設置 5 道橫向風撐。邊跨采用變截面鋼格柵構造，主縱梁標準段為箱型斷面（2.4×3.2 m），次縱梁與橫梁均為工字型截面（橫梁梁高 2.3 m，次縱梁梁高1.2 m）。全橋主拱肋設置 16 對吊桿，吊桿縱向間隔9 m，橫橋向軸線跨距23.5 m。

1.2 整體安裝方案概況

鋼梁構件在場內制造，在鋼箱拱、邊縱梁、次縱梁、橫梁及附屬結構在廠內進行制造并試拼裝，經長江-京杭運河等水路運輸至橋位進行吊裝作業。上部結構總體采用“先拱后梁，先邊跨后中跨，邊跨橋面鋼梁散拼吊裝，中跨橋面系鋼梁整體拼裝后分節段吊裝”的施工方案。具體施工步驟如下：

（1）在15#、16#主橋墩邊人工筑島圍堰未開挖之前，15#、16#橋墩承臺搭設完畢后，分別50 t汽車吊拼裝兩側邊跨及拱肋結合段支架，支架驗收合格后方可使用;（2）拱座、邊跨1#～7#所有節段（含拱腳）采用360 t履帶吊分別吊裝以及安裝扣塔預埋板及扣塔梁下支架部分;（3）對500 t浮吊工作區域進行航道清淤，確保河道深度大于浮吊的吃水閾值2.2 m;（4）采用500 t浮吊分別吊裝扣塔支架剩余部分，安裝扣塔重力錨及拉索，扣塔支架系統經過驗收合格后方可使用;（5）采用500 t浮吊分別依次吊裝8#（B）、C、D、E、F、G段（合攏段）以及風撐，從兩端向中間逐段定位、逐段焊接，拱肋合龍，并完成拱肋吊桿掛索;（6）采用500 t浮吊分別依次吊裝跨中橋面節段9-1#～13#，并完成吊索與橋面節段的錨固，完成主跨橋面系節段吊裝，最后進行吊桿的張拉，完善橋面附屬設施施工;（7）拆除臨時結構。

2 工程重難點

首先工程跨越京杭運河，采取的先拱后橋施工方案，施工過程結構體系轉換次數多，施工組織管理及施工控制難度大。并且拱肋及大節段縱梁吊裝定位精度要求頗高，吊裝作業能力是核心要求。其次是跨中橋面系大節段自重大，橋面寬，施工中必須嚴格控制鋼梁的吊轉方向。而浮吊施工受天氣因素影響還較大;然后，施工組織難度大，線下鋼梁要按時完成，現場支架搭設要及時，吊機要按時進場，這四個方面都直接關系到吊裝作業的順利進行。最后，鋼縱梁最重的一榀為5#鋼梁約101 t及拱座節段116 t，采用360 t履帶吊時吊裝區域地基承載力務必滿足工作要求。

3 主拱方案分析

3.1 拱座工況分析

本次吊裝采用360 t履帶吊，施工時考慮工裝支架對吊裝工作的影響，在拱座吊裝完成后再進行邊跨支架的搭設。拱座在存梁區，與實際吊裝區域距離較遠，應用履帶吊之前，采用平板車轉場，再進行履帶吊工裝作業。

采用一臺360 t履帶吊機，采用回轉半徑12 m，臂長24 m，吊鉤重量按5 t，鋼絲繩重量2 t，吊耳重量1 t。由于拱座分上部拱座與下部拱座，下部拱座為HW型材組成，主要分析下部拱座單重為116 t。可知額定起吊能力;計算重量;負載率，履帶吊滿足整體吊裝要求。

在拱座吊裝之前，應進行拱座的預埋件及預埋支架的精準定位，特別是預埋的螺栓與預埋的支架螺栓孔的精準度的控制。在進行預埋螺栓的施工時，將廠內制造的定位孔模板套裝預埋螺栓孔，經過測量定位準確后，實施預埋混凝土的澆筑。

3.2 中拱施工主要流程

采用500 t浮吊依次吊裝分別依次吊裝拱肋C、D、E、F、G節段（合攏段）、臨時風撐以及中間橫撐，利用拱肋接頭的馬板栓接，由底板往頂板拼接，利用扣塔拉索精確定位，中跨主拱成型后，可拆除臨時結構。

3.2.1 中拱扣掛系統安裝

扣塔經分段吊裝，復測垂直度后可焊接固定，關鍵位置無損合格后，即可進行扣索的安裝。

3.2.2 拉索張拉

（1）在主拱節段及重力錨端就緒后，扣索經塔頂牽引就位、查驗各索長無誤后，方可進行張拉。（2）扣索張拉采取逐級張拉，位移量與液壓頂拉力雙控的張拉技術。（3）將千斤頂置于扣塔頂部分別進行扣鎖張拉。（4）每級張拉過程都需注意控制張拉力和伸長量，并監控拱肋變形量和塔偏，以便及時采取調整措施。（5）扣索張拉完畢后，須對拉索的應力值及控制節點位移進行檢測，及時進行微調。

3.2.3 索力調整

C拱安裝時背索（邊跨）和扣索（主跨）差值不能超過100 kN。D拱安裝時背索和扣索差值不能超過150 kN。E拱、F拱安裝時背索和扣索差值分別不能超過200 kN。單側節段安裝時，背索和扣索平衡調整以前不得進行下個節段的安裝。上下游單側兩個節段一起安裝時，扣索調整平衡完畢前，起重船吊鉤不得松鉤。扣索鋼絞線束張拉和放張根據結構布置應確保兩端對稱、同步分級進行。

3.3 中拱吊裝工況分析

中跨施工選用500 t浮吊工況，施工時預先分析最重節段C拱吊裝工況，采用浮吊吊裝時，吊裝采用雙鉤掉吊裝，先吊裝靠近舊橋處的拱肋，分南北岸左右對稱吊裝。

按拱肋C拱最不利的情況下計算， C拱重約為92 t;吊裝工作半徑36 m，吊裝高度約77 m;吊裝動載系數。采用一臺500 t浮吊，采85 m桿，回轉半徑36 m，傾角65°，吊鉤重量按5 t，鋼絲繩重量2 t，吊耳重量1 t。可知額定起吊能力;計算重量;負載率，滿足浮吊吊裝要求。

3.4 主拱肋梁合龍

3.4.1 合龍段定位和控制

上部主拱肋節段安裝時，先進行南北雙側陸岸和部分水中段拼裝，最后是水上G合龍段的施工。針對合攏口的施工，須先等待雙側F段定位、施焊完工，兩側主拱C～F整體高程滿足設計要求時再進行合攏口的吊裝定位。依據設定的合攏時間，對合攏口兩端里程、標高等數據持續觀測，經比較后確定溫差系數，計算出切割余量。考慮到溫度影響，合攏時間選擇晚上至凌晨。余量切割在存梁場完成，合攏段對接定后利用限位碼板快速連接，經矯正裝配后，隨即固定鋼碼板，降低合攏口熱變形量。

鋼梁的安裝測量，利用全站儀進行軸線、里程、標高的測控。起吊前，復核測控點的位置是否符合實際要求。對于曲線段要加密控制點。定位后，復核安裝坐標是否符合規范要求。

3.4.2 合龍段劃線配割

為了合攏段的順利合龍，保證主拱合攏整體線型，合攏段劃線配切如下：

（1）依據主拱的總拼線型，試拼合攏段（G）與相鄰F拱段。（2）根據設計線型，以腹板距端口200 mm處為基準畫合攏口的配切線。（3）根據現場測得的合攏段兩端參數，結合溫差、干濕性等因素，確定G拱長度并將端口的配切量切除。

3.4.3 合龍構件安裝

全橋共設置2個合攏段，共計4個合攏點，合攏段起吊點的設置要確保起吊過程中主拱肋結構不變形、不扭曲。合龍流程：南北F拱施焊完畢復測上口標高，確認達到監控要求，G節段安裝前應根據合龍測量數據修割合龍段的余量，然后按照先橋北側G段（東西兩端）安裝→北側合攏段焊接→橋南側G段安裝→焊接的順序完成主拱肋梁的合龍。安裝合龍前，一定要先測出在預定時間段的溫度下，需要合龍的實際尺寸距離，結合現場實際可能發生的溫差變化，確定合龍時機。浮吊緩慢松放鋼絲繩，直至G拱兩端和F拱端口初步對接，在G拱頂板設置千斤頂進行微調到位后，迅速使用臨時碼板將主拱肋箱型端口臨時焊接固定。

4 結束語

本文主要介紹了一種中承式剛性系桿拱的施工技術，項目采用先拱后橋的安裝方式，主拱通過扣掛斜拉索張拉定位，通過對關鍵節段的吊裝工況分析，論證吊裝設備的可操作性和使用安全。

參考文獻：

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