某大橋主橋拱肋架設施工技術分析

李 強

（貴州路橋集團有限公司,貴州 貴陽 550001）

0 引言

某中承式-混凝土結合拱橋，施工階段采用先拱座、基礎，后鋼桁拱肋，再拱上混凝土澆筑，最后主梁懸臂澆筑施工的施工順序，有效保證了橋梁施工效率、施工精度。其中主橋拱肋架設采用分節(jié)段工廠預制，利用大型纜索吊機采用扣掛法懸臂拼裝的施工方案[1]。該方案的成功運用，總結其施工技術要點，能為同類型工程提供借鑒。

1 工程概況

某大橋主橋為中承式鋼桁梁-混凝土結合拱橋，長436 m，大橋全長971 m，其總體布置見圖1。

圖1 某大橋總體布置圖

2 主橋總體施工方案

大橋主橋施工方案如下：

（1）依據(jù)設計圖紙開挖主拱座基礎，拱座部分按施工、設計要求分層澆筑施工，驗收并養(yǎng)護至設計齡期后，墩身部分采用翻模工藝分節(jié)澆筑混凝土[2]。

（2）主拱肋由加工廠分節(jié)段加工，元件加工完畢后運至岸邊預制加工場拼裝，施工場地采用扣掛法懸臂拼裝施工。

（3）拱肋外包段混凝土采用“吊掛支架法”施工。

（4）拱上立柱、蓋梁處分別采用翻模現(xiàn)澆法、支架法現(xiàn)澆法施作混凝土。

（5）拱上邊跨32 m箱梁結構、拱上吊索段主梁結構，分別采用支架現(xiàn)澆工藝、吊架懸臂現(xiàn)澆工藝澆筑混凝土。

（6）以上工序施作完畢并驗收合格后，按設計值調整吊索索力參數(shù)，完成二期恒載鋪裝工作。

3 主要施工特點

鋼桁拱肋施工工序繁雜，涉及主拱肋元件加工、預制場節(jié)段拼裝、施工現(xiàn)場懸臂施工等工序，主拱肋安裝精度、拼裝線形控制要求高、難度大[3]。

（1）拱肋主要安裝設備為大型纜索吊機，額定吊重480 t，最大作業(yè)跨度為460 m，作業(yè)階段使用斜拉扣掛系統(tǒng)輔助安裝。

（2）拱肋合龍點多，懸臂跨度較大，合龍精度控制要求高、難度大。

（3）拱肋外包段混凝土、拱上混凝土施工工藝復雜，模板系統(tǒng)、支撐體系復雜，設計、施工難度大。

（4）扣、錨索結構受力結構復雜，索力控制難度大，所需調整次數(shù)多[4]。

（5）施工場地地質、地形條件復雜，作業(yè)面與河道水位高差達270 m，現(xiàn)場高空作業(yè)、特種作業(yè)工序繁多，安全控制難度大。

4 橋梁拱肋施工技術

4.1 拱腳首節(jié)段

4.1.1 拱腳預埋

拱肋采用N形鋼桁架結構，其上、下弦采用M36錨栓錨固于拱座、拱腳構造。

拱座、拱腳定位支架同步施工，并在定位支架上按照設計圖紙尺寸準確定位，安裝拱腳預埋板，預埋板安裝、位置復檢合格，按要求施作固定裝置[5]。

4.1.2 散件拼裝

利用塔吊對首節(jié)段鋼桁拱散件進行拼裝，桿件初步定位、精確定位方法及要求如下：

（1）初步定位。首節(jié)段用塔吊吊運至鋼桁架定位支架固定位置處，調整塔吊大臂角度，將拱腳首節(jié)段準確吊運至設計安裝位置。

（2）精調定位。通過反力座將千斤頂準確布設于首節(jié)段周圍合適位置，利用千斤頂頂進首節(jié)段，同時，標識點坐標必須滿足設計及規(guī)范要求。

4.1.3 錨栓張拉

拱腳首節(jié)段安裝完畢且鋼桁拱線形復檢合格后，按照預定施工方案完成拱腳處混凝土施工，澆筑完畢并養(yǎng)護至設計強度后，利用千斤頂、特制拉桿逐個張拉、擰緊錨栓，并擰裝鎖緊螺母，安裝防水罩[6]。

監(jiān)理對鋼桁拱高程、平面位置驗收合格后，按要求焊接、栓接鋼桁拱，解除定位支架即可。拱肋首節(jié)段鋼桁拱安裝見圖2。

圖2 拱肋首節(jié)段鋼桁拱安裝

4.2 拱肋標準節(jié)段施工

4.2.1 組拼施工

各單元件工廠加工完畢，運至預制加工場后，按1∶1在弧形胎架上完成拼裝。

（1）胎架上按兩兩節(jié)間拼裝焊接，每次拼裝2個吊裝節(jié)段。

（2）胎架上各單元定位完畢，節(jié)間線形檢查合格后，采用焊接固定。

（3）拱肋節(jié)段在胎架上拼裝時，各桿件基本不受應力影響，節(jié)段拼裝階段，可按照設計線形調整桿件夾角，實現(xiàn)對拱肋線形的精確控制。

（4）根據(jù)各桿件在空間幾何上的相對位置關系，通過調整桿件間夾角，即可對桿件相對標高進行控制，通過計算獲得其標高值后，通過測定其標高，即可準確控制拱肋安裝精度[7]。

4.2.2 吊裝施工

拱肋采用大型纜索吊機吊裝，通過斜拉扣掛系統(tǒng)輔助安裝。

（1）基于案例工程現(xiàn)場工況，10號、11號墩拱座頂面位置各安裝1座扣索塔架，并在其上各安裝一套40 m高纜索吊纜塔，采用鉸接形式與扣塔連接合一。

（2）拱肋節(jié)段在預制場地拼裝完畢并運輸至起吊位置后，橫移纜塔頂鞍座將纜索吊機主索位置調整至節(jié)段上方，將其吊運至安裝位置。

（3）利用調整吊點拉力、導鏈完成拱肋空間角度、橫向內傾角調整。

（4）通過匹配件對拱肋臨時固定，結合設計要求調整拱肋線形，控制拱肋節(jié)段拼裝精度。

（5）線形調整至設計安裝精度后，纜索吊機松鉤，將節(jié)段焊接固定[8]。

（6）節(jié)段焊接固定完畢，依次開展扣、錨索掛設、張拉施工。

（7）調整扣、錨索索力，使拱肋線形達到設計要求即可。拱肋標準節(jié)段吊裝施工見圖3。

圖3 拱肋標準節(jié)段吊裝施工

4.3 拱肋合龍段施工

合龍段設計長度為3.7 m，為防止制造、測量及其他誤差影響，增加0.4 m冗余，方便合龍施工階段調整余量。案例工程拱肋合龍作業(yè)流程如下：

（1）合龍口線形初調：合龍施工前，使用水準儀、經緯儀等測定拱肋合龍口狀態(tài)，并根據(jù)測試結果調整兩端相對高差，確保其高程偏差不超過規(guī)范及施工允許值。

（2）合龍前的連續(xù)觀測：1）合龍施工前，連續(xù)觀測時間不得少于48 h，根據(jù)觀測合龍口狀態(tài)數(shù)據(jù)、施工現(xiàn)場溫度檢測數(shù)據(jù)，繪制合龍口間隙、兩端高程差、兩端橫向偏位隨溫度變化的曲線，準確獲取合龍段長度、合龍口姿態(tài)信息；2）根據(jù)合龍段長度、合龍口姿態(tài)信息，精確修整、下料合龍段桿件。

（3）合龍施工：1）合龍段施工宜在凌晨2：00—5：00進行，降低氣溫波動對合龍施工的不利影響；2）拱肋合龍段利用纜索吊機四點起吊，吊運至安裝位置并用匹配件臨時固定；3）根據(jù)監(jiān)控指令，精調合龍口間隙，消除合龍誤差。

（4）合龍段施工誤差控制結果直接決定了拱肋線形控制結果，故合龍施工階段必須準確測定合龍口狀態(tài)，消除前期節(jié)段單元件加工、節(jié)段拼裝等工序的誤差，保證合龍段安裝精度[9]。

4.4 外包混凝土施工

拱肋外包混凝土施工順序、步驟如下：

（1）外包混凝土按先底板、再腹板、后頂板順序施工；各節(jié)段依次澆筑4個環(huán)向混凝土，各環(huán)向澆筑縱向分段進行，間隔為1個齡期施工。

（2）節(jié)段施工階段，弦桿頂部吊掛為吊籃提供支撐，吊籃挑梁扁擔兩端設置可調節(jié)的吊帶，下設混凝土澆筑施工平臺，進行混凝土澆筑作業(yè)；內模采用木質模板，外模采用鋼制模板。

（3）鋼-混結合段施工中，通過弦桿內的橫撐下連接鋼板和腹桿鋼板充當模板，在兩構件形成的半封閉空間澆筑混凝土。

（4）每節(jié)段混凝土澆筑完畢后，及時按拱肋線形設計要求對已施工節(jié)段及待施工節(jié)段扣索索力進行調整，確保其內力狀態(tài)及整體線形滿足設計要求[10]。

5 結論

案例大橋主橋為中承式鋼桁梁-混凝土結合拱橋，該橋美觀度高，施工精度、線形控制要求高、難度大，其中鋼桁拱主要采用纜索吊機扣掛法施工，主橋拱肋架設施工技術主要包括以下幾個重點：

（1）該工程拱肋首節(jié)段施工，利用定位支架有效保證了散拼安裝精度要求，為合龍精度控制、成橋線形控制奠定了良好基礎。

（2）利用弧形胎架保證了拱肋標準節(jié)段組拼精度，采用吊重大型纜索吊機配合斜拉扣掛系統(tǒng)，實現(xiàn)了拱肋節(jié)段的精確架設。

（3）合龍段施工中，為保證鋼桁拱合龍精度，該大橋利用合龍口狀態(tài)監(jiān)測、合龍前連續(xù)觀測、合龍段桿件精確搭配等手段，使該大橋順利合龍，合龍偏差不超過2 mm，達到了設計及規(guī)范要求。