異形景觀造型鋼拱肋精確安裝施工技術研究

葉 烽 （安徽省路港工程有限責任公司，安徽 合肥 230022）

1 引言

鋼拱橋以其承載能力強、造型優美及風景獨特等特點受到越來越多的青睞，而隨著鋼拱肋的跨度、高度不斷增大，結構形式越來越復雜，其施工難度也越來越大。鋼拱肋進行裝飾橋面，其中景觀拱肋的形狀五花八門，如X 形鋼拱肋。以“心形”構造為例，其施工過程中，往往存在鋼拱架線路長、空中安裝有交叉節點、安裝穩定性差和拱肋安裝精度難把控等難題，因此需要開發新的異形拱肋安裝技術。

針對上述問題，本文提出了異形景觀造型鋼拱肋精確安裝施工技術，可有效解決高空原位拼裝、纜索吊裝等傳統施工方法易出現的吊裝時拱肋在交叉節點碰撞和拱肋安裝穩定性差等施工難題。本技術已應用于實際工程并取得了較高的經濟技術效益，充分說明了該技術的可行性。

2 技術特點

異形節鋼拱肋安裝技術。異形節中間設置混凝土拱座，拱座內設置精準定位的預埋件，將心型節鋼拱肋分三類，由下向上的順序安裝標準節，拱肋安裝效率高，成型后結構美觀。

異形景觀鋼拱肋精確預拼技術。鋼拱肋按1:1 的比例進行預拼，標準節之間通過耳板固定和調節，合龍段預留100mm 余量，鋼拱肋的尺寸和預拱度滿足設計要求后方可運送至現場拼裝，提高鋼拱肋節段精度，減少后續返工現象。

異形鋼拱肋底座精確安裝技術。在預埋件底部上設置支撐，鋼筋綁扎完后將支撐與埋件、底鋼板焊接進行固定，有效確保異形鋼拱肋底座安裝精度。

3 適用范圍

適用于鋼拱肋安裝施工，特別適合異形景觀造型鋼拱肋精確安裝施工。

4 工藝原理

如圖1和圖2所示，針對異形景觀造型鋼拱肋安裝施工，本文提出了異形節鋼拱肋安裝技術，異形節中間設置混凝土拱座，拱座內設置精準定位的預埋件，將心型節鋼拱肋分三類，由下向上的順序安裝標準節，拱肋安裝效率高且成型后結構美觀；提出了異形景觀鋼拱肋精確預拼技術，鋼拱肋按1:1 的比例進行預拼，標準節之間通過耳板固定和調節，合龍段預留100mm 余量，鋼拱肋的尺寸和預拱度滿足設計要求后方可運送至現場拼裝，提高鋼拱肋節段精度，減少后續返工現象；提出了異形鋼拱肋底座精確安裝技術，在預埋件底部上設置支撐，鋼筋綁扎完后將支撐與埋件、底鋼板焊接進行固定，有效確保異形鋼拱肋底座安裝精度。

圖1 異形景觀鋼拱肋結構示意圖

圖2 預埋鋼拱肋施工示意圖

5 工藝流程和操作要點

5.1 施工工藝流程

施工工藝流程如圖3所示。

圖3 施工工藝流程圖

5.2 操作要點

5．2．1 施工準備

施工前應熟悉異形鋼拱肋施工圖紙，將異形拱肋劃分成多種標準節。工廠制作時構件的材質、下料尺寸精度及焊接等要符合規范及設計要求。對材料分類分批次存放，焊條、焊絲做好防潮措施。

5．2．2 拱肋加工

加工前對各組成部件進行放樣，確定加工的幾何尺寸等，對加工材料劃線和號料，隨后對部件進行下料切割，將切割的各部件焊接成單元件，最后將制作好的單元件準運至存放地點，保證存放場地基礎滿足承載要求。

①單元制作

根據設計圖紙位置跳幀胎架縱向線型和各點位的相對高程。單元在胎架上焊接完成后，卸除縱橫向夾具，板單元處于自由狀態，再復核板單元的線型與圖紙要求的偏差大小，超出設計范圍采用火校法進行校正。

②節段預拼

對節段進行翻身和耳板焊接，在所有節段制作完成后，將所有節段放在總拼胎架上進行匹配，每個單元均需設余量作為焊接收縮補償。節段數量連續長度不小于3+1節段。

5．2．3 支架搭設

①基礎處理

支架基礎布置位于橋面上，采用獨立基礎結構，防止拆除支架基礎時造成橋面破壞，在橋面上鋪設薄膜。采用C30 混凝土澆筑基礎，基礎尺寸1．2m×1．2m×0．4m，在鋼管立柱位置底板部（混凝土頂部）預埋600mm×600mm×14mm 的鋼板，鋼板與混凝土連接采用八根φ14錨固鋼筋。

②現場支架搭設

由四根鋼管立柱組成一個受力組合，鋼管立柱間采用φ140mm×3mm 焊管進行加強連接，高度每4．5m 設一組焊管支撐，最高一層焊管上鋪設50mm 厚的復空板與其最上一層支架焊管固定作為施工作業平臺，在焊接四周設置1．2m的鋼管作為欄桿立柱，分配梁與鋼拱之間設置高度330mm砂箱。

5．2．4 節段運輸

①設備投入

根據運輸單元的尺寸和荷載確定運輸車輛型號，考慮現場吊裝機械臺班的使用效率、現場安裝進行要求和天氣因素影響，確定節段的運輸時間。

選用與構件尺寸、重量匹配且性能良好的重型掛車，并確保負責運輸的車隊管理規范，使用的捆綁工具表1所示。

表1 運輸配件表

②裝載及加固

經過測算和驗證，結合鋼拱肋橋梁運輸的節段尺寸及重量，選擇相對應的車型進行裝載，在梁段裝車前必須在裝載車輛的平板與箱梁相接觸的位置鋪設墊木以防止箱梁在運輸過程中與車輛平板發生摩擦。墊木必須在橫隔板的位置擺放，且墊木的間距不得大于6m，墊木放置高度基本一致以防滑移。在運輸途中使用手動葫蘆及鋼絲繩將箱梁和裝載車輛的平板（大梁）之間進行鎖定，以保證箱梁運輸的穩定性及安全。

5．2．5 測量放樣

依據橋梁定位樁號，測量拱肋埋件位置，確保拱肋預埋位置和支架體系位置精準。

5．2．6 節段吊裝

①鋼拱預埋節段施工

鋼拱埋件節段由100t 汽車吊在支架上方吊裝。預埋件設底面2 個支撐點，預先在墊層上測量放樣，安放2 塊δ 20×300×300 鋼板，然后綁扎拱座底層鋼筋綁扎，綁扎完成底層鋼筋后，用支撐與埋件、底鋼板焊接進行固定支撐埋件。支撐支腿、斜撐采用[20 型鋼，拉桿采用L100×10cm 角鋼。埋件安裝初定位后，測量埋件位置，用千斤頂支撐在支腿及斜撐上調節埋件位置，埋件平面位置偏差控制在5mm 以內，標高偏差控制在2mm以內。

②節段吊裝

吊機支撐腿位置必須設置混凝土箱室的腹板位置，同時在支撐腿鋼板與混凝土橋面之間放置枕木。根據吊裝時節段等荷載情況，節段采用四點起吊，計算鋼絲繩的安全系數。節段吊耳設置在構件重心前后3～5m 處的頂板上，且必須與隔板位置對應，橫向1～2m 設置兩個吊耳，滿足四點起吊作業。

5．2．7 線性調整

吊車將梁段保持高度不變緩慢行進至設計安裝位置旁，起吊過程中由地面工作人員利用晃繩控制梁段空中姿勢，避免與橋墩或其他物體碰撞。之后緩慢提升梁段，鋼拱肋橋梁的底高過橋墩或支架約0．5m，利用晃繩調節梁段空中姿勢，將梁段吊至該梁段設計安裝位置并緩慢落下至砂箱頂部。

所有進場構件必須在車間進行預拼裝后再進場，根據車間拼裝順序并結合現場實際施工情況，拼裝線型現場實測，設計預拱度在測量過程中進行豎曲線疊加，節段間隙根據車間預拼時采用耳板固定，現場根據耳板進行調節，合攏段兩端設置的100mm 余量經實測后割除，所有節段在橋面板上必須設置至少兩個坐標點，坐標值與現場城市坐標吻合。

鋼梁節段安裝后允許偏差如表2 所示。

表2 節段安裝允許偏差表

5．2．8 現場焊接

鋼拱肋橋梁段吊裝就位后，在形成整體鋼拱肋橋梁過程中完成的焊接及相關作業，主要包括節段碼板焊接、環縫焊接。本工程節段間的環縫焊接是焊接質量控制的重點，采用多層多道焊接時，應從底向高堆焊，及時跟進打磨檢測以提高后續焊接進度和質量。

焊接前對鋼拱肋橋梁拱度和線型進行復測并調整至滿足設計及規范要求，吊裝完成整個拱架并調整好線型和預埋的環縫焊接。鋼拱肋拱架現場焊接包括橋位節段之間環縫焊接，焊接工藝采用二氧化碳氣體保護焊，焊接時按照先焊縱向主焊縫，后焊橫向焊縫，最后進行角焊縫、勁板焊縫焊接。現場焊接工人須持證上崗，外觀檢查合格后，按設計及相關規范要求對需要檢測的焊縫進行超聲波。

5．2．9 檢驗檢查

所有焊縫在焊縫金屬冷卻后進行外觀檢查，不能有裂紋、未熔合、焊瘤、夾渣、未填滿弧坑及漏焊等缺陷，焊縫施焊24h，經外觀檢驗合格后，再進行無損檢驗。

5．2．10 吊索安裝

吊索采用Φ5mm-55 規格低松弛預應力鍍鋅鋼絲，抗拉標準強度1570MPa，松弛值1000h 應力損失＜7．5%，外觀直徑Φ55mm。成品吊索錨頭采用雙耳內旋套筒調節型錨頭，橋面處錨頭為張拉端，拱肋處錨頭為固定端，調節套筒調節量為100mm，吊索沿拱肋縱向基本間距5．20m，跨中兩根間距為1．09m。

吊索安裝由制造單位進行現場安裝，成橋索力均為25kN，采用合格的油壓表控制索力的張拉，吊索張拉從中間向兩端間隔同步張拉作業。

6 材料及設備

本技術施工中主要采用的材料及設備，如表3所示。

表3 主要材料表

7 質量控制措施

墊木必須在橫隔板的位置擺放，且墊木的間距不得大于6m，墊木放置高度基本一致，防止滑移。

埋件安裝初定位后，測量埋件位置，用千斤頂支撐在支腿及斜撐上調節埋件位置，埋件平面位置偏差控制在5mm以內，標高偏差控制在2mm以內。

節段吊耳設置在構件重心前后3～5m 處的頂板上，且必須與隔板位置對應，橫向1～2m 設置兩個吊耳，滿足4 點起吊作業。

采用多層多道焊接時，應從底向高堆焊，打磨檢測及時跟進以提高后續焊接進度和質量。

表4 主要設備表

8 安全措施

施工現場設置完善的安全警示標志標牌，設立交通專管員對進出罐車及施工設備進行交通引導。

鋼拱肋吊裝施工中，施工人員必須服從安全管理員的領導，崗上人員必須堅守崗位。

支架搭設嚴格按方案步驟進行，作業期間工程技術人員進行旁站監督與指導，桿件焊接牢固可靠、控制立柱的垂直度。

9 結語

本文針對異形鋼拱肋常規安裝方法難度高、精度無法保證等問題，提出了異形景觀造型鋼拱肋精確安裝施工方法，運用異形節鋼拱肋安裝、異形景觀鋼拱肋精確預拼及異形鋼拱肋底座精確安裝等三大核心技術，有效提高了鋼拱肋安裝效率和精度，且成型后結構美觀，具有良好的施工效果，社會和經濟效益顯著。