2×88m钢管拱架设施工技术

摘要：介绍宁芜线还建青弋江特大桥在紧邻既有铁路、上跨通航河流、场地狭小等复杂环境下采用龙门吊架设钢管拱的施工过程，为以后类似工程提供了有益的借鉴。

关键词： 钢管拱 架设施工 龙门吊机

1.工程概况

2.钢管拱架设方案选择

2.1本桥施工特点

设计要求采用“先梁后拱”的施工方案，即先采用支架现浇法施工系梁，系梁施工完成后在梁面搭设支架架设钢管拱。

通过对青弋江水域水文、通航情况、桥位处地质、地貌、周边环境的详细调查，结合图纸综合分析后，总结出该桥钢管拱架设施工特点：

1、大桥钢管拱轴线为二次抛物线，拱跨度大，如何在施工过程中精确调整钢管拱的空间位置，确保成桥后的线形至关重要。

2、大桥紧邻既有铁路，主桥墩承台与既有线承台净距仅为3.8m， “侵限”安全风险大。

3、地面至拱顶吊装高差大，场地狭小，直接停放起重设备配合施工难度大。

4、施工期间青弋江按Ⅴ级航道通航不受限制，系梁支架设计应满足通航净宽要求，跨度达40m，设计难度大。选定钢管拱架设方案时应连同系梁施工方案统筹考虑。

2.2方案比选

结合以上几点，目前国内按“先梁后拱”施工的系杆拱桥常采用的吊机站位于桥下或桥面上吊装钢管拱，对于通航条件较好的水域采用浮吊进行吊装的施工方案不能满足该桥的施工要求：

1）吊机桥下站位安装方案不足：①钢管拱顶至地面吊装高度接近40m，吊机要求吨位大。②大桥上游紧邻既有铁路线无站位空间③地面高低起伏大，地面覆盖松软的饱和粉质粘土，吊机站位处需平整场地并加固，投入较大。

3）受长江口至桥位处沿江桥梁净空限制大型浮吊难以行至桥位处，且靠岸侧一跨钢管拱作业处水深较浅，不满足浮吊作业条件。

经上述分析，结合以往施工经验，最后选定采用龙门吊机架设钢管拱的施工方案。采用龙门吊方案主要优点如下：①拱肋吊装不受空间限制，易于实现。②临时设备和系梁没有任何关系，受力明确，有利系梁安全。③龙门吊机可配合系梁施工，起吊内外模板、钢筋、预应力等其它施工设备，加快全桥施工进度。④龙门吊容易操作吊装平稳有利于既有线安全，及安装过程中的精确定位。⑤通航孔段支架搭设及系梁施工中吊装作业均可使用无须再配备其他起重设备。

2.3施工流程

龙门吊栈桥施工、吊机安装→系梁施工→拱肋支架搭设→由拱脚向跨中逐节安装拱肋、同步安装拱肋间风撑→中间位置合拢→灌注拱肋混凝土→安装吊杆、张拉成桥

3.施工总体布置及安装设施

3.1施工总体布置

3.2龙门吊机

3.3拱肋支架

依据“先梁后拱”的总体施工方案，待系梁施工完成后，在梁顶安装拱肋支架作为拱肋架设及灌注拱肋混凝土的临时支撑体系。拱肋支架设计过程中应充分考虑拱肋及支架自重、横向风荷载、拱肋灌注混凝土荷载等，确保在整个施工过程中的支架稳定及钢管拱的结构安全。

拱肋节段架设到位后，还需根据测量数据进行微调，因此支架顶端还应设置必要的精调装置。

3.3.1拱肋支架的整体设计

根据桥面的几何尺寸，荷载情况并充分考虑支架的安全性、龙门吊作业空间要求，拱肋拼装的临时支架按图1方式布置。

图1

支架采用钢管作为支撑立柱，立柱顶安装型钢分配梁以使支架纵横向之间形成排架结构。立柱焊接在系梁顶预埋的钢板上。

图2

3.3.2架设微调装置

在拱肋支架分配梁顶设置鞍座对吊装拱肋进行限位，鞍座顶面倾斜角度与拱肋相同。鞍座两侧设置纵横向微调装置。拱肋吊装就位后根据测量数据采用千斤顶先后进行横向、纵向位置精调，精调完成后采用钢板将鞍座位置抄死，精调装置详见图3。

图3

4.拱肋架设施工

4.1拱肋架设工艺流程

试吊→吊装系缆全面检查→吊装组织及施工观测组织→拱肋吊装节段运输到起吊位置→正起吊、正落位→调整、对位，测量调整直至满足要求→接头临时栓接→定位焊接→焊接质量检查→下一节段或风撑安装

4.2拱肋架设对位

严格控制拱肋预埋段的安装质量，预埋支架设计应保证足够大的刚度，防止混凝土浇筑过程中预埋拱肋发生移位。

为便于拱肋调整对位，在已安装的拱肋端部焊接限位卡板方便下一节段拱肋尾部插入对位。拱肋节段采用钢丝绳两点起吊。起吊前根据拱肋就位后的角度计算出两根起吊钢丝钢丝绳的长度，可采用2台20t倒链替代钢丝绳以便满足拱肋就位前角度微调的要求。拱肋上栓揽风绳控制吊装过程中的空中姿态。吊装就位后利用前述装置精调拱肋空间位置。日照条件下施工时应加一反向预偏量抵消温差的影响。

合拢前根据设计给定的合拢温度对两端缺口的标高、坐标和长度连续进行3d的精确观测。根据不同温度时缺口尺寸及合拢段本身长度变化。确定出合理长度后，在工地切除多余部分进行合拢。

4.3测量措施

制定严格的测量方案，起吊前在拱肋两端标记测量控制点；采用短柄反射棱镜便于测量人员操作；拱管下缘贴反射片增加测点数量。施工中重点测控参数为：吊杆孔上锚板中心平面位置及标高误差、拱肋的轴线及高程误差。

4.4施工监控

对拱肋安装展开监测，内容包括结构内力、应力、线形、温度场、以及焊接接头的无损监测。了解拱肋在施工各个阶段的受力特性、温度场情况、线型以及施工质量，从而对结构构件在施工过程中的性能及安全做到心中有数。

5.结束语

龙门吊安装方案的实施为复杂环境下的系杆拱桥施工提供了一种切实可行的施工方案。