湯厚興

1 工程概況

小欖水道特大橋是新建廣州—珠海城際軌道交通工程項目三大重點控制工程之一,跨越國家Ⅳ級航道——小欖水道,該水道與線路夾角為73.5°,主跨為(100+220+100)V構(gòu)連續(xù)剛構(gòu)鋼管拱橋。鋼管拱拱肋采用N形桁架,在靠近拱腳位置采用變高度啞鈴形截面。上、下弦管直徑為900 mm,壁厚分24 mm,22 mm和20 mm三種,為鋼管混凝土結(jié)構(gòu),腹桿采用φ 600 mm×16 mm的空鋼管。拱肋計算跨徑為160 m,鋼管拱上弦管矢高40 m,矢跨比1/4,拱肋間設(shè)7道橫撐,拱頂3道為米字撐,其余4道為K字撐;橫撐 由φ 500 mm ×12 mm,φ 300 mm×10 mm,φ 350 mm ×12 mm,φ 200 mm×10 mm鋼管組成,全橋拱肋吊桿共設(shè)15對,順橋向間距為9 m,全橋整體鋼拱重量達850 t。

2 施工方案

鋼管拱肋拼裝采用臥拼方案,拱肋按南北方向分別拼裝,臥拼順序為從拱腳到拱頂,利用纜索吊將節(jié)段拱肋起吊安裝放置于橋面臨時支架上,進行節(jié)段焊接,保證了節(jié)段拱肋的線性。鋼管拱全部安裝焊接完成后,利用豎轉(zhuǎn)塔和同步液壓提升系統(tǒng)進行豎向轉(zhuǎn)體施工,完成合龍。

3 鋼管拱節(jié)段吊裝施工

3.1 臥拼支架施工

根據(jù)拱肋拱軸線線形,在主梁橋面上設(shè)置拱肋拼裝鋼管支架,拱肋拼裝支架設(shè)置在拱圈水平面投影位置,拱肋臥拼時按照實際空間位置和豎轉(zhuǎn)過程互不干涉原則,北岸兩組拱肋拼裝支架高于南岸。以距離拱腳端中心8 m的位置為起點,順橋向每9 m設(shè)φ 530 mm×8 mm的鋼管作為支撐立柱,其中上下游拱肋拼裝支架形式一樣,北岸方向編號為1號～8號支墩,南岸方向編號為9號～16號支墩,其中9號支墩分上下兩層,分別支撐北岸和南岸鋼管拱,拼裝支架縱向加固采用相鄰支架加槽鋼縱撐,其中3號～8號支墩采用加縱撐桁架的方法,橫向頂部加固采用上下游支架加工字鋼橫梁連接橫向鋼管,另在橫橋面方向上用槽鋼斜撐連接。臥拼支架立面圖見圖1。

3.2 纜索吊系統(tǒng)安裝

索塔是吊裝拱肋和鋼管拱豎轉(zhuǎn)時的豎向傳力構(gòu)件,索塔采用西乙型萬能桿件拼裝,南北岸各設(shè)置1個索塔。每個塔架由兩根立柱組成,兩根立柱橫向凈空距離為6 m,立柱豎向設(shè)置兩道橫向聯(lián)系撐,第1道橫撐在14 m塔高位置,第2道橫撐在26 m塔高位置,立柱頂橫向采用啞鈴形結(jié)構(gòu)橫向通長連接,整個塔高42 m。

纜索吊裝系統(tǒng)由主索、承重索、起重索、牽引索、索鞍、滑移系統(tǒng)、臨時錨碇、走行小車等組成。

主塔施工完成后,進行塔頂橫梁的架設(shè)和主索鞍的安裝,隨后進行牽引系統(tǒng)的架設(shè)和主纜承重索架設(shè),起重系統(tǒng)安裝。最后進行主纜垂度調(diào)整并在臨時錨碇處錨固,并且在索塔兩側(cè)拉纜風(fēng)繩,增加其整體穩(wěn)定性。

3.3 拱肋節(jié)段吊裝施工

1)纜索吊試吊。纜索吊裝系統(tǒng)在正式起吊前,進行試吊試驗,以檢測驗證其吊重能力及各種工況下的纜索系統(tǒng)的受力及變形是否和計算相一致,保證其結(jié)構(gòu)的安全可靠性。2)拱腳預(yù)埋段安裝。在正式吊裝拱肋節(jié)段之前,必須首先安裝拱腳預(yù)埋段,南北兩岸均利用塔吊將拱腳預(yù)埋段吊至橋面拱腳處進行安裝。預(yù)埋段必須采用鋼支撐作加固,預(yù)埋段安裝必須嚴格控制安裝精度,為安裝豎轉(zhuǎn)鉸施工奠定基礎(chǔ)。3)拱肋節(jié)段和橫撐安裝。鋼管拱根據(jù)設(shè)計圖紙加工成標準件節(jié)段,南北兩岸拱肋分開拼裝,利用纜索吊依次將已編號的拱肋節(jié)段由橋下起吊,起吊放置于橋面已安裝的臥拼支架之上,然后進行節(jié)段焊接,同時進行橫撐安裝,南岸與北岸施工方法一致。4)節(jié)段焊接。節(jié)段焊接采用CO2氣體保護焊。平位對接焊縫采用CO2氣體保護焊打底,埋弧自動焊填充、蓋面。應(yīng)嚴格按橋上焊接工藝規(guī)程進行施焊,采取對稱施焊順序,以減小焊接變形和焊接殘余應(yīng)力。5)豎轉(zhuǎn)鉸施工。用全站儀對豎轉(zhuǎn)鉸安裝位置精確放樣,用水準儀精確測量標高,全橋鉸軸設(shè)計共計4個,在豎轉(zhuǎn)施工過程中鉸軸的受力比較大,因此在保證測量精度的前提下,還需要進行剛性支撐,鉸軸采用體外支撐方法,利用鉸軸將剛性支撐定位,然后進行鉸軸的安裝,同時在豎轉(zhuǎn)施工前,進行鉸軸灌注C50微膨脹混凝土,增大其剛性。

4 豎向轉(zhuǎn)體施工

4.1 主要施工方法

在V構(gòu)橋面兩端設(shè)置豎向轉(zhuǎn)體反力架,提升千斤頂安裝在反力架上,每臺千斤頂由20根直徑為15.24且強度為1 860 MPa級的鋼絞線穿過,通過豎轉(zhuǎn)塔與拱肋上的吊點連接,作為提升索構(gòu)成承力系統(tǒng),豎轉(zhuǎn)布置圖見圖2。

豎向轉(zhuǎn)體南北兩岸拱肋提升通過同步液壓提升控制系統(tǒng)控制,系統(tǒng)設(shè)置LSDKC-8液壓控制系統(tǒng)兩套,計算機按過程檢測數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)控制比例閥,先拱肋脫架,然后實現(xiàn)高同步精度豎向轉(zhuǎn)體。待南、北鋼管拱豎向轉(zhuǎn)體就位,對接拼裝完成后,拆除設(shè)備,完成施工。

4.2 主要施工順序

1)吊點和反力架安裝。采用鋼板組合孔錨板焊接制作而成吊點,將鋼絞線穿過孔錨板,端部用夾片和擠壓套管進行錨固,另外一端通過豎轉(zhuǎn)塔頂部,然后穿過V構(gòu)橋面反力架,反力架再通過設(shè)置后錨進行錨固。2)后錨系統(tǒng)預(yù)緊。反力架通過導(dǎo)向鋼絞線與梁體端部錨固,錨固端設(shè)置在梁體端部內(nèi)箱,錨固端采用型鋼組合箱加錨具夾片錨固。為了防止反力架在提升初期發(fā)生大范圍內(nèi)縱向位移,因此在提升前進行后錨系統(tǒng)預(yù)緊,在張拉端千斤頂尾部采用單根張拉,每根鋼絞線初張拉力約為初始提升力的30%。3)拱肋脫架。脫架前,解除鋼管拱與臥拼支架約束,利用同步液壓控制系統(tǒng),逐步提高千斤頂張拉力,給千斤頂逐次增加至設(shè)計初始張拉力,直至鋼管拱脫架。4)拱肋豎向轉(zhuǎn)體提升。脫架完成后,進行同步豎向轉(zhuǎn)體施工,施工過程中由同步液壓控制系統(tǒng)控制千斤頂拉力,上下游兩肋保證同步提升,提升過程中進行應(yīng)力監(jiān)測和變形觀測,豎向轉(zhuǎn)體到位后保留一定的預(yù)留高度,方便合龍口標高調(diào)節(jié)。5)拱頂合龍口焊接。在鋼管拱調(diào)至設(shè)計合龍標高后,夜間進行安裝花籃螺桿和法蘭盤焊接,實現(xiàn)瞬間合龍。6)拱腳接頭施工。豎向轉(zhuǎn)體施工完畢,拆除提升索,進行拱腳接頭焊接,完成拱腳固結(jié)。

4.3 施工要點

1)拱肋脫架時,當提升索張拉至設(shè)計啟動張拉力的100%時,觀測主肋脫架情況,如此時主拱肋未脫架,各施工組檢查各系統(tǒng)是否正常,檢查臨時固結(jié)點是否完全脫離,若一切正常啟動千斤頂張拉力至110%,直至主拱肋脫離拱架停止,脫架高度從拉索在日溫差變形影響及安全考慮下,主拱不接觸拱架即可。2)豎轉(zhuǎn)過程中,監(jiān)控組、測量組要隨時跟蹤采集數(shù)據(jù),開始提升時的前1個～3個行程,要連續(xù)觀測,掌握鋼管拱縱橫向軸線情況及左右側(cè)的標高情況。3)拱面預(yù)留高度,最后一級豎轉(zhuǎn)將到位時即可停止,預(yù)留不小于300 mm高度(低于設(shè)計標高)以便合龍標高調(diào)整。4)拱頂合龍選擇一天最低氣溫時間,具體時間應(yīng)提前進行連續(xù)48 h溫度場監(jiān)測來確定。

5 結(jié)語

小欖水道特大橋主跨(100+200+100)V鋼管拱組合橋,鋼管拱拱肋采用臥拼支架和纜索吊進行節(jié)段吊裝施工,利用同步液壓系統(tǒng)和豎轉(zhuǎn)塔進行豎向轉(zhuǎn)體到位,進行合龍,成功的解決了大跨度V構(gòu)—鋼管拱組合連續(xù)梁鋼管拱施工的技術(shù)問題,保證了拱頂合龍口和拱腳接口偏差在設(shè)計規(guī)范允許范圍之內(nèi),為類似先梁后拱及大跨度鋼管拱實現(xiàn)大角度、大噸位、大跨度豎向轉(zhuǎn)體施工提供了經(jīng)驗借鑒,同時也為類似結(jié)構(gòu)的鐵路客運專線提供了經(jīng)驗參考。

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