李英俊，徐結(jié)明

(中鐵三局集團(tuán)有限公司橋隧分公司，河北邯鄲 056036)

海鷗式中承鋼箱拱橋整束擠壓式系桿與吊桿施工技術(shù)

李英俊，徐結(jié)明

(中鐵三局集團(tuán)有限公司橋隧分公司，河北邯鄲 056036)

系桿和吊桿的安裝是拱橋施工中的關(guān)鍵工序，對(duì)拱肋受力有很大影響。通過先安裝系桿和吊桿保證拱肋的穩(wěn)定性;通過計(jì)算拱肋變形量，控制吊桿張拉力，減小拱肋內(nèi)部應(yīng)力和保證拱肋線性的流暢和美觀。本文以柳州市廣雅大橋?yàn)槔榻B了連拱中承式拱橋整束擠壓式系桿、吊桿的施工方法。

拱橋 吊桿 系桿 施工技術(shù)

新建的廣雅大橋位于廣西柳州市區(qū)，大致呈東—西走向。大橋東岸接廣雅路，通往市中心;西岸接河西路和磨灘路，與西環(huán)線相連。大橋?qū)⒘兄行某菂^(qū)與河西片區(qū)以最短捷的路徑有機(jī)連系起來，對(duì)開發(fā)柳州市河西片區(qū)，形成柳州市區(qū)路網(wǎng)總體構(gòu)架，配合柳州市調(diào)整社會(huì)經(jīng)濟(jì)布局形成，帶動(dòng)柳州市的經(jīng)濟(jì)建設(shè)具有十分重要的意義。

大橋主體工程起點(diǎn)里程為K0+0.000，終點(diǎn)里程為K1+410.487，主線全長(zhǎng)1 410.487 m(含引道及橋梁總長(zhǎng))。其中主橋長(zhǎng)546 m，橋跨布置為(63+2×210+63)m，橋?qū)?6 m。主跨為三角剛構(gòu)與下承式系桿拱橋的組合體系，無橫向風(fēng)撐。由于該橋設(shè)計(jì)為單向縱坡，無法通過三角剛構(gòu)抵消雙拱的對(duì)稱水平力，需要增加通長(zhǎng)系桿來保證全橋的結(jié)構(gòu)受力，見圖1。

大橋?yàn)槌鞘孝窦?jí)主干路，設(shè)計(jì)車速50 km/h，橋面設(shè)4條機(jī)動(dòng)車道，2條輔道，兩側(cè)各設(shè)有人行道。橋下通航標(biāo)準(zhǔn)：航道等級(jí)為Ⅲ-(3)級(jí)，通航凈空高度10 m，凈寬55 m。

1 系桿和吊桿設(shè)計(jì)概述

全橋系桿按縱坡及豎曲線沿橋面貫通設(shè)置，以便在主橋施工過程中對(duì)大橋的主體(三角剛構(gòu)、主拱)進(jìn)行內(nèi)力與線形的調(diào)整與主動(dòng)控制，使大橋結(jié)構(gòu)受力更趨于合理。為方便后期的養(yǎng)護(hù)與檢查，系桿依靠支撐架設(shè)于主縱梁上面。

系桿是系桿拱橋中抵抗由于恒活載引起的水平推力的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)?？紤]到其耐久性、可維護(hù)性及可更換性，每側(cè)拱肋共設(shè)置4束，理論長(zhǎng)度為383 m，質(zhì)量15.4～15.5 t，全橋共設(shè)8根。每束系桿索由37根φ15.2 mm環(huán)氧涂層鋼絞線組成，排列成六邊形。鋼絞線外涂專用防銹油脂，單根高密度聚乙烯管防護(hù)，整束纏包高強(qiáng)聚脂帶再擠包高密度聚乙烯外護(hù)套，見圖2。

吊桿采用可調(diào)可換的鋼絞線體系——GJ15-19環(huán)氧全噴涂鋼絞線整束擠壓式吊桿體系。吊桿上端設(shè)于鋼箱拱內(nèi)，吊桿下端設(shè)于主縱梁頂，上端為張拉端。主跨吊桿標(biāo)準(zhǔn)間距均為9 m，全橋雙主跨共設(shè)64根吊桿。索長(zhǎng)10～30 m，質(zhì)量0.2～0.6 t。

圖1 吊桿、系桿總體布置(單位：m)

2 施工方案說明

2.1 施工方案選定

根據(jù)柳江水文情況，每年的5月至8月份為洪水

圖2 系桿整束擠壓拉索(單位：mm)

期，無法進(jìn)行施工。由于工期要求，在可施工階段必須完成拱肋安裝以及系桿、吊桿和橋面梁吊裝。拱肋和橋面梁安裝根據(jù)施工方法采用數(shù)值化預(yù)拼裝，均需要相當(dāng)多的工期才能保質(zhì)保量，吊桿可以在施工橋面梁時(shí)施工，而系桿施工顯得尤為重要。根據(jù)實(shí)際情況，主橋上部結(jié)構(gòu)采用先拱后梁施工方法，這給穿系桿帶來諸多不便，經(jīng)過編制多種方案進(jìn)行比選、優(yōu)化，最終確定為簡(jiǎn)易貓道加導(dǎo)向牽引施工。

2.2 簡(jiǎn)易貓道施工

2.2.1 貓道的搭設(shè)

因?yàn)橄禇U穿束是在未有橋面系的情況下進(jìn)行，且需過江，所以需進(jìn)行簡(jiǎn)易貓道的設(shè)置，且兩個(gè)拱肋分別搭設(shè)2條貓道施工。貓道的搭設(shè)是系桿穿束的關(guān)鍵，搭設(shè)遵守以下原則：①應(yīng)盡量減輕自重，減少擋風(fēng)面積;②能滿足機(jī)械作業(yè)所需的工作面和操作凈空要求，同時(shí)要求安裝和拆除方便;③架設(shè)時(shí)應(yīng)嚴(yán)格對(duì)稱于橋軸線，每條貓道中心線與拱肋中線重合。

2.2.2 簡(jiǎn)易貓道的主要構(gòu)造

貓道主要由承重索、貓道面、欄桿、扶手、滾筒等組成。貓道面應(yīng)搭設(shè)在系桿下約30～40 cm的位置，簡(jiǎn)易貓道通過兩端的調(diào)節(jié)裝置收縮主纜。

承重索：主跨每幅貓道選用4根φ28 mm的鋼絲繩作承重索(承重索分別錨固于2#段上)，承重索分兩跨斷開布置。

橫梁：分單角鋼橫梁和槽鋼橫梁兩種，按2.0 m間距間隔布置，并用U形螺栓將橫梁與承重索固定。

貓道面：貓道面網(wǎng)的底層用φ5.0 mm(孔50 mm×50 mm)的大方眼焊接鋼絲網(wǎng)，以增加面層剛度。面層用φ1.0 mm(16 mm×16 mm)的小方眼鋼絲網(wǎng)，以防小工件墜落。另外，在底層和面層兩層鋼絲網(wǎng)上每隔0.5 m綁扎規(guī)格為100×100的防滑木，用鋼帶條栓連于橫槽鋼梁上，以利于施工人員行走。

滾筒：在貓道面層上每隔4 m設(shè)一貓道滾筒，供拖索用。用型鋼焊接支架，支架上安裝橡膠滾筒。

貓道調(diào)節(jié)裝置：設(shè)于三角剛構(gòu)2#段處，一端跟拱肋連接裝置用插銷連接，另一端與貓道承重索連接。通過調(diào)節(jié)φ40 mm精軋螺紋鋼長(zhǎng)度可調(diào)節(jié)貓道標(biāo)高，可調(diào)節(jié)長(zhǎng)度為4 m。

2.3 系桿施工

2.3.1 工藝流程

系桿施工工藝流程見圖3。

圖3 系桿施工工藝流程

2.3.2 穿索布置

先在拱肋距貓道面1 m處焊接導(dǎo)向，導(dǎo)向掛設(shè)要合理，掛點(diǎn)要牢靠，盡量保證鋼絲繩順直搭設(shè)。檢查穿索孔道，清理拱肋孔道內(nèi)混凝土塊、鐵屑、垃圾等，保證索道通暢。安裝穿索設(shè)備，在拱肋上選擇合理位置布置并對(duì)應(yīng)穿索導(dǎo)向輪，距離導(dǎo)向輪＞20 m。在放索處設(shè)置一臺(tái)2 t卷揚(yáng)機(jī)，既用于牽引拉索卷揚(yáng)機(jī)又作為索體尾端的安全保護(hù)，另外兩個(gè)橋墩處分別布置一臺(tái)卷揚(yáng)機(jī)，用于接力穿束。卷揚(yáng)機(jī)定位處設(shè)置預(yù)埋件，便于固定卷揚(yáng)機(jī)，要防止卷揚(yáng)機(jī)左右擺動(dòng)。

將索盤放置在進(jìn)索口后方10 m處，索盤利用起重設(shè)備吊裝在放索架上，放索架要有足夠強(qiáng)度和穩(wěn)定性。同時(shí)要設(shè)置剎車裝置，防止索盤放索時(shí)過快。檢查索道滾輪是否完好，在索體折角處焊接滾輪保護(hù)索體，滾輪兩側(cè)設(shè)置索體卡位裝置，防止索體滑出滾輪。對(duì)索孔管口進(jìn)行檢查，必要時(shí)對(duì)管口進(jìn)行打磨，在管口鋪墊橡膠對(duì)索體加以保護(hù)。索盤與進(jìn)索口之間設(shè)置托輪，為防止托輪側(cè)翻和滑動(dòng)將托輪連成整體。

2.3.3 穿束施工

利用手拉葫蘆放出體外索牽引頭，啟動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)放出鋼絲繩，通過預(yù)留孔道穿過導(dǎo)向沿對(duì)應(yīng)的索道口穿入，從索體入口穿出。旋下錨具螺母，利用專用連接頭將鋼絲繩與索體相連。施工時(shí)保持信號(hào)聯(lián)系，收緊鋼絲繩，牽引索體在索道滾輪沿索道進(jìn)入，要保證索體在滾輪上滑動(dòng)，兩位工人緊跟索頭，防止索頭進(jìn)管口時(shí)卡住，如卡住要及時(shí)停卷揚(yáng)機(jī)，利用撬棍進(jìn)行校正，保持穿索順暢。當(dāng)索體大部分已穿入露出尾端時(shí)要注意緩慢進(jìn)行，從索盤上拆開尾端，旋下錨固螺母，索體與尾端卷揚(yáng)機(jī)鋼絲繩連接，通過信號(hào)聯(lián)系前后一致緩慢穿索。索體將穿出錨固口時(shí)，將尾端的錨固螺母旋上并將張拉桿安裝上，位置要合適。卸下前端牽引鋼絲繩，鋼絲繩穿過錨固螺母后再與錨頭連接，利用卷揚(yáng)機(jī)拉出錨頭旋上錨固螺母。派專人同步進(jìn)行檢查，防止PE刮傷，如有刮傷要及時(shí)進(jìn)行處理。

2.3.4 系桿張拉

由于系桿為整束擠壓式索體，需要對(duì)系桿進(jìn)行設(shè)計(jì)張拉力完成后的長(zhǎng)度計(jì)算。加工一套張拉連接器，保證系桿在穿束時(shí)索體進(jìn)入張拉管道后兩端通過連接器外露進(jìn)行張拉。連接器包含張拉桿、撐腳、張拉螺母和連接頭。然后根據(jù)先后順序?qū)埨瓩C(jī)具安裝完成，見圖4。

圖4 系桿張拉裝置

系桿兩端同步對(duì)稱張拉，以2 MP為一級(jí)同步控制，張拉操作要嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，進(jìn)油要平穩(wěn)、緩慢，卸壓也同步進(jìn)行，嚴(yán)禁一端張拉一端卸壓。系桿第二次、第三次張拉操作同第一次一致。

2.3.5 吊桿施工

吊桿生產(chǎn)長(zhǎng)度與施工張拉長(zhǎng)度存在差異，則生產(chǎn)時(shí)應(yīng)該考慮調(diào)節(jié)長(zhǎng)度。由于廣雅大橋無橫向風(fēng)撐，雖然安裝時(shí)由中墩14#墩向13#墩，15#墩對(duì)稱施工，但對(duì)于單個(gè)拱肋為不對(duì)稱施工。安裝吊桿時(shí)拱肋以14#墩為中心向13#墩，14#墩方向擠壓、偏移。當(dāng)?shù)鯒U安裝至跨中后，則吊桿長(zhǎng)度慢慢趨于設(shè)計(jì)位置，所以事先在吊桿張拉端下墊半圓墊塊。

用浮吊將吊桿安裝在橋面梁上，再將橋面梁吊裝至安裝位置。橋面梁調(diào)整至監(jiān)控指令高程，將吊桿引入鋼箱拱內(nèi)，安裝張拉千斤頂。吊桿張拉至監(jiān)控指令數(shù)據(jù)，校核、調(diào)整橋面梁高程大于監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的5 mm左右，進(jìn)行橋面梁栓接。待浮吊松鉤后復(fù)測(cè)橋面梁，再根據(jù)梁高程調(diào)整吊桿張拉力。

3 施工關(guān)鍵技術(shù)

1)貓道為簡(jiǎn)易搭設(shè)，不能滿足貓道矢跨比，需要通過拱肋增加鋼絲繩固定貓道，增加貓道穩(wěn)定性。

2)系桿在穿束時(shí)保證在貓道中心線，以防貓道偏移使系桿掉入江中。另在通過卷揚(yáng)機(jī)接力牽引時(shí)要保證系桿端部有外包帶，防止系桿刮傷。

3)吊桿在通過卷揚(yáng)機(jī)牽引至拱肋內(nèi)部時(shí)要防止吊桿回轉(zhuǎn)而達(dá)不到吊桿端部進(jìn)入叉耳內(nèi)部深度。

4)控制好系桿、吊桿施工過程的各個(gè)環(huán)節(jié)，保證拱肋和橋面梁的線性和結(jié)構(gòu)受力，并防止損傷索體。

4 結(jié)束語

柳州市廣雅大橋?yàn)闊o風(fēng)撐鋼箱拱橋，在未安裝橋面梁時(shí)，拱肋橫向穩(wěn)定性不夠高，需通過安裝吊桿、系桿、橋面梁形成一個(gè)整體來保證全橋的穩(wěn)定?？刂频鯒U、系桿的施工順序及安裝步驟，對(duì)拱肋的線形及拱座下樁基受力有重要意義。

［1］蔣宗全，高金亮，唐繼舜，等.鋼箱系桿拱橋拼裝架設(shè)線形控制技術(shù)［J］.鐵道建筑，2011(2)：36-38.

［2］中華人民共和國建設(shè)部.GB/T 14370—2007 預(yù)應(yīng)力筋用錨具、夾具和連接器［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2007.

［3］中華人民共和國交通部.JTJ 041—2000 公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范［S］.北京：人民交通出版社，2000，

［4］中華人民共和國交通部.JTG F80/1—2004 公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)［S］.北京：人民交通出版社，2004.

［5］中華人民共和國交通部.JTJ 076—95 公路工程施工安全技術(shù)規(guī)程［S］.北京：人民交通出版社，1995.

U448.22+5

A

10.3969/j.issn.1003-1995.2013.05.05

1003-1995(2013)05-0016-03

2012-09-20;

2013-01-27

李英俊(1973— )，男，山西沁縣人，高級(jí)工程師。

(責(zé)任審編 趙其文)