李 強
(貴州路橋集團有限公司,貴州 貴陽 550001)
某中承式-混凝土結(jié)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(jié)其施工技術要點,能為同類型工程提供借鑒。
某大橋主橋為中承式鋼桁梁-混凝土結(jié)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
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?,F(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(jié)構(gòu)、拱上吊索段主梁結(jié)構(gòu),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(diào)整吊索索力參數(shù),完成二期恒載鋪裝工作。
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(jié)構(gòu)受力結(jié)構(gòu)復雜,索力控制難度大,所需調(diào)整次數(shù)多[4]。
(5)施工場地地質(zhì)、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。
4.1.1 拱腳預埋
拱肋采用N形鋼桁架結(jié)構(gòu),其上、下弦采用M36錨栓錨固于拱座、拱腳構(gòu)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(diào)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(diào)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
4.2.1 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(diào)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(diào)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(diào)整至節(jié)段上方,將其吊運至安裝位置。
(3)利用調(diào)整吊點拉力、導鏈完成拱肋空間角度、橫向內(nèi)傾角調(diào)整。
(4)通過匹配件對拱肋臨時固定,結(jié)合設計要求調(diào)整拱肋線形,控制拱肋節(jié)段拼裝精度。
(5)線形調(diào)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(diào)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
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(diào)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(diào):合龍施工前,使用水準儀、經(jīng)緯儀等測定拱肋合龍口狀態(tài),并根據(jù)測試結(jié)果調(diào)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(diào)合龍口間隙,消除合龍誤差。
(4)合龍段施工誤差控制結(jié)果直接決定了拱肋線形控制結(jié)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]。
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(diào)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(nèi)模采用木質(zhì)模板,外模采用鋼制模板。
(3)鋼-混結(jié)合段施工中,通過弦桿內(nèi)的橫撐下連接鋼板和腹桿鋼板充當模板,在兩構(gòu)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(diào)整,確保其內(nèi)力狀態(tài)及整體線形滿足設計要求[10]。
案例大橋主橋為中承式鋼桁梁-混凝土結(jié)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。