摘要 結(jié)合錫溧漕河無錫段航道整治橋梁六莊橋建設(shè)工程，文章介紹了下承式鋼管混凝土系桿拱橋的整體吊裝施工技術(shù)，通過對(duì)整體吊裝施工流程的合理設(shè)計(jì)和嚴(yán)格控制，成功實(shí)現(xiàn)了鋼管混凝土系桿拱橋的整體吊裝施工，充分利用了跨航道橋梁的水域條件，大幅縮短了封航時(shí)間，避免了大量的水上作業(yè)，經(jīng)濟(jì)可行。同時(shí)，對(duì)鋼管混凝土系桿拱橋整體吊裝施工的工藝要點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了論述和總結(jié)，可為類似工程提供參考。

關(guān)鍵詞 鋼管混凝土系桿拱橋；勁性骨架；整體吊裝

中圖分類號(hào) U455.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2025）03-0119-03

0 引言

鋼管混凝土系桿拱橋具有造型優(yōu)美、受力合理、梁高小、跨度大等優(yōu)勢(shì)，在我國(guó)公路橋梁建設(shè)特別是跨航道橋梁工程中具有舉足輕重的地位。對(duì)于高等級(jí)航道上的鋼管混凝土系桿拱橋建設(shè)，往往面臨著施工長(zhǎng)期封閉航道帶來的干擾航道正常交通，以及由此產(chǎn)生的各種間接經(jīng)濟(jì)損失等問題。鋼管混凝土系桿拱橋整體吊裝施工，充分利用了跨航道橋梁的水域條件，采用拱肋-系桿勁性骨架結(jié)構(gòu)形式，以保證吊裝過程中結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，安全可靠，經(jīng)濟(jì)可行[1]。該文結(jié)合錫溧漕河無錫段航道整治橋梁六莊橋建設(shè)工程，介紹鋼管混凝土系桿拱橋整體吊裝施工的工藝要點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)。

1 工程概況

錫溧漕河無錫段航道整治橋梁XLCYX-QLSG03標(biāo)段位于無錫宜興市經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)屺亭街道境內(nèi)，移地改建新橋（六莊橋）與屺亭街道北街路順接，主橋上部結(jié)構(gòu)為下承式鋼管混凝土系桿拱，下部結(jié)構(gòu)為柱式墩；引橋上部結(jié)構(gòu)為現(xiàn)澆鋼筋混凝土連續(xù)箱梁，下部結(jié)構(gòu)為柱式墩，直立擋土墻橋臺(tái)，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。

六莊橋全橋長(zhǎng)558.28 m，主橋計(jì)算跨徑為86 m，矢跨比為1/5，矢高為17.2 m，拱軸線為二次拋物線，主橋立面布置圖如圖1所示。系梁采用箱形截面，梁高2.2 m，寬1.2 m，拱腳處加高至4.1 m，加寬至1.5 m；系梁勁性骨架由四根L200×24的角鋼及橫向綴條和豎向綴條連接而成，角鋼之間在指定位置設(shè)置系桿剪撐，剪撐由兩根L75×50×8 mm角鋼交叉形成；拱肋采用啞鈴形鋼管，材質(zhì)為Q355C，每個(gè)鋼管外徑為1.1 m，鋼管及腹板壁厚16 mm，內(nèi)充C40自密實(shí)補(bǔ)償?shù)氖湛s混凝土，拱肋高度為2.6 m；每片拱設(shè)間距為5.35 m的剛性吊桿13根，吊桿鋼絞線選用OVM.GJ15-19型鋼絞線成品索，以確保結(jié)構(gòu)的承載性能。風(fēng)撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為4道K字形布置，較大直徑鋼管外徑為110 cm，壁厚為16 mm，較小直徑鋼管外徑為70 cm，壁厚為12 mm；端橫梁高度為2.793～2.950 m，寬2.6 m；中橫梁高度為1.50～1.66 m，寬0.6 m，兩側(cè)設(shè)牛腿以支撐行車道板；行車道板采用25 cm高的實(shí)心板。主橋橫斷面圖及系桿斷面圖分別如圖2～3所示。

2 鋼管混凝土系桿拱橋整體吊裝施工方案

2.1 施工準(zhǔn)備

2.1.1 吊裝設(shè)備檢查

（1）吊具準(zhǔn)備。在吊裝作業(yè)前，應(yīng)對(duì)所需的吊具進(jìn)行充分準(zhǔn)備，包括手拉葫蘆、鋼絲繩、卡環(huán)（卸甲）及繩卡等。所有吊具必須經(jīng)過嚴(yán)格檢查，確保其性能良好。對(duì)于存在裂紋、斷絲等可能影響承載能力的缺陷，必須立即淘汰，以保證吊裝作業(yè)的安全性。

（2）起重設(shè)備檢修。對(duì)擬在鋼構(gòu)件吊裝中使用的浮吊等設(shè)備，應(yīng)對(duì)其各系統(tǒng)進(jìn)行細(xì)致檢修，確保起重設(shè)備處于良好工作狀態(tài)。

（3）張拉部分吊桿作為收緊力。安裝吊索并張拉部分吊索作為收緊力，并以帶緊吊桿為原則，確保吊索能夠有效參與拱肋-系桿勁性骨架組成的鋼結(jié)構(gòu)的整體受力[2]。

2.1.2 吊裝現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備

（1）河道清淤。在浮吊船進(jìn)場(chǎng)前，應(yīng)合理規(guī)劃浮吊船的作業(yè)水域，包括移動(dòng)水域、停靠位置等，并對(duì)浮吊船作業(yè)范圍內(nèi)的河床標(biāo)高進(jìn)行測(cè)量，確保河床標(biāo)高滿足浮吊船舶的吃水要求。對(duì)于可能妨礙浮吊設(shè)備正常作業(yè)的河床范圍，需提前進(jìn)行清理，以滿足浮吊的航行需要。該工程針對(duì)橋位東側(cè)向南250 m、向北500 m范圍內(nèi)岸邊進(jìn)行清淤疏浚，確保其水深不小于2.7 m，以滿足600 t浮吊滿載的吃水需求；清淤疏浚完成后應(yīng)對(duì)浮吊作業(yè)區(qū)進(jìn)行水深勘察，確保滿足整體吊裝需求。

（2）地錨施工。根據(jù)整體吊裝過程浮吊的移動(dòng)路線，在岸邊預(yù)設(shè)位置進(jìn)行地錨施工，確保地錨與浮吊位置結(jié)合準(zhǔn)確，保障整體吊裝施工安全。

（3）浮吊就位。兩艘浮吊船應(yīng)根據(jù)施工方案駛?cè)胫付ㄗ鳂I(yè)水域，采用T形空間布局緊鄰岸邊拱肋-系桿勁性骨架結(jié)構(gòu)安放區(qū)域進(jìn)行定位。浮吊?？课恢脩?yīng)確保與拱架起吊位置的精準(zhǔn)對(duì)應(yīng)，前后均拋下臨時(shí)錨以穩(wěn)固船位；通過岸上的混凝土臺(tái)座即地錨系統(tǒng)固定浮吊前錨，尾部也拋出臨時(shí)錨，并將首尾錨收緊以確保浮吊穩(wěn)定。

2.2 鋼管混凝土系桿拱橋整體吊裝

2.2.1 吊點(diǎn)布置

吊點(diǎn)布置應(yīng)綜合考慮拱肋-系桿勁性骨架結(jié)構(gòu)的受力，以及兩浮吊吊重的合理分配，確保兩浮吊作業(yè)時(shí)的起重量不超出其額定起重量，保證兩浮吊安全可靠地進(jìn)行吊裝作業(yè)，吊點(diǎn)位置布置圖如圖4所示。該工程吊點(diǎn)設(shè)置在左右兩側(cè)風(fēng)撐處，分別位于3#（11#）吊桿與K形風(fēng)撐橫桿下緣、5#（9#）吊桿與K形風(fēng)撐斜桿上緣。在預(yù)先選定的合理吊點(diǎn)位置進(jìn)行起吊鋼絲繩的安裝，安裝采用捆綁法固定工藝，每個(gè)吊點(diǎn)均采用兩根雙股式高強(qiáng)度鋼絲繩。利用橡膠塊對(duì)拱肋鋼管外側(cè)的上下半圓進(jìn)行包裹，橡膠塊外包10 mm厚的鋼板，鋼板和橡膠塊寬度為1 m，以保證吊點(diǎn)處拱肋局部的受力安全。

2.2.2 拱肋-系桿勁性骨架結(jié)構(gòu)試吊

在完成相應(yīng)準(zhǔn)備工作后，兩臺(tái)浮吊根據(jù)指揮人員的統(tǒng)一指令同步啟動(dòng)提升拱架，作業(yè)過程應(yīng)保持勻速緩慢。當(dāng)監(jiān)測(cè)到拱架與混凝土基礎(chǔ)之間的間隙達(dá)到約3～5 cm時(shí)，應(yīng)立即下達(dá)指令停機(jī)，確保結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定的懸停姿態(tài)。隨后由技術(shù)人員全面檢查拱肋-系桿勁性骨架結(jié)構(gòu)的狀態(tài)，重點(diǎn)觀測(cè)骨架結(jié)構(gòu)的變形，精確測(cè)量系桿的預(yù)拱度值并與設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證。經(jīng)確認(rèn)拱架結(jié)構(gòu)狀態(tài)符合要求后，方可解除其支撐連接構(gòu)件。待拱肋被提升至預(yù)定安全高度后，浮吊船開始進(jìn)行平移作業(yè)。在此過程中，需實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)吊點(diǎn)處鋼絲繩的受力狀態(tài)，一旦出現(xiàn)滑移等潛在危險(xiǎn)跡象，必須立即中止吊裝作業(yè)，檢查并排除隱患，對(duì)鋼絲繩進(jìn)行重新綁扎固定。此外，在起吊過程中需特別注意避免拱架與其他結(jié)構(gòu)桿件發(fā)生碰撞。

2.2.3 浮吊起錨移船定位

浮吊船應(yīng)在岸邊完成試吊測(cè)試及安全檢查，確認(rèn)結(jié)構(gòu)及設(shè)備狀態(tài)符合施工要求后，將拱架平穩(wěn)下放至預(yù)定臺(tái)座并保持不松鉤的吊裝狀態(tài)。隨后對(duì)錫溧漕河施工區(qū)域?qū)嵤┡R時(shí)斷航管制。在斷航期間，采用輔助船只分別將兩臺(tái)浮吊船的纜繩系統(tǒng)錨固于河道兩側(cè)預(yù)設(shè)的地錨裝置上。隨后解除前纜繩約束，通過后錨纜繩絞緊控制浮吊船同步后移約15 m，隨后在鋼絲繩牽引系統(tǒng)與機(jī)動(dòng)駁船的協(xié)同工作下，實(shí)現(xiàn)浮吊船90°的旋轉(zhuǎn)定位，使其作業(yè)面正對(duì)橋梁施工位置。定位完成后，將浮吊船的前錨系統(tǒng)與后錨系統(tǒng)分別與鄰近錨碇進(jìn)行可靠連接，啟動(dòng)前端絞錨設(shè)備使浮吊船沿預(yù)定軌跡向橋位安裝位置平穩(wěn)移動(dòng)。當(dāng)浮吊船行進(jìn)至距橋位約30 m處時(shí)，施工人員將浮吊鋼絲繩臨時(shí)固定于墩位鋼管柱，通過卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引精確控制浮吊船前進(jìn)，最終實(shí)現(xiàn)浮吊船在橋位的精確定位與穩(wěn)固系泊。

2.2.4 拱肋-系桿勁性骨架結(jié)構(gòu)定位

通過卷?yè)P(yáng)機(jī)逐步移動(dòng)浮吊，先將拱肋-系桿勁性骨架結(jié)構(gòu)運(yùn)送至對(duì)應(yīng)的橋墩處，再通過錨纜系統(tǒng)將浮吊船定位于作業(yè)水域。隨后兩臺(tái)浮吊船進(jìn)行起吊作業(yè)，過程保持同步。調(diào)整浮吊船扒桿的仰角至約65°，保證拱肋-系桿勁性骨架底緣與支座頂面的間隙約為0.5～0.7 m。操作浮吊設(shè)備使拱架緩慢向前移動(dòng)，直至與支座墊石完全對(duì)位。當(dāng)拱架下降至距離安裝支點(diǎn)約0.5 m時(shí)，應(yīng)暫停作業(yè)，確認(rèn)拱肋處于平穩(wěn)狀態(tài)后，將其緩慢下放至導(dǎo)向槽內(nèi)，最終平穩(wěn)就位于蓋梁支座上。同時(shí)，采用臨時(shí)鎖定裝置固定結(jié)構(gòu)并拉緊橫向纜繩。隨后利用全站儀配合垂球?qū)捌Y(jié)構(gòu)的垂直度進(jìn)行測(cè)量，使用5 t手拉葫蘆進(jìn)一步收緊橫向纜繩，調(diào)整拱肋軸線，經(jīng)檢驗(yàn)確認(rèn)合格后對(duì)纜繩進(jìn)行最終緊固，以確保拱肋的安裝精度和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性[3]。

3 吊裝驗(yàn)算

3.1 浮吊驗(yàn)算

3.1.1 浮吊設(shè)備參數(shù)

500 t浮吊：仰角65°，臂長(zhǎng)60 m，吊點(diǎn)距船頭18 m，起吊高度為54 m，安全工作負(fù)荷為320 t。浮吊主船參數(shù)：長(zhǎng)度為49 m，全寬24.6 m，吃水深度為2.1 m。

600 t浮吊：仰角65°，臂長(zhǎng)60 m，吊點(diǎn)距船頭17 m，起吊高度為54 m，安全工作負(fù)荷為480 t。浮吊主船參數(shù)：長(zhǎng)度為49.7 m，全寬22.5 m，吃水深度為2.5 m。

3.1.2 安裝作業(yè)高度驗(yàn)算

根據(jù)浮吊設(shè)備參數(shù)，浮吊仰角65°時(shí)，主鉤作業(yè)高度均為54 m。該工程的安裝作業(yè)高度計(jì)算如下：墩頂標(biāo)高為11.934 m，支座高度為0.45 m，系桿底至起吊點(diǎn)風(fēng)撐位置為12.35 m，吊鉤至風(fēng)撐位置處鋼絲繩按70°傾角計(jì)算的長(zhǎng)度為14.9 m，起空高度為0.5～0.7 m，扣除航道水位高3.2 m后，總安裝作業(yè)高度為36.234 m。經(jīng)驗(yàn)算，浮吊設(shè)備的起吊高度完全滿足施工需求。

3.1.3 浮吊吊裝能力驗(yàn)算

兩臺(tái)浮吊的總吊裝能力為800 t（320 t+480 t）。當(dāng)使用兩臺(tái)及以上起重機(jī)進(jìn)行雙抬吊作業(yè)時(shí)，需按額定吊裝載荷的80%進(jìn)行計(jì)算。浮吊吊裝能力為800 t×80%=640 t，主橋鋼管拱及勁性骨架等吊裝的總重量為579.7 t，因此浮吊吊裝能力滿足作業(yè)要求。

3.2 鋼絲繩驗(yàn)算

系桿拱的整體安裝重量為579.7 t，吊重按580.0 t計(jì)算鋼絲繩強(qiáng)度，每臺(tái)浮吊船的起重荷載為P=580 t/2=290 t。

（1）整座系桿拱采用2艘浮吊船抬吊，每艘浮吊船承載Q=290 t，加1.1動(dòng)載系數(shù)后每艘浮吊船的實(shí)際承載Q=319 t。

（2）起吊鋼絲繩的計(jì)算：起吊鋼絲繩采用絡(luò)纜形式，鋼絲繩一雙二后再一雙二，每個(gè)吊點(diǎn)上有4根鋼絲繩，單側(cè)4個(gè)吊點(diǎn)有16根抽頭，1艘浮吊船設(shè)16根吊索計(jì)算。型號(hào)：采用φ56 mm6×37+1鋼絲繩，設(shè)定鋼絲繩的吊裝角度為70°，每根鋼絲繩受力S=319/（16×sin70°）=28.21 t。

（3）φ56 mm6×37+1鋼絲繩破斷力為Sb=200 t。

（4）安全系數(shù)K=Sb/S=200/28.21=9.4，選用φ56 mm6×37+1鋼絲繩能夠滿足吊裝要求。

3.3 地錨穩(wěn)定性驗(yàn)算

考慮地錨抗拉力F=50 kN，地錨纜繩索和地面水平角為最大30°夾角，地錨結(jié)構(gòu)如圖5所示；地錨為0.8 m×0.6 m×2.5 m鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，地錨埋深1.2 m；土和混凝土的摩阻系數(shù)μ取0.5，土的容重取15 kN/m3，混凝土容重取24.5 kN/m3；地錨所受荷載垂直分力：V=F×sin30°=25 kN；地錨所受荷載水平分力：H=F×cos30°=43.3 kN；摩阻力：T=μ×F=0.5×43.3=21.65 kN；地錨上部土方重量：G1=0.8×1.2×2.5×15=36 kN；地錨混凝土自身重量：G2=0.8×0.6×2.5×24.5=29.4 kN；地錨穩(wěn)定性計(jì)算：（G+T）/V=（36+29.4+21.65）/25=3.482＞2；鋼筋混凝土地錨埋深1.2 m，地錨穩(wěn)定性大于安全系數(shù)2，該地錨滿足要求。

4 其他注意事項(xiàng)

4.1 水上交通管制

（1）錫溧漕河為通航河流，為確保拱架吊裝作業(yè)期間的水上交通安全，需對(duì)施工區(qū)域?qū)嵤┙煌ü芸?。以施工作業(yè)區(qū)域?yàn)橹行模瑢⑸舷掠胃?00 m范圍劃定為臨時(shí)交通管制區(qū)，實(shí)施限航管理。

（2）在管制區(qū)邊界處設(shè)置施工警示標(biāo)志，并在橋梁兩側(cè)安裝夜間照明系統(tǒng)及紅色閃光警示燈，以有效提醒過往船舶注意航行安全，并及時(shí)采取減速措施，避免潛在的安全隱患。

4.2 落梁就位控制措施

當(dāng)浮吊整體吊裝最終落梁時(shí)，需在主墩位置采用人工微調(diào)方式，通過橫橋向與順橋向雙軸定位實(shí)現(xiàn)精確就位后方可落梁。具體操作流程如下：通過在橋位處布置兩個(gè)手拉葫蘆導(dǎo)鏈裝置，施工人員可操作裝置進(jìn)行雙向微調(diào)；待定位精度滿足設(shè)計(jì)要求后，即刻向浮吊發(fā)出落梁指令；浮吊隨即釋放主鉤鋼絲繩，使拱肋-系桿勁性骨架結(jié)構(gòu)平穩(wěn)落位在預(yù)設(shè)支座；落梁完成后，立即開展主橋鋼結(jié)構(gòu)與支撐體系的焊接固定作業(yè)。

5 結(jié)語

該工程鋼管混凝土系桿拱橋施工水域錫溧漕河為既有航道，為避免施工過程長(zhǎng)期封鎖航道影響過往船只通行，采用了整體吊裝的施工工藝。通過對(duì)整體吊裝作業(yè)各階段方案進(jìn)行合理設(shè)計(jì)和嚴(yán)格控制，將全橋鋼結(jié)構(gòu)化整為零，現(xiàn)場(chǎng)拼裝成拱肋-系桿勁性骨架結(jié)構(gòu)，采用2臺(tái)浮吊進(jìn)行整體吊裝，施工作業(yè)取得了圓滿成功。

整體吊裝法用于鋼管混凝土系桿拱橋的施工，工藝先進(jìn)，大幅縮短了封航時(shí)間，避免了大量的水上作業(yè)，充分利用了跨航道橋梁的水域條件，經(jīng)濟(jì)可行。通過該工程的實(shí)踐，希望能夠?qū)?nèi)河航道鋼管混凝土系桿拱橋整體吊裝施工技術(shù)的發(fā)展有所貢獻(xiàn)。

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