系杆钢架拱桥钢结构安装、桥面铺装及承台拉杆施工技术.pdf

・桥涵工程・系杆钢架拱桥钢结构安装、桥面铺装及承台拉杆施工技术潘寿东熊必章闻水多（中铁十六局集团第三工程有限公司浙江湖州３１３０００）摘要结合浙江省宁波市慈城新区官山河桥工程，详细介绍了系杆钢架拱桥钢结构安装、桥面铺装及承台拉杆施工等关键技术，以期为类似工程施工提供借鉴作用。关键词系杆钢架拱桥钢结构承台拉杆桥面铺装中图分类号Ｕ４４５．４文献标识码Ｂ———文章编号１００９４５３９（２０１３）１２００３２０５ＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒＩｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎｏｆＳｔｅｅｌＳｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄＢｒｉｄｇｅＤｅｃｋＰａｖｅｍｅｎｔａｎｄＣａｐＲｏｄｏｆＴｉｅｄＳｔｅｅｌＡｒｃｈＢｒｉｄｇｅＰａｎＳｈｏｕｄｏｎｇ。ＸｉｏｎｇＢｉｚｈａｎｇ。ＷｅｎＳｈｕｉｄｕｏ（ＣｈｉｎａＲａｉｌｗａｙ…１６ＢｕｒｅａｕＧｒｏｕｐＣｏ．Ｌｔｄ．，Ｈｕｚｈｏｕ３１３００，Ｃｈｉｎａ）ＡｂｓｔｒａｃｔＢａｓｅｄｏｎＧｕａｎｓｈａｎｈｅＢｒｉｄｇｅｐｒｏｊｅｅｔｏｎＮｅｗＣｈｉｃｈｅｎｇＤｉｓｔｒｉｃｔｏｆＮｉｎｇｂｏ，Ｚｈｅｊｉａｎｇ，ｔｈｅｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｉｅｄｓｔｅｅｌａｒｃｈｂｒｉｄｇｅｓｔｅｅｌｅｒｅｃｔｉｏｎ，ｂｒｉｄｇｅｄｅｃｋａｎｄｐｉｌｅｒｏｄｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎａｎｄｏｔｈｅｒｋｅｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｉｎｄｅｔａｉｌｓｉｎｏｒｄｅｒｔｏｐｒｏ－ｖｉｄｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓｆｏｒｓｉｍｉｌａｒｐｒｏｊｅｃｔｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓｔｉｅｄｓｔｅｅｌａｒｃｈｂｒｉｄｇｅ；ｓｔｅｅｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｃａｐｒｏｄ；ｄｅｃｋｐａｖｅｍｅｎｔ，概述嚣淼端霎蒜淼黜差柔需官山河桥全长４６．３ｍ，为系杆钢架拱桥，位于Ｑ２３５钢），两侧桥头各设两级搭板（见图１）。浙江省宁波市慈城新区新修主干道横一路，与河道桥梁全长４６３０丝墨丝全丛塑塑ｆ圭！堡堑铜立柱ｌ—』４３ＳＱ：§４０钢筋砼承－≠堑ｒ淤刹祭掣鼯口口怯塑垒堡杆钻孔灌注桩ｌ粘土保护层ｌ预应力拉杆（钢套管々３０）！！璺堡歪兰墨图１官山河桥立面示意（单位：ｃｍ）桥梁横桥向分南、北两幅；单幅宽１３．５ｍ，其中行车道宽９．５ｍ，人行道宽４．０ｍ；两幅之间净距３２——收稿日期：２０１３０９１１１３．０ｍ，设置装饰斜杆（Ｑ２３５钢）；每幅桥设３片主拱及弦杆，每片之间中心距５．７５ｍ，全桥共设６片拱。主拱问对应于立柱位置以横撑（１３２ａ工字钢）铁道建筑技术ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１３１１２）丝蛋坐ＵｎＵ盟需他万方数据・桥涵工程・联结，弦杆间以横梁联结，主拱及弦杆均为钢箱截面。主拱净跨径３６ｍ，净矢高３．８１８ｍ，矢跨比为１：９．４３；拱底面横向水平，两侧弦杆长度均为１９．０５ｍ，跨中往两侧６．１ｍ范围内为拱梁结合段。弦杆及主拱除拱梁结合段钢箱拱高度为８０一９８．４ｃｍ、弦杆及端横梁在桥台处加高并灌筑混凝土压重外，其余钢箱拱高度均为５０ｃｍ，宽度均为１００ｃｍ。横梁间以槽型纵肋联结，顶面相平，铺焊１４ｍｍ厚的Ｑ３４５Ｃ钢桥面板（对于钢箱主拱及弦杆，利用钢箱顶板直接作为桥面板，无须再另外焊接桥面板）。群桩基础，基础为３排＋１００ｃｍ钻孔灌注桩。—矩形承台，厚度３４．６ｍ，两侧承台间设预应力拉杆。承台采用Ｃ４０混凝土，搭板盖梁采用Ｃ３０混凝土，台身、台帽、搭板、枕梁和人行道采用Ｃ２５混凝土，钻孔桩采用Ｃ２５水下混凝土。全桥总体施工程序为：施工准备（测量放样、三通一平及材料采购等）＿上部钢结构委托专业生产厂家加工一围堰施工＿桥台及拉杆、搭板等钻孑Ｌ灌注桩施工＿浇筑承台（承台浇筑时预埋拉杆套筒和预应力波纹管，并预埋拱脚联结钢板）一桥台台身及台帽施工一吊装场地处理＿＋临时支撑及操作平台搭设一厂家分段加工好的钢构件运至现场进行单片主拱及弦杆整体组装一在桥台台帽上安放弦杆盆式橡胶支座一端横梁Ａ、Ｂ安装＿＋利用２００ｔ履带吊车整体吊装单片拱肋－＋单幅所有主拱及弦杆焊接定位后，进行拱肋间横撑安装＿吊装横梁构件（已与纵肋及桥面板焊接），与弦杆、主拱及端横梁焊接．÷拱座槽口封脚混凝土施工一弦杆端口及端横梁灌筑混凝土一装饰斜杆安装一补喷涂油漆一承台拉杆预应力束张拉一拉杆台帽浇筑＿搭板盖梁及枕梁施工一搭板施工＿＋台后土回填一桥面系施工。——现将该桥具有特色的关键技术钢结构安装、桥面铺装及承台拉杆施工技术作一详细介绍。２钢结构安装２．１工厂加工分段要求工厂加工分段要根据车辆运输性能、现场吊装能力、道路通行条件及运营限界等而定。对于拱和弦杆分段如图２所示；除端横梁（分Ａ、Ｂ型）较重，作为独立构件（端横梁与上弦杆端梁组合）外，对于其余的２片主拱及弦杆之间的横梁、纵肋及桥面板要求焊为整体，纵向分为３段。图２钢架拱桥拱及弦杆分段示意２．２安装方案及吊装顺序根据本桥的结构特点、重量及所处的地质条件，并从经济性、安全性和质量、进度等方面综合考虑，决定每片拱肋和弦杆采用２００ｔ履带吊整体吊装方案。根据现场考察，构件吊装时履带吊要支设在河道内，为防止已吊装的结构对后面的吊装产生影响，因此安装顺序应为由南向北的顺序吊装，即先⑥④安装南幅，后安装北幅，南幅按一号顺序安装，③①北幅按＿号顺序安装（见图３）。图３关山河桥平面布置及拱肋编号示意２．３吊装场地处理及Ｉ临时支架搭设拱肋安装中比较重要的是在整体拱肋安装前，需在拱肋的中部和承台上要搭设临时支架以作为架设过程中的支撑，并利用其进行定位、调整等工作。因此Ｉ临时支架应能够承受上部的荷载，要有足够的强度及稳定性，确保在拼接、焊接时不致于发生变形、下沉等情况。而本工程由于主拱临时支架位于河道中部的淤泥层中，地基承载力不足，同时需要为２００ｔ履带吊车提供作业场地，故必须对河道软基进行处理。按常规软基处理有２种方法：一是桩基处理，二是整体处理。按桩基处理方案时，每片拱肋中部计划采用４根长１５ｍ、妒００ｍｍ预制管桩作基础，在铁道建筑技术ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１３ｆ１２Ｊ３３万方数据・桥涵工程・管桩上部放置临时支撑，同时对河道进行回填，回填的厚度为１．２ｍ，宽度不小于１２１７１；整体处理则在８００１７１宕碴中间加一层土工格栅，然后在其顶面浇筑２５ｅｍ厚的混凝土硬化路面。经过计算分析：第一种方法不但需要２４根４，５００ｍｍ预制管桩，还需要大量的宕碴，且难以保证宕碴便道的承载力能够满足２００ｔ履带吊车进行吊装作业时近３０００ｋＮ的荷载要求；而第二种方案更稳妥、更有经济优势。为此决定采用第二种整体处理方案，临时支撑搭设如图４、图５所示；工作平台则利用普通的钢管脚手架（妒８ｍｍ钢管）搭设，紧靠临时支撑，以方便操作和安全为原则。图４临时支撑布置（单位：ｃｍ）Ｊ钢弦杆或刮／ｓｏｔ千斤匝ｌ×卜Ｘｕ∞剪刀撑￡７５，５ｍｍ，ｒａ．佃ｊ面ｂ．正面图５临时支撑大样（单位：ｃｍ）２．４钢结构安装在确保安全质量的前提下，为加快施工进度和节约成本，每片主肋和弦杆采取整体吊装施工方案。即：每道拱在河道西侧的钢结构拼装场地上按照工厂预拼装的方案进行拼装焊接，把分段（如图２所示）的上弦杆、拱梁结合段、拱肋、立柱拼装成整体拱并进行焊接；用平车将拼装好的整体拱转运至北侧围堰上，摆放的顺序为拱肋的西侧朝东，东侧朝西；然后用位于河道内的２００ｔ履带吊进行整体起吊，起升到适当的高度，旋转拱肋，履带吊带整体拱行走，吊放到临时支撑上，进行调整定位，并用缆绳彰ｅ道建筑技术从两侧拉紧，防止倾倒。缆绳的锚点利用承台上预先埋好的钢筋及河道内预设的管桩。其安装步骤及要求如下：（１）先对临时支撑、桥台台帽标高、拱脚接头标高位置进行复测，不符合设计要求的先行调整。（２）在桥台台帽上安放弦杆盆式橡胶支座。（３）利用２００ｔ履带吊车进行端横梁Ａ、Ｂ（与弦杆端梁组合，焊成一体）安装。（４）将整体拱肋从现场存放场运至北侧围堰上，摆放方向与实际安装方向相反（即拱肋西侧朝东，拱肋东侧朝西），同时２００ｔ履带吊车就位（见图３）。（５）设计要求工厂加工钢结构尺寸的基准温度℃为１５，则合龙温度为（１５±℃２）。整体拱肋吊装定位的气温应选择在合龙温度范围内。当气温在合龙温度范围内时，进行吊装定位作业。用２００ｔ履带吊车吊起拱肋，吊点缓慢起钩，拱肋两侧事先用棕绳绑扎作调整方向用。起吊到超过安装高度时吊车缓慢旋转，用缆绳调整方向，将拱肋转到吊车的南侧，然后吊车走行，将拱肋吊放到临时支撑上，利用承台上的预埋钢筋和河道内的预埋管桩作为锚点，将拱肋进行横向绑定，防止倾倒。上弦杆端口应与端横梁对应端口对齐，测设相对位置，调整拱肋，进行定位并固定，落钩。测设并调整拱脚与拱肋段位置，用千斤顶、手拉葫芦配合水准仪、经纬仪对拱肋位置按设计图纸尺寸进行调整（调整拱肋标高，均用临时支撑上的竖向千斤顶，由于拱肋中部位置的ｌ临时支撑ｌ所处的地基承载差，故应少受力，应让位于桥台上的临时支撑２竖向千斤顶多受力。调整拱肋水平位置，采用临时支撑和拱座槽口上的水平千斤顶，以及手拉葫芦），直至符合设计要求。准确定位后拱脚与拱座预埋钢板焊接定位。（６）重复上述步骤进行同一幅的另外２片拱的安装。（７）单幅所有主拱及弦杆焊接定位后，进行拱肋间横撑安装。（８）吊装其余横梁构件（已与纵肋及桥面板焊接），与弦杆、主拱及端横梁焊接。（９）拱座（承台）槽口封脚混凝土施工。（１０）弦杆端口及端横梁灌筑混凝土压重。（１１）重复上述步骤完成另一幅钢桥的安装。ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１３ｆＴ２Ｊ万方数据・桥涵工程・南、北两幅钢桥安装完成后，进行装饰斜杆安装。（１２）焊口及磕碰部位油漆补喷涂。３承台拉杆施工为平衡桥梁上部钢结构及桥面荷载引起的纵向水平推力，本桥在承台底部设置纵向预应力拉杆，南北幅各设置６根（即每片拱肋正下方对应的承台位置各配置２根）共１２根拉杆，钢束类型为９巾８１５．２４高强度低松弛钢绞线，抗拉强度为厶＝１８６０…ＭＰａ，锚下张拉控制应力为叮＝９３０ＭＰａ，锚—具规格为ＳＺＭｌ５９，采用＋７０ｍｍ塑料波纹管。原设计预应力束采用一端张拉的方式，考虑到从承台浇筑到预应力索张拉需时较长，为避免预应力索张拉前长久暴露，设计变更为两端张拉，调整后每根钢索下料长度为５４．６ｍ（原设计５３．９ｍ＋张拉端工作长度０．７ｍ＝５４．６ｍ）。原设计拉杆采用Ａ、Ｂ型２种套筒，外径分别为＋３３０ｍｍ、＋３００ｍｍ，壁厚均为１２ｍｍ；现变更为Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ４种类型套筒，其中Ａ、ｃ型２种套筒外径均为６３３０ｍｍ，Ｂ、Ｄ型２种套筒外径均为＋３００ｍｍ，４种类型套筒壁厚均为１２ｍｍｏ３．１施工工艺承台预应力拉杆如图６所示，施工工艺流程为：承台浇筑时预埋拉杆套筒Ａ、Ｄ和预应力波纹管＿套筒Ａ、Ｂ连接一灌筑套筒Ａ、Ｂ、Ｄ内混凝土－＋套筒Ａ、Ｂ、Ｄ焊接钢板封孔（＋１０ｍｍ灌筑孔、排气孔）－÷穿索、预应力束张拉＿套筒ＢＣ、ＣＤ连接＿浇筑拉杆台帽混凝土及灌筑套筒Ｃ内混凝土一套筒Ｃ焊接钢板封孔（＋１０ｃｍ灌筑孔、排气孔）＿÷预应力波纹管真空灌浆一封锚。图６承台拉杆及钢套简立面布置（单位：ｃｍ）３．２施工要点泵送压注套筒混凝土工艺流程为：清洗管内污物，３．２．１钢套筒内波纹管设置润湿内壁一安设压注头和闸阀一压注管内混凝土预应力束的孔道采用波纹管，波纹管须具有足＿从排气孔振捣砼＿＋关闭压注口处闸阀稳压一拆够的刚度和水密性，设置前对每根波纹管进行检除闸阀完成压注。“”查，管壁上不得有空洞。钢套筒内波纹管采用井（１）开设灌筑孑Ｌ、排气孔“”字型定位钢筋，每个井字型定位钢筋间距为１ｉｎ，首先在套筒Ａ上开设一个＋１０ｃｍ灌筑孔、套用２根＋１６ｍｍ钢筋将其连接牢固，再将带井字形筒Ｂ上开设一个＋１０ｃｍ排气孔，套筒Ｄ上灌筑孔、定位筋的波纹管慢慢送人钢套筒内，以确保管道顺排气孔各开设一个，并在排气孑Ｌ上焊接一定长度的直，管节连接密封平顺，不漏浆。出浆管，以利套筒混凝土密实。３．２．２套筒连接（２）混凝土配合比设计及质量要求钢套筒连接采用１２ｍｍ厚连接钢板，沿钢套筒①钢套管内采用流态微胀Ｃ４０混凝土，水灰比周边均匀布置６块。套筒之间及套筒与连接钢板间控制在０．４５以内，粗骨料采用０．５．２．５ｃｍ，坍落均采用满焊，焊缝高度须满足设计要求。度以１６ｃｍ为最佳，减水剂选用ＦＤＮ，微膨胀剂选用３．２．３套筒Ａ、Ｂ、Ｄ内混凝土灌筑②ＵＥＡ，配料强度应大于１．２倍设计强度；套管内混套筒内混凝土灌筑采取在围堰内无水状态下凝土不能出现断缝、空洞，不能与管壁分离。一根泵送压注方法，自灌筑孔内一次压注完成的方案。套管混凝土的灌筑必须连续，一气呵成，灌筑完成铁道建筑技术ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１３（１２ｌ３５万方数据・桥涵工程・时间，不得超过第一盘人管混凝土的初凝时间；③混凝土输送泵的性能要可靠，以保证连续灌筑，一般备用ｌ台；输送泵的输送压力要满足施工的需要，但压注时泵压不宜过大，以免损坏套筒内波纹管。（３）混凝土灌筑①灌筑人口设接头与输送泵管口联接，待灌筑②完成后，用插板堵死开口，防止混凝土外溢；灌筑开始前，压人清水洗管，湿润内壁，管内无油污和锈③蚀物；灌筑混凝土前，应先泵入水泥浆，然后连续万方数据・隧道／地下工程・（４）吊运钢筋笼入槽后，用钢制扁担穿入钢筋笼吊环内，搁置在导墙顶面上，固定钢筋笼。校核钢筋笼人槽定位的平面位置与高程偏差，并通过调整位置与高程，使钢筋笼吊装位置符合设计要求。３．５混凝土灌筑施工该部分施工无特殊工艺，在此不予赘述。４安全施工措施液压抓斗施工地下墙，除参照常规的建筑工程和地下工程施工安全规程外，还需注意以下几点：（１）抓斗人槽和出槽前提升速度不宜太快，防止抓斗钩住导墙根部造成事故，也以免产生过大的涡流和负压使壁面塌坍。（２）整个施工过程必须时刻注意防止泥浆恶化，特别是在导墙内有渗漏水流，或遇到大雨天气时。如泥浆恶化超过允许值或墙体已有塌坍现象，未更换好浆或采取有效措施，抓斗不得人槽，以免抓斗入槽后被埋在槽中。（３）整个施工过程必须保护好管线，避免成槽机液压抓斗冲撞，造成既有管线损坏，导致影响工程施工进展。５结束语液压抓斗改造及其在河埒口站地下连续墙穿越既有管线施工中的成功应用，解决了未拆迁管线影响城市围护结构施工的难题。该技术加快施工进度，即可减少既有管线对工程造成的影响，又保证了管线正常的使用的功能，还可有效的节约施工成本，创造了良好的经济和社会效益。在后续施工检测中，发现既有管线下方土体掏挖效果均达到设计要求，地连墙接缝处均无渗漏问题，施工质量和技术水平得到了业主和同行的一致好评，该技术在城区深基坑地连墙施工中具有很大的推广应用价值。参考文献谷东育．地下连续墙施工质量控制要点［Ｊ］．建筑技—术，２０１２（９）：７７９７８１．吴铭炳，林大丰，陈金冰，等．薄壁地下连续墙在深基—坑支护中的应用［Ｊ］．工程勘察，２０００（１）：４３４５．周冠南．地下连续墙钢筋笼吊点设置与加固［Ｊ］．城市—轨道交通技术．２０１２（１２）：９７１０２．刘春安，廖秋林，曾志献，等．南京德基广场穿土嵌岩地下连续墙施工技术［Ｊ］．施工技术，２０１１（２）：１２—１５．万利民，付梓，蔡宝华，等．某工程地下连续墙逆作法—施工技术［Ｊ］．施工技术，２０１３（１）：８１８４．杨宝珠．天津地区超深地下连续墙成槽施工技术［Ｊ］—施工技术，２０１３（２）：８９９１．（上接第３６页）又分为３段安装，现将拱肋、立柱、弦杆焊接成一体，（０．２５ｋｇ／ｍ２）一铺装顶面再次呈面干饱和状态时喷整体吊装。这不仅保证了焊接质量，而且加快了施涂第二遍（０．２５ｋｇ／ｍ２）一涂层呈面干饱和状态时，用工进度，同时又节约了临时支架及地基处理费用。清水湿润铺装层顶面一连续养护２４ｈ后用水清除表（２）原设计拱座（承台）预埋２．５ｍ长的拱脚加强面析出物＿＋持续保持铺装层顶面湿润至少４８ｈ。段，拱肋安装时此处接头要设置临时支架。现更改为。蚀士二百拱座预埋钢板并留槽１：３，拱肋直接吊装与预埋钢板焊。…”“／。接，对位相对比较容易，同时也省去此处的支架费用。系杆钢架拱桥利用埋置在地下的承台预应力（３）原设计承台拉杆预应力束采用一端张拉的拉杆来平衡桥梁上部钢结构及桥面荷载引起的纵方式，考虑到从承台浇筑到预应力索张拉需时较长，向水平推力，既保持了钢架拱桥本身的美观，又避为避免预应力索张拉前长久暴露，影响钢绞线质量，免了阻水及对通航的影响，同时又起节约成本的作为此优化为两端张拉，相应也提高了张拉效果。用。工程结合施工实际情况，对官山河系杆钢架拱桥的施工设计进行了优化，使其能在确保安全质量矽丐ｘ瓢的前提下更具有节约成本、加快进度的效果，为类’［１］中交第一公路工程局有限公司．ＪｒＩＧ／Ｔ—Ｆ５０２０１１似工程施工积累了经验。公路桥涵施工技术规范［Ｓ］．北京：人民交通出版社，（１）原设计拱肋、立柱、弦杆分开安装，且拱肋—２０１１：５３６２．６４铁道建筑技术ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１３ｎ２》１ｊ１』１ｌ－１Ｊｌ二心口Ｈｂ№万方数据