摘要：新建廣州至珠海鐵路白坭河特大橋(中心里程：DK7+293.10)全長5696.715m，共設(shè)有157墩2臺158跨。本文主要分析論述了白坭河特大橋系桿拱鋼管拱肋吊裝、焊接、鋼管混凝土澆筑及吊桿安裝及張拉等方面，可供同行參考，不足之處望請指出。

　　關(guān)鍵詞：廣珠鐵路,大跨度,連續(xù)梁拱組合橋,系桿拱,鋼管混凝土,施工監(jiān)測

　　1工程概況

　　新建廣州至珠海鐵路白坭河特大橋主橋?yàn)?70.7+145+69.2)m連續(xù)梁拱組合橋，主橋梁體采用預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，單箱單室變高度箱形截面，三向預(yù)應(yīng)力體系，C55高性能混凝土。

　　箱梁頂寬12.5m(中支點(diǎn)處局部頂寬15m)，底寬8m(中支點(diǎn)處局部底寬10.4m)，梁高3.5～7.8m，梁底按圓曲線變化。

　　主跨系桿拱拱肋采用φ900mm鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，內(nèi)矢高29m，拱軸線為二次拋物線。拱肋橫截面為啞鈴形，截面高2.9m;兩榀拱肋中心距11.1m，拱肋間設(shè)置9道橫撐，橫撐均采用鋼管構(gòu)成空間桁架撐，鋼管內(nèi)部不填充混凝土;拱肋與主梁間設(shè)置14組雙吊桿，順橋向間距9m。鋼管拱外露面防腐涂裝水性無機(jī)富鋅防銹底漆2道，環(huán)氧云鐵中間漆1道，氟炭面漆2道。

 

　　2施工方案

　　系桿拱采取在鋼結(jié)構(gòu)加工廠按照設(shè)計(jì)圖紙及規(guī)范要求加工成標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段，汽車運(yùn)至施工現(xiàn)場，在已完成合攏后的梁面上采用汽車吊吊到拼裝支架上按照拱肋設(shè)計(jì)線形拼裝焊接成拱肋結(jié)構(gòu)，隨后頂升灌注鋼管混凝土，安裝吊桿并按設(shè)計(jì)指定次序張拉吊桿，調(diào)整吊桿力，施工橋面系后，調(diào)整吊桿力到設(shè)計(jì)索力。

　　3臨時(shí)支架設(shè)計(jì)

　　臨時(shí)支架的設(shè)計(jì)根據(jù)橋面的幾何尺寸及荷載情況，并充分考慮支撐架的安全性，同時(shí)考慮汽車吊的作業(yè)空間，采用φ300*6與∠100*100*6角鋼制作成1600*1600的方形桁架作為支撐立柱，上下游兩組支撐立柱形式一樣，編號為1、2、……、14號支柱。支架縱向2-13號支撐立柱間采用∠100*100*6角鋼方形桁架加固，橫向加固4#、6#、9#、11#上下游支撐立柱間采用∠100*100*6角鋼方形桁架，另在支架立柱φ300鋼管頂加3.6m長2I32a橫梁。以使支架縱橫向之間形成排架結(jié)構(gòu)，確保整體穩(wěn)定性。

　　拱肋拼裝臨時(shí)支架各立柱鋼管頂標(biāo)高通過拱肋安裝時(shí)施工拱軸線線形確定，支架鋼管頂2I32a橫梁上設(shè)楔形墊塊調(diào)節(jié)弧線，楔形墊塊布置限位卡板，橫梁與支架鋼管、橫梁與楔形墊塊采取焊接固定。為保證臨時(shí)支架與橋面連接穩(wěn)定，主梁施工時(shí)應(yīng)按照支架布置圖在橋面上預(yù)埋鋼板。預(yù)埋鋼板在澆注主梁混凝土?xí)r，根據(jù)拱肋拼裝臨時(shí)支架各立柱鋼管設(shè)計(jì)位置預(yù)埋，規(guī)格為500×500×14，下設(shè)有φ25長度為30cm螺紋鋼筋作為錨固筋，支架立柱采用焊接方式與預(yù)埋鋼板固接。

　　臨時(shí)支架鋼管桿件采取現(xiàn)場加工成標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段，安裝采用主墩塔吊及橋面汽車吊吊裝鋼管桿件，現(xiàn)場栓接拼裝成型。

 

　　4系桿拱安裝

　　鋼管拱肋節(jié)段的劃分按設(shè)計(jì)適當(dāng)調(diào)整，安裝采用兩臺徐工QY-80汽車吊分別從拱腳往跨中對稱進(jìn)行，中間合攏段由于重量較大，采用兩臺汽車吊抬吊。

　　拱肋節(jié)段吊裝、安裝順序如下：

　　4.1試吊

　　試吊前對吊機(jī)及拱肋進(jìn)行全面檢查，準(zhǔn)備工作全部到位后，選定天氣較好的日子進(jìn)行試吊。試吊時(shí)觀測吊機(jī)在各種受力狀態(tài)下的穩(wěn)定性、提升設(shè)備是否正常運(yùn)行、拱肋吊耳受力是否正常等。

　　4.2拱腳預(yù)埋段吊裝安裝

　　在正式吊裝拱肋節(jié)段之前，必須首先安裝拱腳預(yù)埋段，兩岸均利用塔吊將拱腳預(yù)埋段吊至橋面拱腳處，進(jìn)行安裝。定位支架和預(yù)埋段采用鋼支撐作加固，確保新澆混凝土產(chǎn)生的側(cè)壓力不會使預(yù)埋件發(fā)生偏移。預(yù)埋段安裝必須嚴(yán)格控制安裝精度。

　　4.3拱肋及橫撐吊裝、安裝

　　將檢驗(yàn)合格且已編號的拱肋節(jié)段按起吊順序依次運(yùn)輸至安裝位置，吊機(jī)在起吊位置就位后，放下起重吊具，系住鋼管拱肋節(jié)段吊耳，解除臨時(shí)固結(jié)支撐，完畢后操作人員離開至安全位置，指揮人員確認(rèn)各項(xiàng)情況正常后通過通訊設(shè)備發(fā)出起吊指令，起重司機(jī)啟動(dòng)起重卷揚(yáng)機(jī)，將節(jié)段吊離運(yùn)梁車10cm，靜待觀察10min，檢查確定吊裝系統(tǒng)一切正常后，方可繼續(xù)將拱肋節(jié)段起吊至橋面，然后縱橫向移動(dòng)至安裝位置上方。并在已安裝定位完成的拱腳段上下弦桿接口處底、側(cè)各焊接一塊限位鋼板，然后指揮起重司機(jī)緩慢放下拱肋節(jié)段，在拱肋節(jié)段下放的過程中，施工人員利用繩索捆綁拱肋節(jié)段兩端，操作繩索調(diào)整拱肋節(jié)段位置，盡量精確地把拱肋節(jié)段放于支架上，拱肋節(jié)段的尾部放置于拱腳節(jié)段接口上的限位板里，前部也要放置于支架橫梁楔形墊塊上的限位板上，拱肋節(jié)段安放完成后，立即對拱肋節(jié)段進(jìn)行縱向、橫向位置及標(biāo)高的精確測量，確保拱肋節(jié)段位于拱軸線上，如其位置誤差超過要求，則需進(jìn)行調(diào)整，直到安裝精度達(dá)到要求，焊接人員對拱肋節(jié)段與拱腳節(jié)段接口進(jìn)行局部焊接臨時(shí)固定，并加臨時(shí)支撐約束另一端，保證拱肋穩(wěn)定。臨時(shí)固定完成后，方可拆除吊重鋼絲繩與拱肋節(jié)段吊耳的連接。

　　接著，按同樣方法完成(上)下游對稱拱肋節(jié)段吊裝安裝，再吊裝安裝橫撐。橫撐吊裝采用同樣方法起吊至橋面位置后移至安裝位置，左右兩端調(diào)平，緩慢操作至接口，當(dāng)兩端接口完全對齊時(shí)，同時(shí)緩慢下放，如果橫撐接口有錯(cuò)臺等原因?qū)е聼o法精確對齊時(shí)，適當(dāng)修整接口，使橫撐就位。然后焊接人員對橫撐兩端接口進(jìn)行部分焊接以臨時(shí)固定橫撐，待焊接完成后，方可松開吊具。同理按吊裝安裝順序逐次吊裝完成剩余節(jié)段及橫撐的安裝。

　　合攏段長度可多留2cm，待合攏時(shí)根據(jù)合攏口實(shí)際測量長度進(jìn)行修整至精確的合適長度。合攏前，需進(jìn)行溫度觀測，測量合攏長度，切割合攏段余量，采用節(jié)段吊裝同樣方法就位合攏段，合攏口采用內(nèi)面帶襯墊單面施焊雙面成型工藝，以確保工藝滿足要求。合攏段的控制最終以線型控制為主，合攏段會預(yù)留余量，合攏段的內(nèi)力最終以監(jiān)測單位、設(shè)計(jì)單位的要求為準(zhǔn)，通過實(shí)際監(jiān)測數(shù)據(jù)作調(diào)整。

　　4.4鋼管拱肋節(jié)段焊接

　　結(jié)構(gòu)焊接在工廠內(nèi)采用CO2氣體保護(hù)半自動(dòng)焊和藥芯焊絲的焊接工藝、現(xiàn)場焊接均采用手工焊，全熔透的焊接工藝。

　　臨時(shí)連接采取在加工時(shí)每節(jié)拱肋兩頭設(shè)置法蘭，法蘭采用14mm厚鋼板制作，每個(gè)接頭的法蘭上預(yù)留了六個(gè)φ27mm的螺栓孔，在鋼管拱吊裝到支架頂時(shí)，一頭套入上一節(jié)拱肋的襯管內(nèi)，并用φ25mm的螺栓將拱肋定位，并用50t手動(dòng)千斤頂進(jìn)行標(biāo)高調(diào)整，調(diào)整到位后用馬凳“抄死”，然后立即進(jìn)行臨時(shí)焊接，臨時(shí)焊接采用220×150×16mm的A3鋼加勁板與上一節(jié)拱肋進(jìn)行焊接牢固，每個(gè)拱肋的接頭焊接16個(gè)加勁板，上下弦管接頭各均勻布置8個(gè)加勁板，加勁板與拱肋雙面滿焊，焊縫高不得小于8mm。臨時(shí)焊接采用安裝一節(jié)，焊接一段，直至合攏。每節(jié)拱肋臨時(shí)焊接完成后方可進(jìn)行下一段拱肋的安裝。

　　永久性焊接在鋼管拱合攏后進(jìn)行，接頭施焊應(yīng)拱腳向拱頂對稱進(jìn)行，避免拱肋移位或變形。拱肋和橫撐現(xiàn)場所有焊接均采用手工焊，全熔透。焊接時(shí)先焊對接環(huán)縫，每節(jié)拱肋的對接環(huán)焊縫至少焊三道，焊接完成后割掉臨時(shí)連接的加肋板，再將加肋板處的焊縫補(bǔ)齊，焊接完成后將焊縫打磨平整，并進(jìn)行無損探傷合格后，再安裝瓦管并進(jìn)行焊接。拱頂合攏節(jié)段焊接時(shí)間選擇在氣溫15℃-20℃之間時(shí)進(jìn)行。

　　鋼管拱拱焊接完成后，對焊縫進(jìn)行100%超聲波探傷，對于探傷不合各的焊縫采用碳弧氣刨，將不合格的焊縫刨開，重新進(jìn)行焊接，焊接后再次進(jìn)行探傷，確保焊縫合格為止。

　　5.鋼管混凝土灌注

　　鋼管拱制作時(shí)在拱肋及腹板相應(yīng)位置設(shè)灌注孔和出漿孔，采用高壓輸送泵頂升灌注弦桿、腹板混凝土，混凝土灌注順序?yàn)橄壬舷夜芎笙孪夜茉俑拱澹瑑蓚?cè)拱肋、腹板同時(shí)對稱灌注。

　　管內(nèi)灌注C55微膨脹混凝土，施工之前，進(jìn)行工藝可靠性試驗(yàn)。管內(nèi)混凝土灌注前，應(yīng)進(jìn)行多種配合比、膨脹率等有關(guān)性能測試，并加以比較，擇優(yōu)選定。

　　拱肋混凝土的灌注采用從低處往高處的泵送頂升法，由拱腳向弦管內(nèi)的混凝土采用一級泵送，腹板內(nèi)混凝土采用二級泵送。泵送混凝土除要有合理的配合比與恰當(dāng)?shù)耐饧觿┩猓�灌注前壓入清水，潤濕管壁，再壓入一定�?shù)量的水泥漿作先導(dǎo)，以有助于排除氣泡，然后再泵送微膨脹混凝土。

　　泵送混凝土的速度應(yīng)協(xié)調(diào)一致，遵循對稱、均勻的原則(兩臺混凝土泵對稱壓注，兩端的砼面高差控制在3m以內(nèi))。泵送順序?yàn)橄壬瞎堋⒑笙鹿堋⒃俑拱澹��?dāng)上一環(huán)混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度90%后，才可泵送下一環(huán)混凝土。

　　泵送混凝土?xí)r，應(yīng)確保混凝土的連續(xù)供應(yīng)，嚴(yán)格控制管內(nèi)不要泵入空氣，以防管內(nèi)混凝土出現(xiàn)空洞，待出漿孔排出合格混凝土后，方可關(guān)閉止回閥。

　　頂升過程中，如出現(xiàn)堵管、混凝土泵達(dá)到額定壓力，不能繼續(xù)施工時(shí)，應(yīng)及時(shí)換管。當(dāng)換管時(shí)，檢查混凝土是否已頂升至該注漿孔位置，如還沒有頂升至該管，則應(yīng)在再次頂升之前，在形成高位拋落段加開排氣孔，以避免有空氣排不出，而形成空隙。

　　泵送過程中，專業(yè)質(zhì)檢人員可用敲擊法判斷管內(nèi)混凝土的填充情況，如有空隙應(yīng)及時(shí)用體外加震法解決。拱肋混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，使用超聲波探測填充情況，局部不符合規(guī)范要求的采用鉆孔壓漿法補(bǔ)強(qiáng)。

　　6.吊桿安裝及張拉

　　吊桿安裝采用自制起吊設(shè)備安裝。安裝前，將已預(yù)先編號的吊桿依次吊上橋面預(yù)定位置擺放，利用卷揚(yáng)機(jī)從鋼管拱上弦處吊桿孔口放下起吊鋼絲繩，鋼絲繩穿過下弦孔口至橋面，將吊桿安裝上起吊器，啟動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)緩慢起升，提升吊桿通過鋼管拱弦桿吊桿孔使吊桿離橋面10cm，然后下放通過橋面吊桿孔，將吊桿上頭與上錨頭連接于上弦桿處，最后將吊桿下頭與橋面處吊桿位置下錨連接，完成吊桿安裝作業(yè)。

　　吊桿安裝完成后，待拱肋灌注混凝土強(qiáng)度達(dá)90%后對吊桿進(jìn)行張拉，吊桿張拉按照設(shè)計(jì)提供的順序進(jìn)行。張拉前，千斤頂、油泵和油壓表均編號、配套標(biāo)定。吊桿加初張力后，經(jīng)過多次調(diào)整后達(dá)到吊桿索力目標(biāo)值。最后在橋面防水層、人行道、道碴、線路設(shè)備等橋面系全部鋪設(shè)完成后，進(jìn)行吊桿最后階段的張拉，將吊桿力調(diào)整到設(shè)計(jì)索力目標(biāo)值。

　　7.施工監(jiān)測

　　鋼管混凝土連續(xù)梁拱組合橋?yàn)槌�靜定結(jié)構(gòu)，橋梁上部、下部以及基礎(chǔ)甚至地基連成一體，結(jié)構(gòu)的超靜定次數(shù)較多，受力復(fù)雜。橋梁施工監(jiān)測的任務(wù)就是要根據(jù)全過程中實(shí)際發(fā)生的各項(xiàng)影響橋梁內(nèi)力與變形的參數(shù)，結(jié)合施工過程中測得的各階段主梁內(nèi)力(應(yīng)力)與變形數(shù)據(jù)，隨時(shí)分析各施工階段中主梁內(nèi)力和變形與設(shè)計(jì)預(yù)期值的差異并找出原因，提出修正對策，以確保在全橋建成以后橋梁的內(nèi)力和外形曲線與設(shè)計(jì)值相符合。

　　為控制懸臂施工時(shí)懸臂端豎向撓度、主梁軸線橫向的偏差在容許范圍內(nèi)，控制成橋后主梁線形符合設(shè)計(jì)要求，采用大型橋梁專業(yè)有限元軟件對現(xiàn)場施工過程進(jìn)行模擬計(jì)算，依據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)經(jīng)綜合判斷確定主梁掛籃施工立模標(biāo)高，同時(shí)與現(xiàn)場實(shí)測標(biāo)高進(jìn)行對比、誤差分析，以控制主梁豎向位移滿足設(shè)計(jì)要求;對拱肋坐標(biāo)進(jìn)行理論計(jì)算與實(shí)測數(shù)據(jù)的比較和分析，以使得拱肋線形滿足設(shè)計(jì)要求。同時(shí)在主梁上選取9個(gè)控制截面，拱肋上選取5個(gè)控制截面，預(yù)埋應(yīng)力傳感器，進(jìn)行應(yīng)力監(jiān)測，掌握施工過程中橋梁結(jié)構(gòu)的內(nèi)力狀態(tài)，保證結(jié)構(gòu)應(yīng)力在設(shè)計(jì)要求安全范圍內(nèi)。

　　8.結(jié)語

　　連續(xù)梁拱組合橋在鐵路工程中較少采用，該橋施工中采取的連續(xù)梁墩頂現(xiàn)澆段大體積混凝土施工及裂縫防治、掛籃的適應(yīng)性設(shè)計(jì)、高溫環(huán)境下合攏段施工、連續(xù)梁施工體系轉(zhuǎn)換、鋼管拱安裝定位控制、鋼管混凝土的灌注、吊桿索力快速調(diào)整及線形控制等技術(shù)和方法，為鐵路大跨度連續(xù)梁拱組合橋的建設(shè)積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]王庭英,金志展.鋼管混凝土橋梁鋼結(jié)構(gòu)制造與安裝[M].北京:人民交通出版社,2004.

　　[2]陳寶春.鋼管混凝土拱橋設(shè)計(jì)與施工[M].北京：人民交通出版社,2000.

　　[3]范立礎(chǔ).橋梁工程[M].北京：人民交通出版社,2001.

　　[4]黃僑.橋梁組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理[M].北京：人民交通出版社,2OO3.

　　[5]鐘善桐.鋼管混凝土理論[M].哈爾濱：黑龍江科學(xué)技術(shù)出版社,2000