195m跨鋼筋混凝土拱橋多節段纜索吊裝工法

195m跨鋼筋混凝土拱橋多節段纜索吊裝工法

《195m跨鋼筋混凝土拱橋多節段纜索吊裝工法》是中鐵十七局集團有限公司完成的建築類施工工法;作者分別是王宇、戴志用、梁毅、王清明、孫良標;適用範圍是大跨度鋼筋混凝土箱型拱橋,尤其適用於跨度大、吊裝節段多、地形複雜,現澆及轉體難以完成的鋼筋混凝土箱型拱橋的施工。

《195m跨鋼筋混凝土拱橋多節段纜索吊裝工法》主要的工法特點是採用逐段固結扣掛的方法;採用雙索麵扣索;纜索吊系統的設計構造簡單、起吊重量大、安全經濟、運行效率高;採用主扣塔合用的設計及施工技術,減低了造價、縮短了工期。

2008年1月31日,《195m跨鋼筋混凝土拱橋多節段纜索吊裝工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為2005-2006年度國家二級工法。

基本介紹

  • 中文名:195m跨鋼筋混凝土拱橋多節段纜索吊裝工法
  • 工法編號: YJGF239-2006
  • 完成單位:中鐵十七局集團有限公司
  • 主要完成人:王宇、戴志用、梁毅、王清明、孫良標
  • 審批單位:中華人民共和國住房和城鄉建設部
  • 主要榮譽:國家二級工法(2005-2006年度)
形成原因,工法特點,操作原理,適用範圍,工藝原理,施工工藝,材料設備,質量控制,安全措施,環保措施,效益分析,套用實例,榮譽表彰,

形成原因

《195m跨鋼筋混凝土拱橋多節段纜索吊裝工法》的形成原因是:
鋼筋混凝土拱橋因其截面設計合理、橫向剛度大、造價相對低廉、養護量小、費用低等優點,具有廣泛的套用前景,但也因其施工過程中線形控制、橫向穩定性、吊裝工藝接頭處理等多項難點限制了其發展。中鐵十七局集團有限公司結合貴州省六圭河特大橋淨跨195米鋼筋混凝土箱型拱公路橋的施工,立項開發並總結了“採用分節段預製、纜索吊多節段吊裝、逐段固結扣掛、合攏後松索成拱的施工技術”。
這項技術在貴州省六圭河特大橋淨跨195米鋼筋混凝土箱型拱公路橋施工中套用,取得成功,多船榆煮並獲得了良好的經濟效戀和束巴殃廈益和社會效益。2005年該技術通過了山西省科學技術廳組織的技術鑑定。鑑定認為:“該技術工藝先進,安全可靠,在同類型橋樑工程中具有較好的推廣價值,研究成果達到中國國內領先水平”。

工法特點

《195m跨鋼筋混凝土拱橋多節段纜索吊裝工法》的工法特點是:
1.參照斜拉橋的懸拼原理,採用逐項套段固結扣掛的方法,解決了多節段吊裝的穩定性和線型控制問題,達到了較高的線型控制精度。
2.採用雙索麵扣索,因扣索非保向力的作用,拱肋橫向穩定性高。
3.纜索吊系統的設計構造簡單、起吊重量大、安全經濟、運行效率高。
4.採用主扣塔合用的設計及施工技術克服了地形複雜、場地狹窄的困難,減低了造價、縮短了工期。

操作原理

適用範圍

《195m跨鋼筋混凝土拱橋多節段纜索吊裝工法》適用於大跨度鋼筋混凝土箱型拱橋,尤其適用於跨度大、吊裝節段多、地形複雜,現澆及轉體難以完成的鋼筋混凝土箱型拱橋的施工。

工藝原理

《195m跨鋼筋混凝土拱橋多節段纜索吊裝工法》的工藝原理敘述如下:
主拱箱吊裝借鑑拱橋的吊裝方法和斜拉橋的控制方法,採用預製拱箱節段,纜索吊起重運輸至設計位置,每段吊裝到位調整好後即固結,然後進行體系轉換,將纜索吊受力轉換給斜拉索,並參照懸拼斜拉橋的方法進行施工控制。

施工工藝

  • 工藝流程
《195m跨鋼筋混凝土拱橋多節段纜索吊裝工法》各段的主要吊裝工藝流程為:預製場地預製→拱箱吊具安裝、起吊→拱箱縱移至纜索吊下方→拱箱轉體→纜索吊起吊→到位後調整線形,上緊螺栓→焊接接頭鋼板→上鋼絞線連線器→拉緊扣索鋼絞線進入後錨系統→千斤頂張拉鋼絞線→逐級調索、吊點受力轉移給扣索受力→拉拱箱風纜、卸吊具回天車→下一段拱箱安裝直至全部吊裝完成→澆注合龍段混凝土→按程式放鬆扣索,索力轉化為拱肋推力實現單肋合攏。
  • 操作要點
《195m跨鋼筋混凝土拱橋多節段纜索吊裝工法》的操作要點如下:
一、施工準備
1.進行纜索吊裝系統、扣掛系統的總體布置和規劃,要求空間關係清楚,受力體系明確。
2.準備移運梁系統、纜索吊裝系統及扣掛系統所需各種卷揚機、滑輪、索鞍、塔架桿件、鋼絲繩、千斤頂等材料、機具和設備。
3.平整場地,設定拱箱預製場,安裝預製拱箱節段吊裝門架及移梁設備要求節段預製採用預製場長線法預製,即預製台座應能保證半跨拱肋嵌合預製,保證預製節段尺寸準確,結合面嵌合好。如因地形等原因限制無法實現,可以採用幾片一聯,每聯內耦合預製的辦法。
4.建立的空間測控網。
5.建立電視監控和指揮系統。
二、纜索吊裝系統的設計、加工及安裝。
1.纜索吊總體設計。纜索吊機以萬能桿件(或其他鋼結構)作為支架,以鋼絲繩作為承重索和運行軌道,配以牽引系統和起重系統的大型吊裝設備。主要吊裝作用是對主拱圈節段、上部預製構件進行吊裝施工。纜索吊裝系統主要構成有承重主索、起重系統(含動力系統)、牽引系統(含動力系統)、滑移式索鞍、運行天車系統、地臘故去寒錨、固定式主塔架、支索器、各種纜風索、防雷系統等。其總體布置如圖1所示。
195m跨鋼筋混凝土拱橋多節段纜索吊裝工法
圖1纜索吊裝系統總體布置圖
2.施工地錨,拼裝承重塔架。按塔架設計圖祝屑禁中桿件型號、位置、數量拼裝主塔,所有構件的螺栓均按要求上滿、擰緊,並隨高度盼殃騙的增加而設定臨時纜風繩,以確保結構的穩定。
3.安裝塔頂分配梁、索鞍座及索鞍。索鞍支座和分配梁是主要受力構件,安裝時一定要按圖紙要求施工。
4.安設塔架風纜。
5.安裝主承重索。先安裝Φ21.5臨時牽引繩形成單線閉合迴路,作為安裝主索及起重,牽引索的工作索。主索的收緊以垂度控制,在主索掛設完成後,無任何荷載時(包括天車、支索器等)主索的垂度控制在設計值左右,且各索間相互高差控制在5厘米之內。主索的收緊應對稱進行,避免塔架受扭,安裝主索的過程中隨時調整風纜的張力,保持塔架的偏位在計算範圍內。
6.安裝天車、牽引系統及起重系統。
7.分級載入試吊,分別用25%、50%、75%、100%、110%的額定載重進行動載試驗,用120%的額定載重進行靜載試驗,觀察、測試各個系統的運行狀態,合格後辦理簽證手續投入使用。
三、扣掛系統設計、加工及安裝。
1.扣掛系統是在施工過程中逐步形成的主要由扣塔、地錨、風纜、扣索、索鞍等組成的。其總體布置如圖2所示。
195m跨鋼筋混凝土拱橋多節段纜索吊裝工法
圖2扣掛系統總體布置圖
2.拼裝塔架(主扣塔合用部分則同纜索吊裝系統同時施工)及施工地錨。
3.安裝扣索索鞍分配梁、索鞍座及索鞍。
4.準備扣掛系統所必需的鋼絞線、千斤頂等為吊裝扣掛做好準備。
四、拱箱預製、縱移起吊及轉體。
1.拱箱預製。拱箱預製時分底板、腹板兩次進行,拱箱預製時需注意吊具預埋件位置、鋼絞線預埋位置和角度、端部預埋角鋼位置、拱肋端頭尺寸等,否則將會造成無法起吊或者無法拼裝對接的嚴重後果。預製時將相鄰耦合節段預埋件的螺栓臨時固定,這樣可以確保空間相對位置,並使預製的拱箱上弧長應比下弧長每側短0.5~1厘米,以確保吊裝對接過程中不出現下開口的情況。拱箱預製接頭採用如圖3所示的結構。
195m跨鋼筋混凝土拱橋多節段纜索吊裝工法
圖3拱箱接頭示意圖
2.拱箱預製好後,將兩台門架與預製拱箱對位後,開始安裝起吊分配梁等吊具,安好吊具後,提升拱箱,待上升足夠高度後,將梁體與門架間固定緊成為整體。吊具如圖4所示。
195m跨鋼筋混凝土拱橋多節段纜索吊裝工法
圖4吊具設計圖
3.門架與拱箱節段將沿著鋪設的縱移軌道運行。
4.待拱箱一端的吊點位置縱移到纜索吊下方時,將拱箱一端放在枕木垛支點上,另一端放在轉向平車上,移走門架。用纜索吊一組天車上的兩個吊鉤,吊起拱箱一頭向左岸或者向右岸方向緩慢移動天車,同時配合5噸牽引卷揚機牽引平車運動,此時,平車是作前進及轉體動作,最終實現梁體90度旋轉至順橋向,最後利用另一組天車下起重滑輪組吊起已轉體後的平車上的一端拱箱。轉體工藝見圖5所示。
195m跨鋼筋混凝土拱橋多節段纜索吊裝工法
圖5拱箱轉體示意圖
五、拱箱吊裝對位、體系轉換。
1.同時提升第一組、第二組天車下的起重滑輪組,將拱箱吊起足夠高度,啟動牽引卷揚機向右岸移動到指定位置。
2.利用兩組天車下滑輪組起落調整,通過調整四個吊鉤,逐步將拱箱線型調正。考慮預製和安裝誤差的修正及溫度場的影響,採用動態控制的方法精確定位拱箱空間位置。
3.把初步調好線型的拱箱節段同已安裝好的拱箱對接,用水平儀及經緯儀精確定位,無誤後穿定位M36螺栓,並上緊。
4.拉拱箱橫向纜風繩,收緊時保證主拱箱中線準確。
5.安裝扣掛鋼鉸線,後端錨於主地錨上,過塔頂鞍座後,同樑上預埋的鋼鉸線用連線器逐根錨固好,並初步收緊(此步可以和焊接鋼板同步進行)。
6.將已調整對位好的拱箱節段同已安裝好的拱箱節段間用連線鋼板焊接成整體。其要求是:先每塊鋼板點焊定位後,再對稱焊接完成每塊連線板,否則將會造成中線偏位。
7.節段受力體系轉換:即張拉該段拱箱扣掛斜拉索(鋼鉸線)、前一段拱箱扣掛斜拉索(以及根據計算必須進行調索的其他斜拉索),並逐漸松放四個起重滑輪組鋼絲繩,要求張拉鋼絞線和鬆起重繩協調一致,每一工作循環線型標高以1~2厘米變化為控制,經多級循環轉換,使纜索吊機吊重完全釋放到斜拉索上,至此,體系轉換完畢。
8.拆除拱箱前後吊點系統,(分配梁及吊桿)通過纜索吊帶回左岸倒換使用直至吊裝完全部拱箱。
9.用同樣的方法安裝其他各段拱箱。
六、合攏段施工、解除扣索形成單肋。
1.現澆合攏段施工。選擇合攏時間以夜間溫度較低後焊接鋼支撐較為適宜,焊接完全部鋼支撐,隨即綁紮鋼筋,澆築合攏段混凝土,時間宜控制在第二天早6點鐘之前完成。
2.單肋主拱圈全橋合攏後,按照計算得出的松索程式,逐步對稱鬆掉全部斜拉扣索鋼鉸線,形成單肋。
七、橫移纜索吊裝系統,吊裝另一條拱肋。
八、拱上結構施工。
1.拱箱各肋施工完成後,分段、分環載入施工形成整體拱箱。
2.形成裸拱後,按計算確定的載入程式在主拱圈上施工立柱和蓋梁,然後預製架設空心板梁,最後施工橋面鋪裝、安裝橋面系。
《195m跨鋼筋混凝土拱橋多節段纜索吊裝工法》的勞動力組織見表1。
表1 勞動組織表
機構名稱
組織機構職能
人數
備註
指揮協調組
負責總體協調指揮和調度
4
技術組
負責吊裝過程的技術工作,包括協同監理、設計、監控進行觀測.處理吊裝過程中的各種技術問題等。
6
吊裝作業組
組長
現場吊裝操作總指揮
1
副組長
現場吊裝操作副總指揮
1
移梁作業組
起頂→移位→轉體
12
吊裝對接作業組
起吊縱移拱箱,拉橫向纜風.拱圈對接前點、焊接對位、卸吊具
16
扣掛系統安裝組
扣索連線、牽引、調索等
12
纜索吊機操作司機
操作纜索弔卷揚機
4
現澆接頭混凝土作業組
負責澆築接頭混凝土等相關工作
12

材料設備

《195m跨鋼筋混凝土拱橋多節段纜索吊裝工法》所用的材料及機械設備見表2、表3。
表2 主要材料表
序號
材料名稱及規格
單位
數量
備註
1
主索(6×37+NF-56,1770級)
450×7+550×1
2
牽引索(6×37+NF28,1770級)
1×1700
3
起重索(6×37+NF-21.5,1770級)
1250×4
4
各種風纜
7700
5
索鞍
6
根據總體布置確定
6
萬能桿件
520
7
吊具
2
8
32T四門滑車
4
9
拱箱運輸軌道
根據現場運輸距離而不同
表3 機具設備表
序號
材料名稱及規格
單位
數量
備註
1
32噸索道天車
4
2
12噸電動卷揚機
1
3
8噸電動卷揚機
4
4
5噸電動卷揚機
2
5
2噸電動卷揚機
1
6
油壓千斤頂及配套油泵
8
7
全站儀
2
8
100噸轉向平車
1
9
拱箱起吊運輸龍門吊
1

質量控制

《195m跨鋼筋混凝土拱橋多節段纜索吊裝工法》的質量控制要求如下:
一、質量標準
根據交通部《公路橋涵設計通用規範》JTG D60-2004、《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規範》JTG D62-2004、《公路工程質量檢驗評定標準》JTJ071-98、《公路橋涵施工技術規範》JTJ 041-2000、《公路工程技術標準》JTJ 001-97等相關設計及施工規範,制定質量標準如下:
1.萬能桿件塔架的拼裝誤差:塔頂標高偏差不大於50毫米;塔頂平面高差不大於10毫米;立柱側向彎曲小於H/1500(H為塔架高);立柱傾斜小於H/2000(H為塔架高);構架的平面扭轉不大於1°。
2.纜索吊主索間的高差不大於5厘米。
3.當前節段拼裝過程中的控制標準:當前拱箱前端定位標高允許偏差:±5毫米;當前拱箱軸線前端橫向偏位:±10毫米;合龍口兩端相對誤差:±20毫米;扣索索力控制張拉最大允許誤差:最大不同步張拉力為100千牛,同時不同步索力使扣塔塔項產生的順橋向偏移值不得大於20毫米。
4.已拼裝完成節段的控制誤差:拱圈底面高程誤差:±20毫米;拱圈對稱接頭相對高程誤差:±20毫米;軸線橫向偏位誤差20毫米,拱肋間距誤差±30毫米。
二、質量控制措施
1.建立質量保證體系,開展全面質量管理活動,各工序指派專人負責,技術人員跟班作業。
2.搞好操作工人技術培訓,做到操作熟練,避免違章作業。
3.做好各種材料、機具、設備的進場驗收和使用前複查工作,未經複查嚴禁使用。
4.關鍵工序,施工前必須做好試驗工作,以確保設計參數的準確性及施工操作的可靠性。
5.搞好“三檢”工作,嚴格按照質量標準施工,達不到標準堅決返工。
6.按照監控指令操作,嚴格控制拱箱節段的空間位置。
7.吊裝過程中及載入過程中設專人觀測拱箱中線及高程、塔頂偏位、扣索索力等,及時反饋數據,監控及時根據實測數據調整相關參數。
8.吊裝前,要認真測量拱箱節段尺寸,特別是拱箱接頭要專人檢查、認真覆核,對有有關問題及時處理。

安全措施

採用《195m跨鋼筋混凝土拱橋多節段纜索吊裝工法》施工時,除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外,尚應遵守注意下列事項:
1.嚴格按照施工規範及設計檔案指導生產。
2.嚴格施工程式,對每道工序檢驗合格後,方可進行下道工序施工。
3.嚴格遵守國家有關安全生產的法律法規,嚴禁違章作業。
4.纜索吊系統及扣掛系統的設計是確保全全的基本條件,必須確保設計方面不出任何紕漏。運用科學的設計理念和先進的計算手段結合現場實際情況進行合理設計,需多專業分工協作,共同攻關,要進行專題研究,設計方案必須經過專家論證,以確保設計的安全性。對各種臨時設施的設計成果採用試驗、檢測手段進行驗證,通過驗證結果最佳化設計方案,形成由設計理論指導施工實踐,再從施工實踐中總結經驗對設計理論進行完善的良性循環體系。
5.對起吊設施定期檢查,發現問題要及時整改,處理結果要有記錄。
6.吊裝過程中測量工作要認真負責,做到吊裝過程連續觀測,測量數據及時整理匯報。
7.對塔架受力較大的桿件應力測試及塔頂位移要隨時監控,發現異常情況,及時採取相應措施處理後,方可繼續施工。
8.在每一個項目施工前,應對全體施工人員進行技術交底和安全教育。
9.纜索吊機工作跨度大,視線遠,必須制定統一的指揮系統,配備對講機為聯絡工具,確保操作安全,必要時設定電視監控系統。
10.纜索吊機為起重機械,操作人員必須嚴格執行“起重作業”的有關規定。
11.纜索吊裝涉及高空作業,因此必須嚴格按照高空作業的有關安全技術要求進行操作。

環保措施

《195m跨鋼筋混凝土拱橋多節段纜索吊裝工法》的環保措施如下:
1.最佳化施工設計,減少對周邊環境的破壞。總體布置儘可能地利用兩岸地形條件,儘可能地利用永久性設施,地錨的設計儘可能地和周邊環境相協調,如採用的地錨集中設定、採用錨索式地錨等均可以最大限度地減少對周邊環境的破壞。
2.施工中的建築垃圾、開挖中的廢渣、施工中的廢水等的排放、廢棄物的堆積必須統一規劃,不能隨處排放堆積。必要時採用修築擋碴牆集中堆放廢渣、利用廢渣修築田地廢水沉澱淨化後再排放等措施以減少對環境的影響。
3.在橋頭植樹造林,美化環境,做到建一橋,添一景。
4.採用“四新”技術,精心組織,科學施工,減少對周邊環境的影響。如臨時設施用建築材料儘可能採用可循環和周轉使用的環保材料,採用新技術和新工藝等減少材料和能源的浪費,做好施工組織施工以注意噪聲、煙塵等對周邊環境的影響等等。

效益分析

1.《195m跨鋼筋混凝土拱橋多節段纜索吊裝工法》施工費用低,節省支架材料,以貴州六圭河特大橋為例,節約投資470多萬元,經濟效益明顯。
2.《195m跨鋼筋混凝土拱橋多節段纜索吊裝工法》由於逐段固結扣掛,採用雙索麵扣索,橫向穩定性好,線形精度高,縮短了吊裝架設時間。
3.《195m跨鋼筋混凝土拱橋多節段纜索吊裝工法》適宜於複雜地形條件下的大跨度鋼筋混凝土拱橋,受地形條件及影響小,橋下通航不受影響。
註:施工費用以2005-2006年施工材料價格計算

套用實例

《195m跨鋼筋混凝土拱橋多節段纜索吊裝工法》的套用實例如下:
貴州六圭河特大橋地處岩溶峰叢區的高原中山深切河谷地帶,沿橋位軸線岸坡地面高程河床最大高差235米,河谷橫斷面為不對稱的“V字形峽谷。其主跨為上承式鋼筋混凝土箱型拱橋,總體布置是:淨跨l0=195米,淨高f0=39米,橋寬為12.0米。左岸設兩孔20米預應力空心板引橋,右岸設一孔跨度為20米預應力空心板引橋。全橋總長255.76米。
該橋在施工難度特別大,地形異常複雜、氣候條件惡劣的情況下,主跨採用“分節段預製、纜索吊多節段吊裝、逐段固結扣掛、合攏後松索成拱”的施工技術,完成了施工任務。該橋上下游兩片單肋拱箱吊裝節段為20段,全橋拱箱吊裝節段為40段(最重節段95噸),跨中設定60厘米的合攏調整段,在吊裝完成後成拱狀態下,主拱拱底標高實測值與理論值吻合良好,絕對誤差遠遠小於規範的規定值(L/3000=65毫米),主拱軸線實測值與理論值吻合良好,絕對誤差遠遠小於規範規定值(L/6000=32.5毫米),在整個施工過程以及成拱狀態下,主拱線形流暢,扣索、扣吊塔受力合理,拱體結構安全可靠。

榮譽表彰

2008年1月31日,中華人民共和國住房和城鄉建設部以“建質[2008]22號”檔案發布《關於公布2005-2006年度國家級工法的通知》,《195m跨鋼筋混凝土拱橋多節段纜索吊裝工法》被評定為2005-2006年度國家二級工法。
《195m跨鋼筋混凝土拱橋多節段纜索吊裝工法》的操作要點如下:
一、施工準備
1.進行纜索吊裝系統、扣掛系統的總體布置和規劃,要求空間關係清楚,受力體系明確。
2.準備移運梁系統、纜索吊裝系統及扣掛系統所需各種卷揚機、滑輪、索鞍、塔架桿件、鋼絲繩、千斤頂等材料、機具和設備。
3.平整場地,設定拱箱預製場,安裝預製拱箱節段吊裝門架及移梁設備要求節段預製採用預製場長線法預製,即預製台座應能保證半跨拱肋嵌合預製,保證預製節段尺寸準確,結合面嵌合好。如因地形等原因限制無法實現,可以採用幾片一聯,每聯內耦合預製的辦法。
4.建立的空間測控網。
5.建立電視監控和指揮系統。
二、纜索吊裝系統的設計、加工及安裝。
1.纜索吊總體設計。纜索吊機以萬能桿件(或其他鋼結構)作為支架,以鋼絲繩作為承重索和運行軌道,配以牽引系統和起重系統的大型吊裝設備。主要吊裝作用是對主拱圈節段、上部預製構件進行吊裝施工。纜索吊裝系統主要構成有承重主索、起重系統(含動力系統)、牽引系統(含動力系統)、滑移式索鞍、運行天車系統、地錨、固定式主塔架、支索器、各種纜風索、防雷系統等。其總體布置如圖1所示。
195m跨鋼筋混凝土拱橋多節段纜索吊裝工法
圖1纜索吊裝系統總體布置圖
2.施工地錨,拼裝承重塔架。按塔架設計圖中桿件型號、位置、數量拼裝主塔,所有構件的螺栓均按要求上滿、擰緊,並隨高度的增加而設定臨時纜風繩,以確保結構的穩定。
3.安裝塔頂分配梁、索鞍座及索鞍。索鞍支座和分配梁是主要受力構件,安裝時一定要按圖紙要求施工。
4.安設塔架風纜。
5.安裝主承重索。先安裝Φ21.5臨時牽引繩形成單線閉合迴路,作為安裝主索及起重,牽引索的工作索。主索的收緊以垂度控制,在主索掛設完成後,無任何荷載時(包括天車、支索器等)主索的垂度控制在設計值左右,且各索間相互高差控制在5厘米之內。主索的收緊應對稱進行,避免塔架受扭,安裝主索的過程中隨時調整風纜的張力,保持塔架的偏位在計算範圍內。
6.安裝天車、牽引系統及起重系統。
7.分級載入試吊,分別用25%、50%、75%、100%、110%的額定載重進行動載試驗,用120%的額定載重進行靜載試驗,觀察、測試各個系統的運行狀態,合格後辦理簽證手續投入使用。
三、扣掛系統設計、加工及安裝。
1.扣掛系統是在施工過程中逐步形成的主要由扣塔、地錨、風纜、扣索、索鞍等組成的。其總體布置如圖2所示。
195m跨鋼筋混凝土拱橋多節段纜索吊裝工法
圖2扣掛系統總體布置圖
2.拼裝塔架(主扣塔合用部分則同纜索吊裝系統同時施工)及施工地錨。
3.安裝扣索索鞍分配梁、索鞍座及索鞍。
4.準備扣掛系統所必需的鋼絞線、千斤頂等為吊裝扣掛做好準備。
四、拱箱預製、縱移起吊及轉體。
1.拱箱預製。拱箱預製時分底板、腹板兩次進行,拱箱預製時需注意吊具預埋件位置、鋼絞線預埋位置和角度、端部預埋角鋼位置、拱肋端頭尺寸等,否則將會造成無法起吊或者無法拼裝對接的嚴重後果。預製時將相鄰耦合節段預埋件的螺栓臨時固定,這樣可以確保空間相對位置,並使預製的拱箱上弧長應比下弧長每側短0.5~1厘米,以確保吊裝對接過程中不出現下開口的情況。拱箱預製接頭採用如圖3所示的結構。
195m跨鋼筋混凝土拱橋多節段纜索吊裝工法
圖3拱箱接頭示意圖
2.拱箱預製好後,將兩台門架與預製拱箱對位後,開始安裝起吊分配梁等吊具,安好吊具後,提升拱箱,待上升足夠高度後,將梁體與門架間固定緊成為整體。吊具如圖4所示。
195m跨鋼筋混凝土拱橋多節段纜索吊裝工法
圖4吊具設計圖
3.門架與拱箱節段將沿著鋪設的縱移軌道運行。
4.待拱箱一端的吊點位置縱移到纜索吊下方時,將拱箱一端放在枕木垛支點上,另一端放在轉向平車上,移走門架。用纜索吊一組天車上的兩個吊鉤,吊起拱箱一頭向左岸或者向右岸方向緩慢移動天車,同時配合5噸牽引卷揚機牽引平車運動,此時,平車是作前進及轉體動作,最終實現梁體90度旋轉至順橋向,最後利用另一組天車下起重滑輪組吊起已轉體後的平車上的一端拱箱。轉體工藝見圖5所示。
195m跨鋼筋混凝土拱橋多節段纜索吊裝工法
圖5拱箱轉體示意圖
五、拱箱吊裝對位、體系轉換。
1.同時提升第一組、第二組天車下的起重滑輪組,將拱箱吊起足夠高度,啟動牽引卷揚機向右岸移動到指定位置。
2.利用兩組天車下滑輪組起落調整,通過調整四個吊鉤,逐步將拱箱線型調正。考慮預製和安裝誤差的修正及溫度場的影響,採用動態控制的方法精確定位拱箱空間位置。
3.把初步調好線型的拱箱節段同已安裝好的拱箱對接,用水平儀及經緯儀精確定位,無誤後穿定位M36螺栓,並上緊。
4.拉拱箱橫向纜風繩,收緊時保證主拱箱中線準確。
5.安裝扣掛鋼鉸線,後端錨於主地錨上,過塔頂鞍座後,同樑上預埋的鋼鉸線用連線器逐根錨固好,並初步收緊(此步可以和焊接鋼板同步進行)。
6.將已調整對位好的拱箱節段同已安裝好的拱箱節段間用連線鋼板焊接成整體。其要求是:先每塊鋼板點焊定位後,再對稱焊接完成每塊連線板,否則將會造成中線偏位。
7.節段受力體系轉換:即張拉該段拱箱扣掛斜拉索(鋼鉸線)、前一段拱箱扣掛斜拉索(以及根據計算必須進行調索的其他斜拉索),並逐漸松放四個起重滑輪組鋼絲繩,要求張拉鋼絞線和鬆起重繩協調一致,每一工作循環線型標高以1~2厘米變化為控制,經多級循環轉換,使纜索吊機吊重完全釋放到斜拉索上,至此,體系轉換完畢。
8.拆除拱箱前後吊點系統,(分配梁及吊桿)通過纜索吊帶回左岸倒換使用直至吊裝完全部拱箱。
9.用同樣的方法安裝其他各段拱箱。
六、合攏段施工、解除扣索形成單肋。
1.現澆合攏段施工。選擇合攏時間以夜間溫度較低後焊接鋼支撐較為適宜,焊接完全部鋼支撐,隨即綁紮鋼筋,澆築合攏段混凝土,時間宜控制在第二天早6點鐘之前完成。
2.單肋主拱圈全橋合攏後,按照計算得出的松索程式,逐步對稱鬆掉全部斜拉扣索鋼鉸線,形成單肋。
七、橫移纜索吊裝系統,吊裝另一條拱肋。
八、拱上結構施工。
1.拱箱各肋施工完成後,分段、分環載入施工形成整體拱箱。
2.形成裸拱後,按計算確定的載入程式在主拱圈上施工立柱和蓋梁,然後預製架設空心板梁,最後施工橋面鋪裝、安裝橋面系。
《195m跨鋼筋混凝土拱橋多節段纜索吊裝工法》的勞動力組織見表1。
表1 勞動組織表
機構名稱
組織機構職能
人數
備註
指揮協調組
負責總體協調指揮和調度
4
技術組
負責吊裝過程的技術工作,包括協同監理、設計、監控進行觀測.處理吊裝過程中的各種技術問題等。
6
吊裝作業組
組長
現場吊裝操作總指揮
1
副組長
現場吊裝操作副總指揮
1
移梁作業組
起頂→移位→轉體
12
吊裝對接作業組
起吊縱移拱箱,拉橫向纜風.拱圈對接前點、焊接對位、卸吊具
16
扣掛系統安裝組
扣索連線、牽引、調索等
12
纜索吊機操作司機
操作纜索弔卷揚機
4
現澆接頭混凝土作業組
負責澆築接頭混凝土等相關工作
12

材料設備

《195m跨鋼筋混凝土拱橋多節段纜索吊裝工法》所用的材料及機械設備見表2、表3。
表2 主要材料表
序號
材料名稱及規格
單位
數量
備註
1
主索(6×37+NF-56,1770級)
450×7+550×1
2
牽引索(6×37+NF28,1770級)
1×1700
3
起重索(6×37+NF-21.5,1770級)
1250×4
4
各種風纜
7700
5
索鞍
6
根據總體布置確定
6
萬能桿件
520
7
吊具
2
8
32T四門滑車
4
9
拱箱運輸軌道
根據現場運輸距離而不同
表3 機具設備表
序號
材料名稱及規格
單位
數量
備註
1
32噸索道天車
4
2
12噸電動卷揚機
1
3
8噸電動卷揚機
4
4
5噸電動卷揚機
2
5
2噸電動卷揚機
1
6
油壓千斤頂及配套油泵
8
7
全站儀
2
8
100噸轉向平車
1
9
拱箱起吊運輸龍門吊
1

質量控制

《195m跨鋼筋混凝土拱橋多節段纜索吊裝工法》的質量控制要求如下:
一、質量標準
根據交通部《公路橋涵設計通用規範》JTG D60-2004、《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規範》JTG D62-2004、《公路工程質量檢驗評定標準》JTJ071-98、《公路橋涵施工技術規範》JTJ 041-2000、《公路工程技術標準》JTJ 001-97等相關設計及施工規範,制定質量標準如下:
1.萬能桿件塔架的拼裝誤差:塔頂標高偏差不大於50毫米;塔頂平面高差不大於10毫米;立柱側向彎曲小於H/1500(H為塔架高);立柱傾斜小於H/2000(H為塔架高);構架的平面扭轉不大於1°。
2.纜索吊主索間的高差不大於5厘米。
3.當前節段拼裝過程中的控制標準:當前拱箱前端定位標高允許偏差:±5毫米;當前拱箱軸線前端橫向偏位:±10毫米;合龍口兩端相對誤差:±20毫米;扣索索力控制張拉最大允許誤差:最大不同步張拉力為100千牛,同時不同步索力使扣塔塔項產生的順橋向偏移值不得大於20毫米。
4.已拼裝完成節段的控制誤差:拱圈底面高程誤差:±20毫米;拱圈對稱接頭相對高程誤差:±20毫米;軸線橫向偏位誤差20毫米,拱肋間距誤差±30毫米。
二、質量控制措施
1.建立質量保證體系,開展全面質量管理活動,各工序指派專人負責,技術人員跟班作業。
2.搞好操作工人技術培訓,做到操作熟練,避免違章作業。
3.做好各種材料、機具、設備的進場驗收和使用前複查工作,未經複查嚴禁使用。
4.關鍵工序,施工前必須做好試驗工作,以確保設計參數的準確性及施工操作的可靠性。
5.搞好“三檢”工作,嚴格按照質量標準施工,達不到標準堅決返工。
6.按照監控指令操作,嚴格控制拱箱節段的空間位置。
7.吊裝過程中及載入過程中設專人觀測拱箱中線及高程、塔頂偏位、扣索索力等,及時反饋數據,監控及時根據實測數據調整相關參數。
8.吊裝前,要認真測量拱箱節段尺寸,特別是拱箱接頭要專人檢查、認真覆核,對有有關問題及時處理。

安全措施

採用《195m跨鋼筋混凝土拱橋多節段纜索吊裝工法》施工時,除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外,尚應遵守注意下列事項:
1.嚴格按照施工規範及設計檔案指導生產。
2.嚴格施工程式,對每道工序檢驗合格後,方可進行下道工序施工。
3.嚴格遵守國家有關安全生產的法律法規,嚴禁違章作業。
4.纜索吊系統及扣掛系統的設計是確保全全的基本條件,必須確保設計方面不出任何紕漏。運用科學的設計理念和先進的計算手段結合現場實際情況進行合理設計,需多專業分工協作,共同攻關,要進行專題研究,設計方案必須經過專家論證,以確保設計的安全性。對各種臨時設施的設計成果採用試驗、檢測手段進行驗證,通過驗證結果最佳化設計方案,形成由設計理論指導施工實踐,再從施工實踐中總結經驗對設計理論進行完善的良性循環體系。
5.對起吊設施定期檢查,發現問題要及時整改,處理結果要有記錄。
6.吊裝過程中測量工作要認真負責,做到吊裝過程連續觀測,測量數據及時整理匯報。
7.對塔架受力較大的桿件應力測試及塔頂位移要隨時監控,發現異常情況,及時採取相應措施處理後,方可繼續施工。
8.在每一個項目施工前,應對全體施工人員進行技術交底和安全教育。
9.纜索吊機工作跨度大,視線遠,必須制定統一的指揮系統,配備對講機為聯絡工具,確保操作安全,必要時設定電視監控系統。
10.纜索吊機為起重機械,操作人員必須嚴格執行“起重作業”的有關規定。
11.纜索吊裝涉及高空作業,因此必須嚴格按照高空作業的有關安全技術要求進行操作。

環保措施

《195m跨鋼筋混凝土拱橋多節段纜索吊裝工法》的環保措施如下:
1.最佳化施工設計,減少對周邊環境的破壞。總體布置儘可能地利用兩岸地形條件,儘可能地利用永久性設施,地錨的設計儘可能地和周邊環境相協調,如採用的地錨集中設定、採用錨索式地錨等均可以最大限度地減少對周邊環境的破壞。
2.施工中的建築垃圾、開挖中的廢渣、施工中的廢水等的排放、廢棄物的堆積必須統一規劃,不能隨處排放堆積。必要時採用修築擋碴牆集中堆放廢渣、利用廢渣修築田地廢水沉澱淨化後再排放等措施以減少對環境的影響。
3.在橋頭植樹造林,美化環境,做到建一橋,添一景。
4.採用“四新”技術,精心組織,科學施工,減少對周邊環境的影響。如臨時設施用建築材料儘可能採用可循環和周轉使用的環保材料,採用新技術和新工藝等減少材料和能源的浪費,做好施工組織施工以注意噪聲、煙塵等對周邊環境的影響等等。

效益分析

1.《195m跨鋼筋混凝土拱橋多節段纜索吊裝工法》施工費用低,節省支架材料,以貴州六圭河特大橋為例,節約投資470多萬元,經濟效益明顯。
2.《195m跨鋼筋混凝土拱橋多節段纜索吊裝工法》由於逐段固結扣掛,採用雙索麵扣索,橫向穩定性好,線形精度高,縮短了吊裝架設時間。
3.《195m跨鋼筋混凝土拱橋多節段纜索吊裝工法》適宜於複雜地形條件下的大跨度鋼筋混凝土拱橋,受地形條件及影響小,橋下通航不受影響。
註:施工費用以2005-2006年施工材料價格計算

套用實例

《195m跨鋼筋混凝土拱橋多節段纜索吊裝工法》的套用實例如下:
貴州六圭河特大橋地處岩溶峰叢區的高原中山深切河谷地帶,沿橋位軸線岸坡地面高程河床最大高差235米,河谷橫斷面為不對稱的“V字形峽谷。其主跨為上承式鋼筋混凝土箱型拱橋,總體布置是:淨跨l0=195米,淨高f0=39米,橋寬為12.0米。左岸設兩孔20米預應力空心板引橋,右岸設一孔跨度為20米預應力空心板引橋。全橋總長255.76米。
該橋在施工難度特別大,地形異常複雜、氣候條件惡劣的情況下,主跨採用“分節段預製、纜索吊多節段吊裝、逐段固結扣掛、合攏後松索成拱”的施工技術,完成了施工任務。該橋上下游兩片單肋拱箱吊裝節段為20段,全橋拱箱吊裝節段為40段(最重節段95噸),跨中設定60厘米的合攏調整段,在吊裝完成後成拱狀態下,主拱拱底標高實測值與理論值吻合良好,絕對誤差遠遠小於規範的規定值(L/3000=65毫米),主拱軸線實測值與理論值吻合良好,絕對誤差遠遠小於規範規定值(L/6000=32.5毫米),在整個施工過程以及成拱狀態下,主拱線形流暢,扣索、扣吊塔受力合理,拱體結構安全可靠。

榮譽表彰

2008年1月31日,中華人民共和國住房和城鄉建設部以“建質[2008]22號”檔案發布《關於公布2005-2006年度國家級工法的通知》,《195m跨鋼筋混凝土拱橋多節段纜索吊裝工法》被評定為2005-2006年度國家二級工法。

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