大跨徑鋼管拱加工與現(xiàn)場預拼施工
發(fā)布時間：2010-01-14 共2頁
4 鋼管拱現(xiàn)場預拼
經(jīng)過工廠加工制作、進到施工現(xiàn)場的鋼管拱半成品組合單元主要有：單啞鈴形2-φ900主拱管84分片、φ400腹桿(及斜腹桿)420根、φ500橫撐158根、φ299橫聯(lián)撐桿225根以及隔板、拱腳連接板等。這些單元構件進場后應按照拼裝順序分類堆放，逐一進行現(xiàn)場預拼與安裝。
4.1 預拼臺座制作
現(xiàn)場預拼按臥式組拼方案施工。預拼臺座平面布置是根據(jù)設計圖紙進行坐標換算后的控制參數(shù)來進行施工放樣的。主拱管預拼臺座縱向可同時制作相鄰兩節(jié)段(2×12.0m標準安裝節(jié)段)。橫撐(X形撐)預拼臺座布置一組，先制作橫撐，再改制X形撐。臺座為條凳式底座。在25 m長度范圍內(nèi)設置有5條橫向條座。條座寬80 cm。12.0 m鋼管端口支承處條座長12.5m，每節(jié)鋼管中部條座長7.0 m。臺座采用7.5號漿砌片石材料，表面用水泥漿抹平以便測量放樣。臺座埋入地面10～30cm深，要求地基密實、穩(wěn)定。臺座頂面高出地面50 cm，并呈水平。施工時，按制作需要預埋定位鋼板(位置依測量放樣而定，為500mm×600 mm×12 mm鋼板)、胎架支承鋼板以及備用錨環(huán)。
4.2 胎架制作
在預拼臺座上制作穩(wěn)固的剛性胎架。按施工大樣尺寸并預留工作調(diào)節(jié)空間，用鋼板(厚10～16 mm)、型鋼(Ⅰ180～220、∠100～160)焊拼成預拼構件的水平支承桿、垂直定位立桿和穩(wěn)定限位斜撐。用經(jīng)緯儀和水準儀控制胎架的水平與垂直精度。
4.3 主拱管定位
采用經(jīng)緯儀按換算坐標在臺座上放出主拱管的對接口投影線。采用場地龍門吊機將主拱管2個分片吊入胎架。在留有余長的主拱管兩端放出對接口環(huán)縫樣線。通過調(diào)整定位，使2個分片的管軸線水平間距為設計坐標值，單個分片上下主管中心線所在平面與胎架水平底線垂直，對接口環(huán)縫樣線與臺座上的對接口投影線重合。精確定位后用限位撐桿焊接固定在胎架上，再用儀器復查一遍。當幾何尺寸精度控制合格后，割除端口長度余量(長度的確定應考慮焊接影響)，打好坡口并打磨光順，保證對焊能順利進行。
4.4 現(xiàn)場預拼焊接
將已制備好的接頭支撐桿準確焊拼到主拱管端口附近，距對接口約30 cm。接頭支撐桿組拼形式見圖3，并具有足夠的剛性，以保持主拱管端口的對接幾何尺寸。腹桿焊接按從下到上、先直腹桿后斜腹桿的順序組拼，焊接時采取對稱交錯、分段反向順序。組拼過程中，嚴格監(jiān)測鋼管拱的組拼尺寸誤差。
由于現(xiàn)場焊接仰焊難度較大，為保證焊縫質(zhì)量，在完成整個節(jié)段的平焊與立焊后，利用龍門吊機將預拼節(jié)段整體翻身，再焊接另一面焊縫。在翻身前的施工中要注意按要求對仰焊縫作手工電焊打底，并先組拼焊好隔板，翻身過程中要輕柔、平緩，設置必要的支墊或拉繩，防止沖擊和集中受力。翻身后對原仰焊進行平焊之前，抽樣檢查鋼管拱截面的主要控制尺寸，預防變形。
預拼好的安裝節(jié)段，起吊前要在地面焊接好各類吊裝輔助構件，設置橫聯(lián)位置和測量控制標記，安裝焊接檢修通道。
4.5 相鄰標準安裝節(jié)段對接口地面處理
為了減少空中對焊精確對位的工作量和施工難度，預拼成型的安裝節(jié)段必須作對接口的地面預接和必要的技術處理。由于鋼管拱在制作的過程中會遇到各種因素的影響，主拱管的橢圓度誤差客觀存在，且兩相鄰節(jié)段接口的橢圓形態(tài)不一致。施工對接時，對接口鋼板(管壁)相互錯位現(xiàn)象普遍存在，錯位值一般有1～5 mm、甚至可達到20 mm以上。為此，預拼現(xiàn)場每組臺座上的兩節(jié)鋼管拱要在起吊前進行預接整圓，相互對應著設置夾具和記號，使每道對接口的4根鋼管、8個接口端面鋼管圓環(huán)的對接錯位誤差限制在±1mm內(nèi)。起吊時，相鄰節(jié)段解體后先吊走安裝節(jié)段，再將后安裝節(jié)段移位到已經(jīng)吊走節(jié)段的原胎架位置上，再進行新一節(jié)段的預拼。這里，隨著節(jié)段的推進，主拱管節(jié)段尺寸亦在隨之變化，胎架上限位撐桿的位置亦需作相應的調(diào)整。
4.6 空中對焊
本橋鋼管拱采取分節(jié)段焊接成拱。這對鋼管拱的加工制作、現(xiàn)場預拼和空中對焊以及纜索吊裝-扣定系統(tǒng)都提出了很高的技術要求，增大了整個安裝工程的難度，同時大大延長了安裝工期。鋼管拱安裝節(jié)段經(jīng)纜索吊裝就位后用預設接口定位鋼筋(或鋼板)進行初定位，根據(jù)經(jīng)緯儀和水準儀(或全站儀)的線形控制指令，利用纜索吊機、橫向穩(wěn)定風纜和手拉葫蘆對它進行豎、橫、縱及旋轉四維調(diào)整，使對接口兩兩吻合。對失圓誤差和中心距微小誤差，可利用鋼質(zhì)夾具空中整形，必要時可以采用千斤頂配合。對變形或錯位較大，超出規(guī)定要求的接頭，應采用鋼板襯板(或預制備用的鋼管環(huán)形箍)進行加強處理，確保成拱質(zhì)量。
4.7 橫撐(X形撐)現(xiàn)場預拼
橫撐(X形撐)進場單元構件利用場地龍門吊機組拼焊制成安裝桁式單片，利用纜索吊機安裝。其現(xiàn)場預拼施工流程為：橫撐(X形撐)通用臺座和胎架制作、放樣劃線、弦管吊運定位、撐管組拼定位、焊接、檢測、起吊外移、下一單元預拼。
5 鋼管拱預制質(zhì)量控制
5.1 焊縫質(zhì)量
焊縫質(zhì)量符合國標二級質(zhì)量標準的要求［3］。
5.2 幾何尺寸允許誤差
(1) 鋼管拱軸線：2.0 m基本管節(jié)取直線，起弧方向允許偏差1 mm，起弧反向允許偏差0 mm；12.0 m單啞鈴形管節(jié)允許偏差±2 mm；12.0 m標準安裝節(jié)段允許偏差±3 mm；成橋后拱軸線允許偏差±10 mm或≤L/15 000。
(2) 橫截面外形：鋼管橢圓度±3 mm或≤3/1 000；整體長和寬允許偏差- 0 mm、+5mm；四肢主拱管兩條中心對角線長度允許偏差±3 mm。
(3) 長度：2.0 m基本管節(jié)為±2 mm；12.0 m單啞鈴形管節(jié)為±5 mm；安裝成拱的各接口樁號(即拱跨縱坐標)允許偏差±20 mm(限制安裝節(jié)段的誤差累積)。
(4) 斷面安裝垂直度：單條拱肋斷面安裝垂直度±3 mm。
(5) 綴板焊接位置：±2 mm。
(6) 腹桿、斜桿組裝：桿中線(管中線)與主拱管豎直對稱面之間的偏離距離為±2 mm；桿與主拱管連接的沿弧長方向的位置為±5 mm。
5.3 防腐處理
防腐處理按設計要求和有關規(guī)范［3］［4］辦理。
6 施工體會
秭歸龍?zhí)逗哟髽蜾摴芄凹庸ぜ艾F(xiàn)場預拼施工經(jīng)檢查驗收均符合設計和規(guī)范要求。通過該橋實踐，我們有以下幾點體會：
(1) 現(xiàn)行規(guī)范對鋼結構的加工制作要求，針對工廠內(nèi)施工和外場螺栓聯(lián)結結構的施工是適當?shù)?，針對現(xiàn)場制作和鋼管拱橋分節(jié)段空中焊接成拱則要求甚高，難以達到，需采取一定的特殊措施方能滿足。空中直接對焊成拱方案的合理性值得探討。因此，在施工精度的現(xiàn)場及空中控制客觀難度與施工誤差對拱橋承載能力的影響方面，建議設計部門予以充分考慮。
(2) 秭歸橋址所在山區(qū)谷口，四季風力強勁，每天下午和晚上風力可達5～7級。其氣候特征帶有十分突出的特殊性，雨天、霧天、大風天和夜晚占去該橋大量空中焊接時間(占總工期的40%～50%)，嚴重影響施工。若只計算鋼管拱現(xiàn)場組拼及安裝純占用時間，一般為3 d預拼一節(jié)段、4 d安裝一節(jié)段。該橋實際施工4～5 d預拼一節(jié)段、5～10 d安裝一節(jié)段。
(3) 鋼管拱制作與安裝工程依其施工和質(zhì)量要求，若參照現(xiàn)有的參考定額，其預算造價明顯偏低，無法滿足實際資金需求。
綜上所述，進一步收集整理該類型橋梁的施工經(jīng)驗，分析探討其科學合理的施工經(jīng)濟技術指標，這對指導今后的設計、施工和成本管理都將具有重要意義。
作者簡介： 何雨微(1969-)，男，工程師，1991年畢業(yè)于長沙交通學院公路與城市道路專業(yè)，工學學士。
作者單位:(湖北省公路建設總公司，湖北 武漢 430052)
參考文獻：
［1］ JCJ01-89，鋼管混凝土結構設計與施工規(guī)程［S］.
［2］ CECS 28：90，鋼管混凝土結構設計與施工規(guī)程［S］.
［3］ GBJ205-83，鋼結構工程施工及驗收規(guī)范［S］.
［4］ JTJ041-89，公路橋涵施工技術規(guī)范［S］.
［5］ JTJ071-94，公路工程質(zhì)量檢驗評定標準［S］.
［6］ GBJ17-88，鋼結構設計規(guī)范［S］.
［7］ 陳寶春. 鋼管混凝土拱橋發(fā)展綜述［J］.橋梁建設，1997
(2)：8～13.
