大跨度提籃拱橋拱肋單吊單扣安裝工法1前言提籃拱具有以下特色：（1）具有比常見的上承式拱大得多的面外穩(wěn)定性；（2）放松了對拱橋的寬跨比的要求。（3）具有良好的施工穩(wěn)定性及抗震性能。因此，提籃拱橋正越來越多地得到應(yīng)用。由于提籃拱橋的拱肋向內(nèi)有一定角度的傾斜，因此為保證安裝時單邊拱肋穩(wěn)定，以往常常采用雙吊雙扣法施工，即首先在起吊場地上將對稱于橋軸線的兩段拱肋通過橫聯(lián)拼接成一個整體，然后再用兩組索道吊點同時起吊安裝。但為保證拱肋鋼管空中順利對接，此法需要將拱肋全斷面立式預(yù)拼，預(yù)拼時需要不斷修改預(yù)拼臺座的標高及寬度，每個預(yù)拼好的節(jié)段需要安設(shè)強大的臨時橫聯(lián)，以形成較強大的總體剛度，保證吊裝過程中不發(fā)生扭轉(zhuǎn)等變形，因此需要的預(yù)拼場地寬大、場地吊裝設(shè)備起吊高度大、吊重能力大，造成地面工序多、投資大、費用高、施工速度慢等問題。而提籃拱的單吊單扣法，采用先將對稱于橋軸線兩段拱肋分別吊裝到位再安設(shè)橫聯(lián)的方法，避免了全斷面預(yù)拼接，只需將單邊拱肋臥式預(yù)拼即可，需要的預(yù)拼場地小、材料省、起重設(shè)備小、費用省。XX公路橋梁工程總公司先后在國內(nèi)外知名特大跨徑鋼管混凝土提籃拱橋——XX大橋北門橋和XX橋以及XX大橋的施工中采用了大跨度提籃拱橋拱肋單吊單扣安裝工藝，取得了良好的社會和經(jīng)濟效益，并在施工中不斷地對該工藝加以改進和完善，形成本工法。其關(guān)鍵技術(shù)“提籃式鋼管混凝土拱橋上部結(jié)構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)研究”于2007年5月21日通過了XX科技廳的鑒定，技術(shù)水平達到國際先進水平。2工法特點2.0.1此法需要的預(yù)制場地小，設(shè)備少，地面工序少，費用??；2.0.2依靠主索鞍可橫移纜索吊裝系統(tǒng)的優(yōu)點，在拱肋起吊前，通過移動兩主塔上的主索鞍，使主索基本與待安裝拱肋節(jié)段兩者在水平面上的投影基本重合，從而使節(jié)段拱肋起吊后不需要橫橋向過多調(diào)整即可滿足就位需要；2.0.3結(jié)合扣掛系統(tǒng)的創(chuàng)新，將扣索前索呈內(nèi)八字布設(shè)，使其與鋼拱肋兩者在水平面上投影相切，從而避免了扣索拉力對拱肋產(chǎn)生橫橋向水平分力。采用雙弧形板扣索鞍適應(yīng)扣索角度轉(zhuǎn)向以及錨固端采用半球形墊，使扣索布置更加靈活，避免了扣索的局部彎折，受力條件大大改善，安全性得到保證。3適用范圍本工法適用于大跨度鋼管混凝土和鋼箱提籃拱橋。4工法原理采用可橫移索鞍纜索吊裝系統(tǒng)及新式斜拉扣掛系統(tǒng)，通過橫移索鞍、起吊單側(cè)節(jié)段拱肋、調(diào)整空間姿態(tài)（拱肋平面與鉛錘面傾角）、縱向運輸?shù)轿?、安設(shè)扣索和橫向纜風(fēng)、拱肋就位、調(diào)整標高和軸線、張拉扣索同時放松直至解除吊點等工序完成本段安裝，用同樣方法安裝對稱于橋軸線的節(jié)段拱肋，然后安裝橫聯(lián)，從而完成一對對稱拱肋吊裝，如此操作直至拱肋全部安裝完成（參見圖4-1）。圖4-1拱肋安裝示意圖5施工工藝流程及操作要點5．1工法工藝流程見圖圖5.1-1拱肋纜索吊裝工法工藝流程圖5．2工法操作要點5.2.1形成纜索吊裝及斜拉扣掛系統(tǒng)提籃拱橋拱肋的單吊單扣安裝主要依靠纜索吊裝及斜拉扣掛系統(tǒng)來實現(xiàn)。1纜索吊裝系統(tǒng)包括錨碇系統(tǒng)、塔架系統(tǒng)、主索系統(tǒng)、起重系統(tǒng)、牽引系統(tǒng)、工作索系統(tǒng)等。錨碇系統(tǒng)由主索地錨以及纜風(fēng)地錨組成。塔架系統(tǒng)由塔頂、塔身、基礎(chǔ)和纜風(fēng)等組成。常用萬能桿件或鋼管式桿件組拼成塔身，其結(jié)構(gòu)通常為門式排架。主索系統(tǒng)：由主索、移動式索鞍組成。主索（承重索）常用滿充式鋼絲繩或密封鋼絲繩組成，其型號、根數(shù)和垂度應(yīng)根據(jù)計算確定。起重系統(tǒng)主要由起重滑輪組、起重索、起重卷揚機和導(dǎo)向滑車等部件組成。牽引系統(tǒng)主要由跑車輪、牽引繩、牽引卷揚機及轉(zhuǎn)向滑輪組等組成。工作索系統(tǒng)主要用于吊運重量較輕的構(gòu)件、輕型設(shè)備及工具等，也可用于處理主吊裝系統(tǒng)故障。2斜拉扣掛系統(tǒng)包括前錨點、扣索鞍、后錨點、鋼絞線扣索、扣索地錨組成。5.2.2鋼管拱肋的吊裝工作1索鞍橫移通過橫移同一組主索的兩岸索鞍，使這組主索水平面投影和待裝拱肋節(jié)段成橋后水平面投影相重合，確保節(jié)段拱肋起吊后不需要橫橋向做過多調(diào)整即可滿足就位需要。2拱肋翻身將加工好的拱肋節(jié)段運至起吊位置，采用主索吊點翻身。拱肋節(jié)段的翻身有兩種方式：1)雙主索吊抬翻身當?shù)跹b系統(tǒng)為兩組索道時可以采用這種方式翻身，即首先將兩組索道的吊點都提高，然后一組索道的吊點提高，另一組的吊點逐漸降低，直至完全放松，將力完全轉(zhuǎn)移到前一組吊點，完成翻身（見圖5.2.2-1）。圖5.2.2-1雙主索抬吊翻身圖2）單主索起吊翻身當拱肋的左右弦桿距離較近，橫聯(lián)管較短時，可采用一組主索上的兩個吊點進行翻身，即在每個吊點均僅用一根鋼絲繩分別捆綁上弦兩個水平橫聯(lián)管的一端，直接起吊，完成翻身工作，拱肋翻身后在自重作用下呈自然傾斜狀態(tài)（見圖5.2.2-2，圖5.2.2-3）。圖5.2.2-2單主索起吊翻身示意圖圖5.2.2-3單主索起吊翻身施工圖3空間姿態(tài)調(diào)整空間姿態(tài)調(diào)整有兩種方式（見圖5.2.2-4）：1）長短鋼絲繩捆綁方式：拱肋翻身時就在每個吊點均采用精心調(diào)整的長短不同的兩根鋼絲繩千斤繩，將其分別捆綁在拱肋上弦兩條主弦管上，使拱肋翻身完成后在自重作用下基本形成空間姿態(tài)，再進一步采用鏈子葫蘆微調(diào)以達到設(shè)計要求的空間姿態(tài)。對于鋼箱拱則設(shè)置專用吊點。2）捆綁上弦橫聯(lián)管方式：拱肋翻身后，采用鏈子葫蘆對其進行調(diào)整，使之形成設(shè)計要求的空間姿態(tài)。圖5.2.2-4空間姿態(tài)調(diào)整第一種方式適用范圍廣，調(diào)整得角度也比較到位，但工序較多；而第二種方式可一次完成翻身和姿態(tài)調(diào)整，但事先須對橫聯(lián)管和主弦管連接處焊縫及橫聯(lián)管自身的強度進行驗算，確保在吊裝過程中的結(jié)構(gòu)安全。具體施工見圖5.2.2-5，圖5.2.2-6。圖5.2.2-5長短鋼絲繩捆綁方式施工圖圖5.2.2-6捆綁上弦橫聯(lián)管方式施工圖4縱向運輸拱肋姿態(tài)調(diào)整完成后，起高吊點并縱向運輸?shù)酱惭b位置。見圖5.2.2-7。圖5.2.2-7拱肋運輸圖5.2.2-8拱肋就位5拱肋就位拱肋縱向運輸?shù)轿缓髵焐峡鬯?、安裝好橫向纜風(fēng)后進行就位工作。通過升降前后吊點調(diào)整拱肋前后高差及標高，通過鏈子葫蘆精細調(diào)整空間姿態(tài)，通過橫向纜風(fēng)調(diào)整軸線。全部符合要求后，完成與已安裝拱肋的聯(lián)接（法蘭螺栓聯(lián)接或馬板焊接），從而完成就位。見圖5.2.2-8。6斜拉扣掛拱肋就位完成后要進行扣索張拉和吊點的放松及收緊橫向纜風(fēng)的工作，并使拱肋標高和軸線都滿足規(guī)范的要求。1）扣索布置扣索前索布置與鋼拱肋的水平投影在扣點位置大致相切，呈內(nèi)八字布設(shè)，（見圖5.2.2-9）。圖5.2.2-9扣索布置水平面投影圖2）扣索前錨點拱肋扣索前錨點由前錨梁和錨板組成，前錨梁采用型鋼加工而成，錨墊板一般不小于20mm，根據(jù)需要按5cm間距開設(shè)直徑為2cm的圓孔，以便鋼絞線穿過。前錨點一般盡可能設(shè)在拱肋節(jié)段前上部以減小扣索力。圖5.2.2-10扣索前錨點圖5.2.2-11錨墊板和扣索鐓頭錨具連接結(jié)構(gòu)由于拱肋為空間結(jié)構(gòu)，前扣點必須按照空間立體圖進行設(shè)計和布設(shè)，所以實施難度較大，不可避免地存在偏差，將使鋼絞線扣索錨固端有可能受到較大的彎折從而產(chǎn)生剪切破壞。為解決這個問題，可在錨墊板上圓孔的一邊加工一個球面的凹槽，同時在錨墊板和擠壓錨具間增加一個半球形墊塊，并拉大前錨梁型鋼間隙，使扣索在受力后能夠根據(jù)受力方向自由調(diào)整，從而使鋼絞線在錨固端基本能保證不產(chǎn)生彎折，確保了安全。結(jié)構(gòu)見圖5.2.2-11。3）后錨點后錨點由后錨梁和錨墊板組成。后錨梁采用間距5cm槽鋼加工而成，槽鋼大小需按照計算結(jié)果選用，要根據(jù)所錨固扣索的角度進行安裝。4）扣索的安裝和張拉人工和卷揚機配合牽引扣索通過扣塔上扣索鞍后，采用纜索吊裝系統(tǒng)工作索牽引到達拱肋節(jié)段安裝位置，待拱肋運輸?shù)骄臀晃恢煤螅ㄈ肟埸c橫梁，安裝好扣索?？鬯鲝埨瓡r，先利用卷揚機初步收緊，然后在保持拱肋標高基本不變的前提下，一邊放松纜索吊裝系統(tǒng)起重吊點，一邊利用YC250或YC160千斤頂逐根逐級張拉扣索鋼絞線，使拱肋從依靠吊點力保持平衡向依靠扣索力的斜拉扣掛作用保持平衡逐漸轉(zhuǎn)化，直至吊點徹底松開。5）固定纜風(fēng)單吊單扣施工過程中，每段拱肋都必須設(shè)置對稱橫向固定纜風(fēng)，以保證因?qū)ΨQ拱肋未安裝而導(dǎo)致橫聯(lián)無法安裝之前拱肋的穩(wěn)定性，橫向纜風(fēng)采用Ф26mm以上鋼絲繩，具體布置見圖5.2.2-12。圖5.2.2-12橫向纜風(fēng)布置圖扣索張拉完成吊點松開后，標高已滿足規(guī)范要求，再通過橫向纜風(fēng)調(diào)整好拱肋軸線使標高和軸線都符合規(guī)范要求后，將纜風(fēng)鎖死，如標高超限則采用張拉或放松扣索調(diào)整。7橫撐連接為增加拱肋安全穩(wěn)定性，在無永久橫撐的節(jié)段必須使用臨時橫撐結(jié)構(gòu)，臨時橫撐與鋼拱肋弦管的連接采用栓接或焊接形式，臨時橫撐可根據(jù)計算使用鋼管等材料，在安裝節(jié)段的前端上下弦各設(shè)置一根，上、下弦臨時橫撐適當進行連接加強剛度。8接頭焊接為了保證拱肋安裝穩(wěn)定性，拱肋接頭應(yīng)及時及早焊接固結(jié)。9拱肋合龍關(guān)鍵技術(shù)合龍前通過扣索、橫向纜風(fēng)索，對拱肋進行線形、標高的調(diào)整，并根據(jù)需要進行溫度修正，選擇溫度穩(wěn)定時段用臨時合龍裝置實施瞬時合龍。合龍后對拱肋線形及位置實施精確測量，通過扣索和拱頂合龍裝置進行精調(diào)，調(diào)整合格后固定合龍裝置，進行合龍節(jié)段間連接處的焊接工作，完成后拆除臨時合龍裝置。實踐表明大橋一側(cè)拱肋合龍而另一側(cè)拱肋未合龍成拱的情況下，溫度變化會對其拱肋產(chǎn)生少量不可消除的橫向位移，因此，提籃拱應(yīng)盡可能采用上下游拱肋同時合龍方式進行合龍。10扣索放松和拆除拱肋吊裝節(jié)段接頭及永久橫撐的焊縫焊接完成后，即可按預(yù)定方案放松、拆除扣索。扣索放松要分批分期嚴格按松索方案進行，放松扣索過程中要加強標高和軸線等的觀測工作。6材料與設(shè)備無支架纜索吊裝系統(tǒng)及斜拉扣掛系統(tǒng)的主要組成及所需的材料、設(shè)備如下：表6-1拱肋安裝主要機械設(shè)備表序號名稱型號及規(guī)格單位數(shù)量備注1萬能桿件及附件（配套）t3500主、扣塔系統(tǒng)2工作索跑車（多種型號）t4支承在工作索主索上的縱移裝置3工作索下掛個4懸掛在主索下的起吊裝置4塔頂平車4輪個4主索的橫移平車5主吊點大跑車個4支承在工作索主索上的縱移裝置6卷揚機10t臺8主吊點牽引巻揚機7卷揚機8t臺8主吊點起重巻揚機8卷揚機5t快速臺8工作索牽引巻揚機9卷揚機5t慢速臺8工作索起重巻揚機10六門滑車套8收、放主索11四門滑車套12收、放工作索12單門滑車套120起重、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)13密封鋼絲繩φ50根18主索，每根長150014鋼絲繩φ47根2工作索每根長150015鋼絲繩φ17～φ28m80000起吊、牽引索16鋼鉸線φj15.24t350扣掛體系17千斤頂YC250套8扣索張拉7質(zhì)量控制7．1執(zhí)行質(zhì)量標準《公路工程質(zhì)量檢驗評定標準》JTGF80/1—2004φ《公路橋涵施工規(guī)范》JTJ041-2000拱肋施工質(zhì)量控制標準7．2質(zhì)量控制和檢查7.2.1拱肋安裝的質(zhì)量要求：按照JTGF80/1—2004《公路工程質(zhì)量檢驗評定標準》和設(shè)計要求執(zhí)行。7.2.2拱肋分節(jié)段制作的質(zhì)量控制：嚴格按照JTGF80/1—2004《公路工程質(zhì)量檢驗評定標準》和設(shè)計要求執(zhí)行，做好三檢制度。7.2.3斜拉扣掛體系的合理設(shè)計和扣索的調(diào)整是保證拱肋安裝質(zhì)量的關(guān)鍵，結(jié)合施工監(jiān)控進行合理有效的扣索調(diào)整來保證拱肋安裝質(zhì)量。7.2.4進場的鋼絲繩、鋼絞線和機械設(shè)備必須進行全面的檢查，檢查項目包括：生產(chǎn)合格證、型號規(guī)格和數(shù)量、保養(yǎng)情況、有無磨損等等。對于鋼絲繩、鋼絞線必要時進行破斷拉力試驗。7.2.5纜索吊裝系統(tǒng)所有受力結(jié)構(gòu)要認真進行計算、復(fù)核，在技術(shù)上確保結(jié)構(gòu)的安全。塔架基礎(chǔ)和地錨所使用的砼要抽取砼試件進行試驗，保證砼強度達到設(shè)計要求。8安全措施8.0.1對施工人員進行安全教育，提高他們安全意識和防范能力，落實安全責任制，定期進行安全檢查，并做好檢查記錄臺帳。8.0.2除了在設(shè)計、施工質(zhì)量充分保證纜索吊裝體系的技術(shù)安全性外。在實際使用、操作中必要嚴格實行統(tǒng)一指揮制度。同時，所有操作人員必須經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)，持證上崗。8.0.3建立纜索吊裝系統(tǒng)定期檢查、維修制度，杜絕機械設(shè)備帶病作業(yè)。8.0.4起吊作業(yè)時，運行途徑范圍內(nèi)不得有障礙物（尤其應(yīng)注意避讓輸電線路，確保在安全距離內(nèi)），注意與扣索鋼鉸線的碰撞。8.0.5起吊操作人員和信號指揮人員必須密切配合，保證通信信號的暢通，指揮人員必須熟悉所指揮的纜索吊裝系統(tǒng)的性能，被吊物的實際重量；操作人員必須執(zhí)行指揮人員的信號指揮。8.0.6起重作業(yè)時，重物下方嚴禁人員停留或通過；無論何種情況，嚴禁用起重設(shè)備吊運人員。嚴禁斜拉、斜吊或起吊埋設(shè)地下和凝固在地面上的重物，吊掛時應(yīng)平穩(wěn)，應(yīng)用卡環(huán)嚴禁用掛鉤。吊掛位置點要選在適當處或標明的位置上，鋼絲繩與被吊物的夾角應(yīng)大于45度。8.0.7使用的鋼絲繩必須有制造廠的質(zhì)量合格證，鋼絲繩的規(guī)格、直徑、強度，必須符合該起重機型的要求；卷筒上的鋼絲繩應(yīng)連接牢固，排整齊，放出鋼絲繩時，卷筒上必須保留三圈以上。鋼絲繩不得打環(huán)、打結(jié)、彎折和有接頭。8.0.8嚴禁夜間進行纜索起吊施工作業(yè)，并做好看守機組的人員安排。8.0.9高空作業(yè)和危險區(qū)域要設(shè)置防護圍欄，安全警示標牌，并安排安全人員值班維護，引導(dǎo)。9環(huán)保措施9.0.1環(huán)境保護體系：以項目經(jīng)理為核心，建立環(huán)保領(lǐng)導(dǎo)小組，設(shè)立專職環(huán)保工程師，全面負責環(huán)保工作。9.0.2為保護施工范圍內(nèi)的環(huán)境衛(wèi)生，施工垃圾，用汽車運到指定的地方棄倒，施工現(xiàn)場保持干凈整潔，每天用完用剩的材料及時處理或堆放整齊。9.0.3采用有力措施，確保施工廢水、生活污水不直接排入湖，污染水源。9.0.4為減少施工作業(yè)產(chǎn)生的灰塵，隨時進行灑水或其它抑塵措施，使現(xiàn)場不出現(xiàn)明顯的降塵。10效益分析10.1經(jīng)濟效益采用此工法，順利完成跨徑亞洲第一的XX大橋、XX大橋北門橋、XX橋的拱肋安裝，通過周密計算，精心設(shè)計和編制實施方案，XX大橋節(jié)省型鋼60t，木板及其他已耗品約2萬元，節(jié)省鋼管120噸，并加快施工進度，節(jié)約工期75d，節(jié)約費用約284.7萬元，北門橋、XX橋各節(jié)省型鋼40t，木板及其他已耗品約2萬元，節(jié)省鋼管180噸，并加快施工進度，節(jié)約工期45d，各節(jié)約費用約179.9萬元。10.2社會效益此工法的使用，保證了XX大橋拱肋安裝的順利進行，對XX大橋的建成，有著至關(guān)重要的作用。而XX大橋的建成，極大地改善了安徽的交通環(huán)境，對加快安徽的經(jīng)濟發(fā)展，具有十分重要的意義。同時XX大橋位于黃山區(qū)XX柳家梁峽谷風(fēng)景區(qū)，與原有的斜拉橋形成了“弓箭合璧”的優(yōu)美景象，使大橋已成為黃山區(qū)的又一道風(fēng)景及標志性建筑。10.3技術(shù)效益通過采取一定的措施，單吊單扣法完全可以將提籃拱橋的安裝按照平行拱橋同樣對待，能節(jié)省加工場地、減少臨時構(gòu)件和降低運輸費用，節(jié)約大量資源。該技術(shù)可以擴展應(yīng)用到外傾拱橋的施工中。解決了大跨徑鋼管混凝土提籃拱橋拱肋安裝的難題，使大跨徑鋼管混凝土提籃拱橋易于建造，將大力推進大跨徑提籃拱橋