趙勝

中鐵二十二局集團項目管理中心，北京 100043

桂江三橋的施工方案比選

趙勝

中鐵二十二局集團項目管理中心，北京 100043

廣西梧州市桂江三橋全長687米，其主跨為1孔175米中承式鋼管砼系桿拱橋。設計單位的建議施工方案為纜索吊裝方案。我處經多次實地考察及對各種因素綜合分析，決定采用豎向轉體施工方案，在通過了嚴格認真的技術答辯、可行性論證后，一舉中標?，F將施工方案的比選工程作一簡要論述。

施工方案；比選； 鋼管混凝土；豎向轉體

1.工程概況

梧州桂江三橋（鴛江大橋）位于廣西梧州市桂江入西江口處，跨越桂江，連接市區(qū)東西兩區(qū)。橋梁總長687米，其中主橋長255米（40m +175m +40m），橋寬25.6米，主跨為1孔自錨式鋼管砼中承式系桿拱橋，基礎為樁基，邊跨為普通砼拱橋。引橋為鋼筋砼連續(xù)箱梁橋。

桂江三橋東西兩岸地勢較低，洪水時會被淹沒。東岸民房較多，西岸為著中風景名勝“鴛江春泛”施工場地狹窄，同時環(huán)保要求很嚴，施工期間不能影響桂江通航。

2.施工方案的比選及確定

桂江三橋的施工關鍵是主跨施工，而主跨施工的重點又是架設鋼管拱肋形成裸拱的施工。因此，確定了裸拱的施工方案也就確定了鋼管砼拱橋的施工方案。

2.1 鋼管砼拱橋的裸拱施工方案主要有以下幾種：

1）纜索吊裝方案。

2）轉體施工方案。

3）支架施工方案。

4）塔索吊裝方案。

5）混合施工方案。

2.2 各種施工方案的特點及其就桂江三橋而言的局限性：

2.2.1 纜索吊裝方案。纜索吊裝方案即將鋼管拱助按設計分為若干段，利用架設在拱跨上方的纜索吊至設計位置，用定位索扣好后，拼裝焊接成拱。這種方法在打跨度或多孔連續(xù)拱橋中應用較多。

其優(yōu)點為：

①適用范圍廣。

②除拱肋外，拱上構件也可利用纜索吊裝，施工方便。

③對橋下通航影響最小。

其缺點為：

①社保投入較多。

②塔架、纜索等材料用量大。

③背索的錨固增大了施工場地。

④空中拼接焊接保證精度有一定難度。

其針對本工程的局限性

①受場地限制：東岸為居民區(qū)，無法錨固背索，西岸受地形限制背索只能錨固在河灘或河中。

②需要很高的索塔（約85米），大量的鋼材。

③在岸邊加工成段拱肋再用船運至橋下，需要大型起吊設備。

④需建較長的碼頭和棧橋。

2.2.2 轉體施工方案即將拼裝焊接成型的整個或分為兩部分的拱肋利用拱腳處的臨時鉸轉體就位成拱。轉體施工分為豎向轉體和水平轉體兩種，根據橋位處的地形，水情及通航條件等分別采用。轉體方法適用于橋址拱跨兩端為山體或岸坡及施工場地較為狹小的地形條件，且多用與單跨拱橋。

其優(yōu)點：

①設備投入小。

②平臺上拼裝焊接較易保證精度。

③對橋下通航影響較小。

其缺點為：

①使用范圍小。

②水平轉需平衡配重。

本工程的局限性：

①水平轉體與該橋中承式的結構形式不相符，且無平衡配重墩。

②豎向轉體需在浮動平臺上進行拱肋的拼裝焊接，對平臺的剛度要求較高。

③豎向轉體起吊拱肋需較多的起吊設備。

2.2.3 支架施工方案

支架施工方案即在橋下設立支架，在支架上進行拱肋的拼裝焊成形。這種方法適用于地形較為平坦、水深較小、施工期內無通航要求的情況。

其優(yōu)點為：

①施工技術難度小。

②拼裝焊接精度高。

③上部結構施工方便。

其缺點為：

①工程量大。

②工程材料用量多。

③影響通航。

2.2.4 塔索吊裝方案：

塔索吊裝方案即在主墩上避開拱腳設置設立塔架及斜攬，將分段加工好的拱肋從拱腳處起吊逐節(jié)用斜攬固定拼裝成拱。這種方法適用于橋下通航要求很高的情況。

其優(yōu)點為：①不影響橋下通航。

其缺點為：①施工工藝較為繁雜。

②空中拼裝焊接保證精度有一定難度。

③設備需求量大。

2.2.5 混合施工方案：

混合施工方案即根據橋位處地形、自然條件及施工單位的機具設備和技術力量，有時可綜合采用幾種不同的方法進行裸拱施工，如：采用纜索吊裝加簡易支架法、支架法加豎向轉體法、拱腳段轉體加中間段纜索吊法等等。

對本工程來講，混合法工程量太大。

綜上所述，幾種施工方案中只有豎向轉體法局限性較小，既不受橋尾場地限制，也不需大型吊裝設備；既不影響通航，又可節(jié)省大量材料，其所遇到的困難經認真檢算、反復論證較易克服，故決定采用豎向轉體施工方案。

3.豎向轉體施工方案的可行性討論

總體上確定了施工方案后還需從施工過程中的各個環(huán)節(jié)具體考慮其可行性及經濟性，只有兩者都滿足施工的合理要求，才能真正可行。

3.1 鋼管制作：為保證鋼管拱肋的加工精度，減少運輸中的變形，在桂江西岸設臨時預制拼裝廠，負責將鋼板加工成10m一段的單元（包括橫撐和各種附件），然后吊運至水上平臺完成大段對接焊接。

具體加工工藝流程為：材料進場→材料分類→材質確認→材質檢驗→畫線與標記→編號→下料→坡口加工→鋼管卷制→組圓調圓→焊接→附件裝配焊接→單節(jié)終檢→組裝成10m拱肋運輸單元→焊接→無損檢測→大節(jié)終檢→1：1大樣拼裝→檢驗→防腐→出廠。

3.2 水上平臺的安裝：為解決長拱肋的吊裝運輸問題，全橋半拱在水上浮動平臺的支架上進行拼裝焊接成型。平臺的剛度決定著拱肋的加工精度，因此，平臺的安裝要求很高。經檢算決定采用兩條225噸機動船，配四條200噸平板船，用工字鋼扣成一個整體，然后用萬能桿件拼設一個110×22米的剛性平臺，并在其上立好半拱的拱肋支架。在平臺的1/4處用萬能桿件拼設一個門式提升架，供拱腳處對鉸時起吊用。

3.3 拱肋的拼裝組焊：將在岸上加工成型的拱肋單元利用吊車吊至浮動平臺上進行拼裝組焊。

3.4 塔架的檢算及設立：塔架是拱肋豎轉的主要受力部分，首先要保證其穩(wěn)定性，其次還要考慮經濟性。

3.4.1 塔架的受力檢算：

如上圖所示，塔架采用六五式軍用墩，雙塔：

塔架高度約為：50m

塔架自重約為：150t

單塔橫截面積：F = 466cm2

塔架容許壓應力：[σ] = 2100kg/cm2

主拱肋矢高為：43.75m

半拱水平長度為：97.83m

半拱鋼管拱肋及橫向聯結系自重：G = 500t

根據∑M0 = 0，

解得塔架所受最大壓力為：Pmax = 689t

每個單塔所受最大壓力為：Pmax = 344.5t

所以：（1）、塔架的壓應力為：σ =（Pmaxl + G/2）/ F =（344.5 + 75）× 1000/446= 940.58kg/cm2∠[σ]

（2）、塔架的穩(wěn)定應力：σω =（Pmaxl + G/2）/（φ×F）= （344.5 + 75）/（0.741×446）=1269.34kg/ cm2∠[σ]

式中：φ-折減系數，經計算后查表得。

所以，塔架的高度設為5 0米即可，采用六五式軍用墩鋼材數量約為50×1.3×4=260t。

3.4.2 塔架的設立：為便于安裝塔架且不影響拱腳就位，拱座施工時避開拱腳位置在拱座中預埋型鋼，作為拱架的支撐。塔架的背索錨固在邊跨端橫梁上。

3.5 臨時鉸的設計及檢算：

臨時鉸采用坐式（如圖1），由旋轉角和靠山角組成，外層為10mm鋼板，內填充C50砼。

圖1 臨時鉸接側視圖

根據旋轉角和靠山角投影接觸面積A及腳至拱頂一次壓注完成，拱腳處開一個灌注口，拱頂開一個排氣口，灌注口為密封式，用法蘭與泵相連。泵送砼時，用兩臺輸送泵從拱腳同時灌起，灌注時保持兩管之間灌注高差不超過5m。為避免拱頂向上變形，采用水箱預壓。

砼灌注完成后，用錘擊法檢查鋼管是否飽滿，不飽滿處采用開孔壓漿法補強，并經反復多次檢查，直到滿足要求為止。

3.8 系桿、吊桿及橋面系的施工：

（1）本橋系桿采用無黏結預應力筋19Фγ15.24型，沿橋縱軸線對稱排列，每側10根，共20根。

拱肋豎轉吊裝合攏后，立即將系桿穿好，并用臨時吊桿按設計高度吊在拱肋上，隨著工程進展，逐步張拉。

（2）吊桿及橫梁施工：

吊桿施工：

人工配合卷揚機穿裝吊桿和臨時吊桿，然后按設計順利吊裝橫梁，并相應地張拉系桿。從跨中到拱腳對稱張拉吊桿，調整橫梁達到設計標高。吊桿調整采用YC－ 300型張拉千斤頂。

橫梁吊裝：

在橫梁兩端適當位置預留起吊孔，將臨時吊桿穿入橫梁兩端預留孔內，然后在橫梁底部兩端的臨時吊桿上安裝頂推千斤頂，將橫梁頂至設計高度。

（3）安裝橋面板及橋面系：

車行道板從縱向中軸線對稱向兩邊安裝，橋面整體砼從拱腳處向跨中對稱按由中線到兩邊的順序進行。

經對拱肋施工的各個環(huán)節(jié)進行認真細致的研究論證后可以證明：

首先，豎向轉體施工方案是可行的。

其次，豎向轉體施工方案與設計圖紙建議的纜索吊裝施工方案相比一來克服了場地限制，不用考慮背索埋設問題；二來節(jié)省大量材料，從碼頭、棧橋到索塔都大大減少了工程數量；三來無需大型吊裝設備。同時豎向轉體施工方案在保證水上平臺剛度的前提下既提高了拱肋的組裝焊接精度，也減少了空中作業(yè)量，增加了施工安全性。只要解決了拱肋吊裝時塔架受力情況、臨時鉸等主要問題，豎向轉體施工方案不失為本工程較為優(yōu)先的施工方案。

4 結語

鋼管砼拱橋的施工方案多種多樣，需根據不同的具體條件適當選用。在設計施工方案與實際施工方案有差異時，應對各個環(huán)節(jié)進行認真細致的研究論證，充分考慮各種因素的影響，從可行性和經濟性等方面進行反復比較，擇其優(yōu)者。

對于鋼管砼拱橋，其優(yōu)美的空間造型、大跨度的跨越能力、合理的受力結構等特點已引起了人們的高度重視，相信隨著越來越多的鋼管砼拱橋的出現，其設計、施工水平將會進一步得到提高。拱肋起吊時臨時鉸所受最大壓力HO，

可知，拱肋起吊時臨時鉸所受最大壓力應力為：σ＝HO／2／A

＝490000/2/8460

=29kg/cm2

3.6 拱肋的起吊：

拱肋起吊采用ZLD—100型頂推千斤頂。

半拱拱肋焊接好后，在拱部安設測量標記即可進行主拱肋吊裝。

先將浮動平臺移動到橋下，用平臺上門式提升架將拱肋水平吊起，對鉸位，鉸位對好后，安裝鋼絞線及千斤頂進行起吊，待拱肋脫離支架1.0米左右，停機檢查各部是否正常，并根據索塔的受力與變形、鋼絞線及千斤頂的行走等情況，判斷能否正常起吊，并作出相應指令，若初始起吊無異常，隨著起吊進程，各部位安全系數均逐漸增大。

3.7 鋼管內砼的灌注：

當拱肋吊裝完畢，封鉸之后，即可灌注鋼管內砼。

本橋采用C50砼，砼灌注采用泵送，人工振搗棒、平板振動器振島。每根鋼管由拱

[1]鐵路橋涵工程施工規(guī)范

[2]鐵路橋涵工程施工質量驗收標準

[3]陳寶春.鋼管混凝土拱橋設計與施工.人民交通出版社，1999

[4]范立礎.橋梁工程.人民交通出版社，1996

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.10.048

趙勝 畢業(yè)院校：蘭州交通大學橋梁工程專業(yè)最高學歷：本科 職稱：高級工程師。