钢管混凝土系杆拱桥整体吊装标准化施工工艺

1.1技术准备及交底

（1）项目总工组织项目部技术人员全面、深入理解和审核本工程主桥上部结构的施工图设计，充分领会设计意图及设计单位据以作为计算工况的施工顺序或步骤，并根据现场施工条件对施工图设计提出合理建议，必要时与监理单位一起就存疑之处请设计单位予以答复。

（2）在吃透施工图设计的基础上，项目总工会同项目经理召集技术、物资、安质等部门商讨钢管系杆拱施工方案编制工作，广泛吸取各部门意见，以便在方案编制中采纳，使施工方案具有较好的可操作性、经济性与可靠性。

（3）根据批复后的方案，项目总工组织对项目管理人员、施工班组等进行安全技术交底。

1.2拼装场地施工

本工程主桥施工所需场地主要包括钢管拱肋、劲性骨架等钢构件的存放和组拼场地，以及桥面板的预制场地。

由于主桥桥位处横跨北澄子河，经过前期的充分调查，利用桥位附近河道两侧的区域作为主桥拼装场地。场地设置横坡，四周设排水沟，以利排水。

场地采用厚度50cm砖渣进基层回填，硬化面采用20cm厚C20混凝土进行浇筑，顶部设0.5%排水横坡。混凝土基础厚度为50cm，采用50cm厚C30混凝土进行浇筑。

拼装场地施工完成后，经项目部、监理工程验收完成后，方可投入使用。

1.3场内加工

钢管拱肋采用以直代曲、短管划分的原则单根长度2m左右，采用纵缝、环缝焊接形钢管拱肋。

钢管拱肋制造分为短管制造、横撑制造、节段制造、单根拱肋预拼、整体预拼。短管（包括横撑短管）制造在制造车间内完成，节段制造、单根拱肋预拼、整体预拼在胎架完成。

工艺流程如下：

放样→下料→首件检验→卷圆→钢管纵缝拼焊→校圆→钢管接长→装焊筋板、吊点部位零件→两两节段预拼→装焊临时连接件及钢衬垫→涂装→存放→运输。

1.4拱肋、钢骨架场内涂装

依据施工图设计说明，主桥拱肋、风撑均采用钢结构，钢结构的防腐采用长效防腐涂装方案，所有直接暴露在大气下的钢结构外表面的防腐寿命要求不小于15年。拱肋内表面（包括拱肋钢管内部以及腹腔内部）不要求涂装，但要求除锈，保证表面不得有油渍等污物。

施工工艺流程

喷砂清理→底漆涂装→封闭漆涂装→中间漆涂装→面漆涂装

a.除外表面最后一道面漆待钢管拱安装完毕后涂装外，其他涂装工程均在钢结构加工厂完成。

b.工地焊缝部位清理焊缝至St3.0级，再涂装底漆、封闭漆、中间漆、面漆。

1.5拱肋支架搭设

该工程钢管拱肋均分成5段进行现场拼装，在拼装平台上搭设钢管拱肋支架用于现场拼装。

钢管拱肋支架采用4根直径φ325，壁厚6mm螺旋钢管作为支柱，剪刀撑采用16号槽钢设置，组成4m×4m的钢管支架。钢管柱顶部设置一道32#工字钢做为支撑梁，在支撑梁上焊一层3mm厚薄钢板，用于后期拱肋接口焊接操作平台。并在平台顶部采用20号竖向工字钢搭设调整高度，用以支撑拱肋底部。拱肋支架可根据基础顶面的高程及拱肋支架纵向桩号位置计算出支架高度，并控制好支架支撑梁位置，支撑梁顶面高程比设计高程略低一些，支架安装完成后再测设支架梁的顶面高程，通过拱肋下支座调整支撑高程与设计相符。

支架焊接要求：预埋钢板后锚筋与钢板间需双面满焊，钢筋锚固长度要满足要求，钢管柱脚处采用三角钢板进行补强，焊接采用满焊。所有支架钢结构的焊接要求达到二级焊缝的要求。

1.6系杆劲性骨架安装

由于劲性骨架各构件的重量较轻，可直接采用25T汽车吊进行现场吊装作业。

在吊装前需将劲性骨架位置放样处，尤其劲性骨架两端落点位置要精确控制，确保精确控制劲性骨架轴线。

钢结构的临时固定，第一块起吊安装的钢结构分段固定，可以将主系杆拱脚端钢结构分段和混凝土基础处事先预埋钢板进行焊接，作为临时的定位固定。以后安装的钢结构分段可以一次循环固定，必要时也可和支架横梁固定。所有固定均为型钢或钢板焊接施工，各分段的固定，用钢板焊接连接。在主骨架的安装过程中，一边起吊安装，一边进行高程线性的调整和码板的固定焊接。

拱脚采用20#的工字钢进行加固，作为主跨安装时拱脚劲型骨架与支座临时连接，20#竖直并排，并用斜撑加固。

1.7拱肋梯道安装

钢管拱肋上部行走梯道：主采用φ48*2.8mm普通脚手钢管作为钢管拱肋上部行走斜道工作脚手架（在拱肋吊装前安装，先安装在分段拱肋上，后随拱肋一起吊装），同时做好行走斜道工作脚手的外围防护栏杆。

梯道护栏高度1.2m，立杆间距2m。梯道外侧设置密目防护网。

1.8拱肋现场拼装

（1）按支架施工图制作和安装钢管拱肋支架，支架下口与基础预埋件焊接固定。

（2）对称安装两端拱肋JD1，JD1中心线与地样线对正，高程通过全站仪进行控制。

（3）对称安装拱肋JD2，JD2中心线与地样线对正，高程通过全站仪进行控制。

（4）安装合拢段拱肋JD3，JD3中心线与地样线对正，高程通过全站仪进行控制。

（5）依次安装两侧吊杆（外套钢管），按设计要求进行焊接。

（6）安装风撑和横梁，安装顺序为：依次从一端向另一端安装，先安装风撑，后安装横梁。

（7）风撑和横梁安装结束后，进行索体安装，拆除支架，准备桥位吊装。

1.9吊杆套管安装

本桥吊杆上端固定在拱肋处，下端锚固于系杆底，吊杆采用GJ15型钢绞线整束挤压吊杆。吊杆钢绞线采用环氧喷涂无粘结钢绞线，吊杆钢绞线标准强度为1860MPa。在拱肋加工制作时，应将无缝钢导管及钢垫板相互焊好并安装上螺旋钢筋后，再与拱肋钢管焊接。

吊杆外套钢管上端与拱肋预留部分焊接（钢管拱肋厂内制造时，拱肋内吊杆外套钢管已预留其中，并在拱肋下缘伸出30cm），下端与劲性骨架通过连接板焊接。

1.10风撑及临时横梁安装

本项目钢系杆拱桥主桥设置4道K型风撑（三垛东桥为2道K型风撑+3道一字撑），根据加工示意图，由于风撑设置在拱肋腹板处，故需风撑钢管A、B在与拱肋接头处事先在陆地就预先焊接一段80cm长。待拱肋安装完毕后，应立即对风撑K字撑进行地面加工，加工完毕后再进行吊装。在风撑钢管B端头处，为前期拱肋拼装支架附近处，故需在拱肋拼装支架上设置临时支撑点，临时支撑标高与风撑标高一致，以便风撑安装就位。

临时横梁与风撑同步进行安装，安装完毕风撑后立即进行其下部相应横撑安装焊接。风撑及临时横梁均从主桥一段向另一端进行安装。

风撑作业平台采用吊篮式操作平台。吊篮采用工字钢作为骨架，角钢作为水平向连接支撑，形成一个倒挂在拱肋上的一操作平台，便于施工人员在吊篮内操作风撑的焊接工作，每道风撑设置两个。

1.11整体吊装

（1）浮吊船选用

根据拼装完成后大片拱肋的吊装重量及现场施工需要，整体吊装采用两台500t起重船作业，浮吊参数见下表：

浮吊选用60m吊杆，水平仰角60°，起重高度51米，最大起重重量为600吨，浮吊起吊高度、起吊重量均满足要求。

根据计算拱在岸边拼装台座的吊距、吊高以及在墩位处的吊距、吊高来验算浮吊的选用。

（2）整体吊装

两台浮吊船在岸边试吊、检查合格后将拱架下放到台座上，但不松钩，通知海事部门将运河正式断航。运河断航后用小船将2台浮吊船的缆绳固定到两岸的地笼上。松开前缆绳，两台浮吊依靠后锚缆绳绞紧向后退约15米时停止，依靠钢丝绳牵引配合机驳缓慢转身，使 2 台浮吊慢慢平面旋转转至 90 度，使其正面朝向桥位方向。解开前锚和后锚，将前锚绳与北侧的锚锭固定，后锚与南侧的锚锭固定，再启动前端绞锚装置，浮吊朝着桥位安装位置方向缓慢移动。移动至桥位还有 30M 左右时，将两个浮吊钢丝绳捆在墩位处钢管柱上，开动卷扬机，牵引钢丝绳将两个浮吊往前推进,在桥位处稳住浮吊。

开动卷扬机，移动浮吊使系杆拱架至桥墩位置，操作浮吊锚缆，浮吊定位于安装水域前沿。浮吊指挥下达指令，两艘浮吊统一起吊，起吊浮吊扒杆仰角变为约65度，使拱架底面超过支座顶面约0.5-0.7米，通过操作锚缆使拱架位置向前移动，到安装位置时与支座垫石位置对应。缓缓下降拱架，待拱架下降至距离安装支点0.5m高度时，指挥下达停机指令，待确定拱肋空中稳定后，将拱肋缓缓放下，落至桥墩上设置的导向槽内，落于盖梁的支座上。在支座处用临时锁定将拱架定位，拉紧设置好的横向缆风，并用全站仪测量和垂球控制拱片的竖直度。利用 5 吨手拉葫芦收紧横向缆绳，调整拱肋轴线，按前面测量控制方法进行检验，合格后紧固缆绳。

1.12拱脚支架搭设

主墩拱脚部分支架均采用钢管桩支撑，每侧的拱脚处的钢管桩共8根，全桥共16根管桩基础。其中4根钢管桩位于承台顶，4根位于河内，根据计算，河内钢管桩入土深度需大于7.5m，现场按10m控制。承台施工时预埋钢板，与钢管焊接成整体，钢管纵向采用H300型钢连接，钢管桩之间采用15cm槽钢进行连接增强其整体性。

主墩拱脚支架均采用钢管柱支架体系，钢管柱立柱采用φ425*6mm的螺旋钢管。钢管立柱上下均与60cmx60cmx2cm钢板连接。钢管接长采用焊接，底端与承台预埋钢筋采用焊接连接，以提高钢管柱的稳定性。

1.13拱脚、端横梁混凝土浇筑

钢筋模板全部施工完成后，经自检及监理工程师检测合格后，开始浇筑拱脚，端横梁混凝土，浇筑时应控制浇筑速度，控制好混凝土坍落度、和易性等技术指标，由于拱脚混凝土一次浇筑高度超过6m,因为在浇筑完成3m高度时，应静置45分钟，避免由于浇筑过快造成的模板变形。待混凝土强度达到10MPa后，方可拆除侧模，待混凝土强度达到90%设计强度，并且张拉后，端横梁模板才可以拆除。砼面层需二次压实二次收面，砼终凝后及时用土工布覆盖，并洒水养生，并对湿接头两侧砼面进行打毛处理。

1.14拱肋混凝土浇筑

合理的泵送工艺设计是管内混凝土浇筑质量的重要保证之一。泵送工艺的主要流程为：清洗管内油污→湿润内壁→安设压注头和闸阀→泵送高标号砂浆→泵送压注管内混凝土→拱顶排浆孔振捣混凝土→关闭压注口处闸阀→拆除闸阀完成泵送。

拱肋混凝土施工顺序应根据设计要求进行。一根管内的混凝土要求由拱脚至拱顶对称均衡地在混凝土初凝时间内一次压注完成。混凝土从拱脚分管对称灌注，可利用隔仓分段灌注，以控制拱肋的应力和变形。

泵送混凝土时两边泵送速度应加强协调，尽量对称顶升，特别是接近拱顶时，要注意避免一边上升过快越过拱顶，引起钢管骨架的纵向振动。

1.15系杆混凝土浇筑

由于系杆内有空箱，空箱芯模采用胶合板做面板，芯模内用方木进行支撑，一次性使用。芯模用钢筋与型钢焊接定位、固定。在横梁位置的模板要留有预埋钢筋和波纹管的孔洞。并准确定出预埋位置。由于内芯模在混凝土浇筑完成后不能拆除，所以我们采用木工板、5*2.5cm木楞组合加工成箱形。

浇筑系杆混凝土，施工加载应遵守对称加载原则，要求施工与之配合，即顺桥向以拱顶为对称线，按跨中及拱脚到1/4、3/4跨的顺序对称加载，横桥向以桥中心线为对称线，桥两侧对称加载。系杆浇筑过程中分批次张拉系杆预应力，防止前期浇筑系杆产生裂缝。

1.16中横梁预制、安装

（1）混凝土浇筑前，必须对模板、钢筋间距、钢筋保护层、预埋件、构件轮廓几何尺寸等作认真检查，报监理工程师检验合格后方可浇筑。

浇筑前，必须对材料（水泥、石子、砂）及各岗位的人员、机械的备用一一落实。浇筑时应控制混凝土的入仓温度。混凝土在拌和过程中，必须严格控制混凝土的配合比和坍落度。

混凝土采用泵车运输，泵送人模、人工振捣。当入仓卸料高度大于2m时，必须采取防止砼离析的措施(设溜槽)。

（23）中横梁起吊点位于端头0.3L处，采用钢丝绳将中横梁扣牢固。准备工作完成后，浮吊指挥下达统一指令，浮吊缓缓起吊，当中横梁脱离地面3-5厘米时，浮吊指挥下达停机指令，稳定中横梁。随后起吊中横梁至一定安全高度，浮吊开始移位。起吊过程中，专人察看吊点处钢丝绳的松紧情况，一旦发现钢丝绳受力不均匀，或者存在滑移隐患，应立即暂停起吊，并重新绑好钢丝绳。

1.17行车道板预制、安装

（1）混凝土浇筑前，必须对模板、钢筋间距、钢筋保护层、预埋件、构件轮廓几何尺寸等作认真检查，报监理工程师检验合格后方可浇筑。

浇筑前，必须对材料（水泥、石子、砂）及各岗位的人员、机械的备用一一落实。浇筑时应控制混凝土的入仓温度。混凝土在拌和过程中，必须严格控制混凝土的配合比和坍落度。

混凝土采用泵车运输，泵送人模、人工振捣。当入仓卸料高度大于2m时，必须采取防止砼离析的措施(设溜槽)。

（2）用汽车吊逐块安装，桥面板就位后置于中（端）横梁的牛腿上。桥面板纵向两端与中（端）横梁之间没有湿接头，仅在横向各板之间有湿接缝，每孔（临近两根横梁之间）桥面板安装完毕，将预埋于桥面板上的湿接缝钢筋弯出连接后，在缝底用砂浆封闭，即可进行湿接缝的浇筑。