单线铁路大跨度钢管拱安装技术

　　摘要：跨京杭运河132m的单孔钢管拱型桥为目前国内单线铁路最大跨度，采用钢管柱式支架法组拼。每个单拱的哑铃形拱肋分三个节段，其中间2.253m合拢段和钢管支柱采用汽车吊在桥面吊装，两端的大节段拱肋用浮吊吊装，需临时封航要点，控制时间。
　　关键词：单线铁路，大跨钢管拱，支架法，大型浮吊，安装技术
　　1概述
　　宿（州）至淮（安）铁路为一级单线铁路，在江苏省的泗洪县境内跨越京杭运河，采用跨径为132m的单孔钢管拱型桥，拱肋中线宽7.2m，钢管拱高约22m。是目前国内单线铁路钢管拱最大跨度。
　　钢管拱横截面采用哑铃形，截面高度2.8m，沿程等高布置，钢管直径为1m，由厚度16mm、20mm的钢板卷制而成，两钢管之间用腹板连接，每隔一段距离在两腹板中焊接拉筋。
　　2施工方案选用
　　京杭运河两岸地势平坦，水流平缓，但运输繁忙。由于单线铁路桥面较窄，大吨位汽车吊无法作业。结合现场实际情况，经过对钢管拱肋多个安装方案的比选，最后决定采用立柱式拱架法浮吊+汽车吊吊装方案，即两片肋分成四个大节段的吊装采用浮吊吊装，临时支墩、合拢段及风撑采用汽车吊在桥面进行吊装。
　　3 拱肋安装施工工艺流程
　　拱肋安装施工工艺流程图
　　4钢管拱拱肋安装
　　在两侧河岸拼装场地分别将设计的小节段进行组拼为3个大吊装节段，其中间节段为2.253m的合拢段。采用两台浮吊将大吊装段吊装至临时支墩上进行定位，中间合拢段及横撑采用汽车吊在桥面上吊装。
　　吊装顺序为：先进行一侧河岸的左右拱肋节段吊装，然后另一侧河岸的拱肋进行吊装作业，最后在跨中合龙，拱肋合龙完成后焊接左右拱肋间的连接横撑。
　　4.1施工准备
　　4.1.1拱肋大节段准备
　　在两侧河岸拼装场地分别将小节段进行组拼为吊装节段。
　　4.1.2各吊装工序时间安排
　　由于封航时间的限制，必须控制好每个工序的时间。
　　4.1.3机具准备
　　①拱肋抬吊设备
　　由浮吊单位负责对浮吊进行全面检查，主要检查浮吊各部位是否运转正常。
　　②拱脚设备
　　每个拱脚必须保证两台焊机、两个5吨手拉葫芦、两台30吨千斤顶以及足够的夜间照明装置，确保拱肋吊装到位后调整、定位。
　　③应急机具、设备
　　吊装前，准备好应急机具设备。
　　4.1.4测量准备
　　测量组提前调试仪器，确保拱肋就位后迅速进行测量，测量数据由监控单位下达指令，测量组复核无误。
　　4.1.5人员准备
　　拱肋吊装期前各作业人员及技术人员必须提前就位，避免出现缺岗漏人。
　　拱肋安装人员需54人，详见表1。
　　表1吊装人员配置表
　　序号 工种 人员 备注
　　1 组装工 8 
　　2 切割工 4 
　　3 电焊工 12 
　　4 打磨工 2 
　　5 涂装工 8 
　　6 起重工 4 
　　7 吊车司机 5 
　　8 吊船船长 2 
　　9 质量检查员 2 
　　10 探伤员 1 
　　11 安全员 1 
　　12 辅助工 5 
　　 合计 54 
　　4.1.7技术准备
　　施工前必须提前进行施工技术交底，将施工操作内容及程序交到操作层。定于吊装准备工作前一天由项目总工对各部门负责人、现场技术员及作业班组进行交底；技术指导组对操作人员进行交底。
　　4.2钢管临时支墩安装
　　4.2.1临时支墩结构选型
　　根据现场条件和施工工期，选用制作简单、安装较快的钢管支墩作为临时支墩，在吊装节段处的混凝土桥面搭设。临时支墩结构图见图1：
　　图1临时支墩结构示意图
　　4.2.2临时支墩的制作及安装
　　临时支墩制作时先按设计长度，进行主管的对接接长，再将两根管用[20槽钢连接成单个桁片，成为吊装单元。柱顶横桥向工字钢分配梁在平台上两两焊接成单片，在吊装后安装顺桥向工字钢，并与横桥向工字钢切肢后焊接。
　　临时支墩安装采用汽车吊上桥面进行吊装，安装顺序先安装跨中临时墩，再安装两侧临时墩。
　　4.2.3临时支墩顶限位及微调装置的设计与安装
　　临时支墩顶限位装置见图2：
　　图2临时支墩顶限位装置图
　　调整时如果拱肋偏向两边，可以使用手动葫芦向中间拉动调整，使拱肋向中间靠拢；如果拱肋偏向中间，在倒链作用线的斜杆上安装反力座，用油压千斤顶向外侧顶出拱肋，同时，在拱肋上也应焊接反力座，不得直接顶拱肋管壁。
　　4.3拱肋吊装节段拼装
　　拱肋节段采用汽车吊进行抬吊拼装，拼装顺序为：吊装时按先外侧后内侧、从一端向另一端的顺序进行，同时依次焊接成型，焊接到位后再安装下一段，以减少焊接时产生的附加应力。每一分段吊装工艺顺序为：起吊→对位→临时固结→调整线型→定位焊接→调整线型→正式焊接合拢→探伤检测。
　　4.4拱肋吊装施工
　　吊装作业在桥梁两侧进行，吊装方法为水上吊装，设备为1台120t和1台150t浮吊。设计的拱肋节段采用平板汽车运输至河岸侧或采用船运至桥址，然后在现场拼装场地拼接成吊装段，最后采用浮吊取梁吊装。
　　4.4.1大节段吊装期间的封航工作
　　在临时支墩搭设、拱肋大节段吊装、临时墩拆除施工之前，需请港监及有关方面单位大力配合支持，提前办理航行通告，召开有关施工与航行安全的协调会。在施工吊装期间，按时断航以及协调水上作业有关事宜，确保吊装施工与航运安全两不误。
　　4.4.2起吊前的准备工作
　　①检查临时墩测量数据，确认数据真实、准确；
　　②所有参与吊装人员进行吊装作业动员，确认各自的工作岗位和职责，保证通信通畅；
　　③检查测量仪器和设备是否可靠，测量人员到位；
　　④节段起吊时应先试吊一次，通过试吊检查吊装设备是否可靠，确保设备处于正常工作状态，并验证吊点设计的正确性及充分掌握吊装程序；确认可行后再正式起吊，起吊上升应平稳、对中，严禁动作过大引起晃动和摆动。
　　⑤拱肋节段验收合格；
　　4.4.3拱肋节段吊装工艺
　　①、两台浮吊就位布锚后，将事先和吊耳捆绑好的钢丝绳与浮吊吊钩连接。钢丝绳缓慢收紧，直到两台浮吊受力基本一致，才可将拱肋缓慢起吊。拱肋两端各用一台50吨汽车吊辅助起吊，拱肋脱架约10m时，此时浮吊起钩汽车吊配合松钩，直到拱肋翻身完成。然后启动浮吊上的布锚卷扬机，将浮吊缓慢牵引转身，此时通过锚绳调节其左右位置，使两台浮吊所吊拱肋正面朝向桥址。然后启动移位装置，使浮吊朝着桥位缓慢移动，当拱肋靠近拱脚正上方约50cm时，将锚绳固定住，使浮吊停稳。然后将拱肋缓慢下放，直到拱肋缓慢插入前端支架槽位，两端落在拱脚预留托板上，与拱脚接头粗略对应。
　　初步定位后，测量人员迅速就位，对拱肋垂直度、标高、拱轴线进行测量，作业人员利用支架上千斤顶及手拉葫芦调整拱肋标高和轴线至设计桥轴线，确保拱肋线型满足设计要求。
　　②、拱脚接口合龙固结时，合龙温度宜控制在10℃～15℃之间。一般选择在一天当中气温较低且平稳的时间。合龙时，先将拱脚托板与拱肋大节段焊死，再对称焊接码板，完成合龙及临时固结。
　　第一片拱肋合龙后，浮吊吊钩即可松开，进行第二片拱肋的抬吊吊装。
　　按照以上方法顺次进行左右拱肋(上、下游侧)的吊装。
　　4.4.4拱肋节段吊装时的线形测量与调控
　　节段吊装时的线形测量方法如前所述，在浮吊未松钩前进行，调控顺序为先保证测量点处的标高，再调整水平坐标。标高调整时只需在支撑块表面加垫薄钢板即可，利用支架上千斤顶及手拉葫芦调整拱肋轴线及水平坐标，轴线调整到位后，将拱肋与前端支架横向限位之间用钢楔楔死固定，拱脚端接口与拱脚托板焊死，再对称焊接码板，完成合龙及临时固结，防止浮吊松钩后拱肋大节段发生扭转及滑动。
　　4.4.5节段焊接与合龙段施工
　　节段间的焊接在线形测量合格后进行。
　　两侧的拱肋对称进行吊装作业，形成跨中合龙。
　　合龙段应在预制时留有长度方向的余量，根据实际合龙间隙进行现场修割，崁入合龙间隙内。合龙温度宜控制在10℃～15℃之间。一般选择在一天当中气温较低且平稳的时间。弦管对接施工完成后再将合龙段腹板崁入，与弦管焊接。
　　跨中合拢后进行节段接口的焊接，焊接顺序由拱脚端接口向跨中接口两侧左右同时对称进行。
　　4.5拱肋连接横撑吊装施工
　　4.5.1横撑吊装作业
　　横撑吊装应拱肋完成合龙后进行吊装，横撑采用50吨汽车吊在桥面进行吊装。
　　横撑吊装从桥梁两端顺次进行，在所有横撑吊装完成后才可进行焊接。
　　横撑在制作时一端留有10mm长的余量，在吊装时对拱肋上的安装线进行修割，并开出相贯线坡口。
　　4.5.2焊接施工与质量检验
　　横撑全部吊装完成后才可以进行焊接施工，施工时按照顺序从桥梁端同步进行，并采用双人对称多道焊焊接，减少焊接变形对拱肋的影响。
　　4.6成桥检验与临时墩的拆除施工
　　①会同有关部门对桥梁几何尺寸、内部质量、外观进行检验。
　　②拆除临时墩顶支撑拱肋的垫块，从桥梁两端对称向中间进行，使拱肋脱离与临时墩顶的接触。
　　③拆除墩顶限位装置和微调装置。
　　④对临时墩顶接触部位的拱肋外表面进行补涂装。
　　⑤从桥梁一端开始，临时墩切割成两个单片，采用汽车吊+平板车运输至存放区。
　　⑥拆除桥面临时墩基础。
　　⑦清理现场，恢复桥面作业面。
　　5结束语
　　跨京杭运河特大桥钢管拱安装采用立柱式拱架与浮吊进行吊装，解决了单线铁路桥面窄、大吨位汽车吊无法施工的难题；采用组拼成大节段、分三次的吊装方式减少了封航次数，也控制了封航时间，解决了京杭运河不能中断运输与水上吊装拱肋的矛盾。这种根据实情采立柱式拱架浮吊+汽车吊相结合的组合方法，不仅解决了施工难题，还取得了显著的社会和经济效益，可供类似似工程借鉴。

《单线铁路大跨度钢管拱安装技术》

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