厦门环湖里大道日圆大桥钢管拱施工工艺

　　摘要：厦门环湖里大道日圆大桥为结构新颖的钢管拱—连续预应力混凝土箱梁组合体系，其钢管拱吊装是主桥施工的关键，本文着重介绍了钢管拱的施工过程。
　　关键词：拱—梁结合桥，钢管拱，吊装，施工过程
　　1、厦门日圆大桥工程概况
　　厦门环湖里大道（湖里大道-仙岳路）道路工程北起规划支路、环湾路（北）、钟宅湾大桥、环湾路（南），南至仙岳路，与在建环湖里大道（仙岳路——吕岭路段）衔接。厦门环湖里大道日圆大桥跨越五缘湾，是环湖里大道（湖里大道-仙岳路）道路工程中重要城市桥梁，该桥的建成极大的改善了厦门岛内的交通状况。（论文网）
　　厦门环湖里大道日圆大桥主桥采用结构新颖的钢管拱—连续预应力混凝土箱梁组合体系，主桥桥长176m，南北引桥均采用4×32m预应力混凝土连续箱梁加三跨连续小箱梁。大桥全长535.109m。主桥桥面宽36m，引桥宽40m。设计为双向六车道。
　　
　　主桥钢管拱拱肋采用腰圆形钢管混凝土结构，轴线为二次抛物线，矢高16米。拱肋断面高1.4米，宽1.8米，钢板厚20毫米，每榀钢管拱总重91吨。钢管拱内采用加劲肋，微膨胀混凝土填充。主拱肋采用现场平拼，整体吊装的施工方案。
　　2、方案选择及工艺流程
　　2.1方案选择
　　厦门环湖里大道日圆大桥设计建议方案是：主桥悬臂箱形梁合龙后，在箱梁顶面搭设钢管拱拱肋支撑架，龙门吊安装拱肋节段，并调整精度，现场焊接拱肋工地接头，形成主拱。
　　为了充分利用拱肋结构特点及现场有利条件，充分发挥水上大吨位起吊能力的优势，并经多次方案会对比论证。决定采用主拱肋工厂内分三段制造、试拼，现场水平拼接成整体后，用两台100t浮吊抬吊，主拱在空中由平面翻转到立面后，浮运到桥位进行安装。(钢管拱架设示意图如下)
　　立面横桥向视图立面纵桥向视图
　　2.2工艺流程
　　钢管拱施工分为两个阶段，第一个阶段为主拱平拼阶段，第二阶段为主拱架设阶段。两个阶段工艺流程如下：
　　主拱平拼阶段：
　　分段吊装钢管拱→联测钢管拱控制点高程、里程及平面度指标调整钢管拱位置及支撑托架高程→再次联测钢管拱控制点高程、里程及平面度指标→再次调整钢管拱位置及支撑托架高程→联测合格后完善定位支撑→对位临时连接、焊缝装配及焊接→焊缝检测及补焊→复测定位拱脚安装截面→切割拱脚加工余量→准备吊装。
　　钢管拱吊装阶段：
　　两台100吨浮吊驶至钢管拱起吊位置→浮吊吊钩平行抬起钢管拱→主吊钩不动，副钩缓慢卸载→两台浮吊同时抬高并同步将钢管拱运至安装位置→缓慢落位并纠正吊点位置→检查对位情况并现场确定余量割除线→对位并测量钢管拱拱顶高程→调整拱顶高程并临时装配对接缝→落吊钩撤出浮吊→恢复大运河航运。
　　3钢管拱拼装、架设工艺
　　主桥钢管拱拱肋拼装主要主要施工程序如下:
　　3.1平拼场地选择
　　钢管拱拱肋拼装场地靠近河岸近桥顺河向布置，这主要是解决浮吊对吊点的近水要求，以及对拱段吊装对河道的影响，并有利于钢管拱拱段的卸船和就位。在大桥南岸桥中线东西两侧各布置一个总拼装场地，左右幅拱肋在桥两侧分别吊装。
　　3.2布设拼接平台
　　因钢管拱的侧向刚度较大，水平拼接时每段拱肋设置三个支点。为利于钢管拱段的纠偏，每段两端处的支点基础比中部略大。支撑位置由钢管拱最小变形条件控制，支撑点的放样由经过复核的精确地标高控制为避免钢管拱在拼装过程中支撑点的不均匀沉降，支撑架采用钢支架，支撑基础则先进行机械压实，后浇筑混凝土扩大基础。为实现拱段端的纠偏，需要利用拱段纠偏千斤顶移动钢管拱肋，因此钢管拱钢支架需要与其扩大基础固结，钢管拱的拼接场地布置示意如下：
　　为保证钢管拱的拼装效果，钢管拱支撑平台必须具有承载能力可靠、空间位控手段简单易行、满足焊接施工空间需要。
　　施工平台采用普通型钢焊接，为了保护出厂底漆，在钢支撑顶面放置厚50mm木板。拼焊前拱肋节段需进行小范围的移动，采用工厂专用前顶架及油顶进行调整，其简图如下：
　　
　　3.3拼装钢管拱
　　钢管拱的对位拼装一是要满足钢管拱的铅垂度，二是满足拱轴线的线性指标及吊杆孔中心距，在工艺上兼顾钢管拱对拼要求，其主要位移控制手段是手拉葫芦及便携式千斤顶，钢管拱拱段的卸船及落位均采用大吨位浮吊。
　　3.4钢管拱全拱的起吊、运输及安装
　　钢管拱的起吊过程需要连续完成两个动作，第一步是四点抬吊起身（为了确保施工安全，四点平衡起吊）,使钢管拱微微脱离支架后稳定5分钟，确认吊点平衡，吊绳安全后，再缓慢起吊。第二步是两个副吊点卸载实现钢管拱的空中转身，主吊点设在设计吊点位置，副吊点设在拱脚处。在翻身过程中钢管拱重量主要由主吊点承担，副吊点起到平衡的目的。钢管拱翻身后解除副吊点。
　　钢管拱在起吊后，临时封闭航道。两台浮吊共同将钢管拱运输约100m，到达桥位。
　　钢管拱肋安装：钢管拱运输至主拱安装位置后，钢管拱在明确指令下缓慢落位，待钢管拱接近对位时，首先完成一个拱脚的对位工作，再将另一端准确对位，迅速安装稳定浪风。待测量复测定位完成后安装钢管拱拱脚临时连接，浮吊卸钩并安全撤离航道，恢复航运。（钢管拱架设顺序平面示意图如下）
　　这一工序的成功完成将有赖于良好的技术保障，测量控制的手段和方法必须得当，测量的精确度则必须予以保证。测量精度主要是对两个方面进行控制，一是控制吊杆上锚垫板的高程及里程坐标，二是控制拱脚对位精度。因此必须精确放样钢管拱，并与拱脚预埋段进行联测。
　　4主要方案设计及工艺
　　4.1拱脚段的定位方案
　　钢管拱拱脚节段的定位是主拱准确定位的前提条件，本桥拱脚段节段在混凝土内预埋30cm，并与箱梁拱脚预埋焊接。
　　拱脚安装位于已施工的桥面，现场条件较好，钢管拱拱脚段定位采用型钢支架刚性固结，以保证浇筑混凝土过程中不变位。　　4.2钢管拱的吊点设计
　　吊点必须设在主拱重心以上，主拱重心可以通过拱轴线方程，利用下线矩平衡原理准确算出，为了减小钢管拱吊装变形和安装应力，避免吊装过程发生钢管拱的倒转，本方案采用钢丝绳捆绑式吊点。
　　4.3钢管拱拱脚对位方案与施工工艺
　　由于钢管拱采用一次吊装，不存在通常钢管拱合龙的可调自由端，为此采用较为简易的落位方案，即在主拱主管下面设置简易导向板，依靠钢管拱自重实现对位。对位后通过临时装配实现临时有效连接。最终合拢焊接温度为20°C。
　　4.4钢管拱拱脚预埋及架设测量
　　由于拱脚预埋定位准确与否，直接影响钢管拱架设的准确性。为了保证钢管拱架设准确顺利，测量控制准确方便，设一独立平面、高程控制网。
　　布置原则；以南岸Z2，D4北岸3，4号点为控制点进行加密，加密点既有坐标又有高程。其中南北两岸主桥端，中横梁上各设一点，独立控制网控制钢管拱架设及拱脚预埋定位，放样时必须使用。网内控制点作为置镜后视点，坚持以远边后视放样原则，不能设置转点或使用其它点位。
　　拱脚预埋定位控制：用独立网内控制点放样左右幅拱脚预埋控制点，同时测出各点标高，以便预埋拱脚时双控。水准操作与钢尺、垂球配合使用，保证拱脚平面位置及标高的准确性。
　　钢管拱架设横向轴线控制：沿拱轴线方向，在主拱拱脚及后退80米处各设置一点，计算出其坐标。用独立网控制点放样各点，确保四点一线，钢管拱架设时在拱脚后80米处置镜（南岸全站仪，北岸经纬仪），后视拱脚定向，然后控制拱顶位置。
　　钢管拱架设纵向控制：利用全站仪测距功能，测量置镜点与拱顶点距离控制纵向位置。
　　钢管拱架设高程控制：架设右拱时，置镜主桥主跨左幅箱梁上，测量各点高程，架设左拱时，反之，测量时尽量前后视距相等，确保测量数据无误，并做好详细记录。
　　5、结语
　　（1）厦门环湖里大道日圆大桥钢管拱架设采用整体吊装工艺，工艺先进，符合桥梁大节段吊装式工的发展趋势。
　　（2）该工艺适用于水运条件便利，主拱矢高较小的桥型，为今后类似工程的施工提供了新的途径。
　　参考文献
　　[1]陈宝春.钢管混凝土拱桥设计与施工[M].北京：人民交通出版社，1999
　　[2]王序森，唐寰澄.桥梁工程[M].北京：中国铁道出版社，1995

《厦门环湖里大道日圆大桥钢管拱施工工艺》

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