2、无支架安装施工工艺工法(缆索吊安装)

1、无支架(缆索吊)安装施工工艺工法(QB/ZTYJGYGF-QL-0802-2021)厦门分公司徐建宁胡艳1前言1.1 工艺工法概况据不完全统计,目前国内已建成跨度200m以上的钢管?M凝土拱桥20余座,主要架设方法是采用缆索分段悬拼吊装,空中钢管拱合拢成拱后再灌注管内混凝土；其次是转体施工法,支架法已为数不多.重庆市巫山长江大桥,主跨460m属于当今最大跨度的钢管混凝土拱桥,采用缆索吊悬拼成拱.缆索吊装施工方法是我国修建大跨度拱桥的主要方法之一.1.2 工艺原理在桥台或桥台前方设立钢塔架,塔架上悬挂缆索,以缆索作为承重索进行架设安装的施工方法.2工艺工法特点它具有易操作、易掌握、施工方便、工艺

2、简单、本钱低、平安等特点.3适用范围它适用于大跨度、地形条件比拟复杂,大型机械设备无法进场施工的地方.缆索吊装较多的应用于拱桥的拼装施工,有直吊式和斜拉式之分.4主要引用标准?公路桥涵施工技术标准?(JTG/TF50)?公路工程技术标准?(JTGB01)?缆索起重机技术条件?(SL375)?钢管碎结构设计与施工规程?(CECS2890)5施工方法主桥钢管拱圈采用工厂分段制造,经岸上运抵桥址处下河码头,直接由水上渡轮到达缆索吊机工作范围.钢管拱安装利用缆索吊机起吊,在扣塔上分段斜拉扣挂、悬臂吊装施工.当跨径不大时,拱肋分三段吊装,两边段吊装后斜扣索扣住,横向加缆风.一般情况下,采取双肋吊装、双肋

3、合龙,两肋之间设临时横撑,或将横撑临时固定；但双肋吊装、双肋合龙的吊装重量较大,段与段之间的拼装难度也较大,假设拱肋宽度较大如桁式,那么可采用单肋合龙.在合龙之前各段之间的接头为上开口,要注意接头的传力；为方便合龙,各段应略有上抬,合龙后逐步落下,调至设计标高留预拱度；连接各接头和横撑,封拱脚成无银拱,然后进行管内混凝土浇筑.6工艺流程及操作要点6.1 施工工艺流程图1挑节段制作.脆收拱节段运输到位缆索吊跑车纵移就位fir起吊挑助就位,上接头寿柱安装拉索,供助缆风张拉扣索.训静标高轴线I-安装慢撑.松吊图1拱肋缆索吊施工工艺流程框图对于多跨钢管拱,先架两边跨钢管拱并合龙,再架主跨钢管拱直至合龙

4、,其中单跨钢管拱采用先架一半跨拱段,再架另一半跨拱段最后合龙的施工顺序.肋间横梁及风撑跟随各相应拱段依次安装,以增强拱肋的横向稳定.6.2 操作要点6.2.1 钢管拱安装吊重及承重设施拱段安装采用钢银线斜拉扣挂式无支架法缆索吊安装,根据桥型及结构受力形式,缆索吊布置为单跨形式,两主塔分别座于两次拱的边墩墩顶,其主塔分上下两节,下塔塔高根据设计拱矢高确定.塔架均为万能杆件拼装而成.下塔与墩顶周结,同时作为边跨钢管拱安装时的扣索塔架,上塔与下塔间钱结,作为缆索吊机塔架.主跨两墩顶分别设高扣索塔架一个,与墩顶钱结.每节拱段分别对应一组扣索和锚索,扣索和锚索采用钢较线,扣索下端通过P型锚及分配梁与拱段

5、扣点连接,锚索下端也是通过P型锚及分配梁与飞燕端头顶面或墩身侧面预埋拉板连接,扣、锚索上端均通过夹片锚直接锚于设在塔顶锚梁反力座上,通过穿心顶张拉上端钢较线即可调整拱段线型及扣、锚索索力图2.图2边拱段扣、锚索布置示意图1缆索吊设置与安装1塔架根底塔架根底均一般采用C20混凝土根底,一般平均厚度约为0.6m,根底和桥纵向垂直,要求平整,误差在1cm以内.在根底混凝土内共埋设了约1米长38kg/m的钢轨,做横移塔架的地锚和扣索地锚.塔架根底设在距桥台尾30米处,地势平坦,施工方便.靠近上游处,地势比拟低时,用浆砌片石砌到基底设计标高,然后才浇筑混凝土,并在混凝土内设置了二层抗裂钢筋网片.2塔架在

6、拼装塔架之前,先设置好滑移装置.在根底上放上钢轨,一边用2根38kg/m的钢轨并排放在一起,每隔2m采用螺栓固定.在塔架的支撑腿与钢轨之间设置了旱船,拼塔架时,严格根据技术交底,并做好平安保护举措.塔头局部由自己加工了一些异形铁来满足塔头的受力要求.塔架采用双层缆风稳定,缆风地垄设计为10t卧垄.3地垄地垄一般采用钢筋混凝土将军柱式滑动地垄.它由三局部组成：挡墙、根底和将军柱,施工时先浇筑地垄根底混凝土,并在根底两头设置了预埋件,作为横移地垄时滑车的地锚,然后再浇筑挡墙混凝土.浇筑时严防跑模,浇筑完以后,在根底上铺钢轨,安放辗轴,最后再浇筑混凝土块.4轨索安装安装前,组织人员对锚固封闭索的锚头

7、做承载力试验,安装时,用汽车吊将轨索盘吊起,单头用绞车拉上塔架,过河道牵引到地垄后锚固.用绞车在地垄上收紧,用经纬仪观测空索时垂度,到达设计垂度后,停止收索,固定轨索,第2根轨索用同样的方法安装,并将轨索调平,使两根轨索垂度相同.5天车安装在塔头安装扒杆,用扒杆将天车吊至轨索,安装大车走行轮,第一个安装完以后,向跨中移动1.5m后固定,再安装第2个天车.两个天车之间用钢丝绳连接,最后安装牵引和起重索.6.2.2 拱脚预埋件施工拱脚预埋件设计形式为在整体钢板上焊接钱槽及拱肋钢管,采用预埋钢板与拱座之间设置高强螺栓连接的预埋形式.墩身施工时预埋铁板,在铁板上焊接预埋件的底托座.预埋件在工厂整体制作

8、,然后安装到墩身上的底托座上,通过调整底托座上的微调螺栓来调整预埋板的倾斜度及坐标.固定预埋高强螺栓,然后灌注拱座混凝土.6.2.3 拱段运输钢管拱构件工厂加工制造,采用大型平板车运输方案,工厂拱段吊装及倒运采用龙门吊和汽车吊机.钢管拱拱段一般采用水平放置运输.假设采用船运,那么运至码头后,利用大吨位汽车吊转钢管拱段到直立状态,再运至缆索吊机起吊位置,利用同方法运另一边拱段到缆索吊机起吊位置,上下游同时起吊安装两拱段.6.2.4 拱段安装1沿拱脚起各节段依次安装将上下游第一节段由岸上码头经铁驳运抵起吊位置,用缆索吊机将上下游第一段同时起吊,并牵引至拱脚处,受跑车移动范围的限制,靠近主塔侧第一节

9、段不能直接对位,须通过设在塔架底的卷扬机水平辅助牵引,后吊点松钩使第一段钢管节段的拱轴进入轴槽形成较接.每一拱段吊装前,扣索前扣点已与拱段连接并随拱段起吊,锚索锚点也已与墩身侧面预埋锚点连接好,利用扣塔底卷扬机将每一道扣索和锚索分别牵引到塔顶锚梁位置,安装扣、锚索千斤顶,开始用导链收紧,最后上下游对称边松吊钩,边张拉收紧扣、锚索,最后摘除吊钩,张拉扣、锚索并调整拱段标高及塔架竖直度.安装后一节段,起吊前将扣索与该节段连接,上下游同时起吊该拱段至略比设计位置高,利用塔脚3t卷扬机牵引扣索一端到塔顶锚梁位置,并安装锚具.将拱段落至设计位置并与前一拱段对位,先安装粗定位螺栓,调整拱段角度,再安装精定

10、位螺栓,拧紧各接头螺栓图3为单段钢管拱连接示.图3单管连接示意图上下游对称施工.先松后吊钩,再松前吊钩,同时张拉该节段扣锚索,直到前后吊钩全部解除,松钩过程中需调整拱段前点标高及塔架垂直度,任何时候塔架偏位不能超过5cm,以免引起各扣锚索索力变化太大,造成平安隐患.拱段架设过程中,原那么上对前面拱段扣锚索索力不再作调整,除非拱段前点标高与设计相差太大,或正架拱段的扣锚索索力严重超出设计值.架设每节拱段时,调整索力的前提是先保证塔架垂直,再保证拱肋标高与设计相符,前一拱段不调好,不得进行下一拱段的安装.2合拢段施工1合拢段配切当一跨钢管拱段的两半跨拱肋全部安装到位后,调整钢管拱各段标高、轴线满足

11、设计要求,即可开始进行合拢段施工.合拢段在工厂制作时比设计尺寸稍长150mm两端与对应的各半跨拱肋进行预拼装,并满足对接的匹配要求.其中一端还须焊接对接匹配件,并用高强螺栓连接,另一端对接匹配件不焊,但各匹配件纵桥方向线要做好标记,保证安装时合拢段与前面拱段不产生扭转,预防两段不在同一轴线上.利用一天温度较低的早上测量合龙口各管之间对应的距离,因每根钢管拱的管口面不一定垂直地面,因此每根钢管上口及下口之间距离是不同的,必须分别测量.依照测量的各个距离对合拢段一端进行配切,理论上合拢段上下弦管切除的长度应是相等的,但因合拢口对接焊缝要求较严,加上施工的微小误差仍然存在,配切还是以实际测得的上下弦

12、管的上下口长度为准,分别从一端向另一端测量配切,配切后以原来预拼时留下的匹配件纵桥向线为标记,焊接对接匹配件图4为合拢段测量与配切示意图.图4合拢段测量与配切示意图2合拢段现场安装将合拢段运抵起吊位置,用缆索吊机起吊上、下游合拢段起吊时将合拢段方向设成上、下游方向,以方便顺利通过合龙口至拱顶.设计时合拢段立面呈倒梯形,故合拢段只能从上往下放入合拢口.在凌晨气温最低时,将上、下游两段钢管拱放入合拢口,将半跨钢管拱预拼时焊接临时匹配件的一端与钢管拱用高强螺栓连接拧紧,另一端也与钢管拱用高强螺栓连接；并通过两匹配件之间打入楔块实现拱肋的瞬时合龙,并锁定拱轴线型.在合龙口长度测量及合拢段现场配切时,有

13、可能会造成合拢段长度误差较大,因此在合拢口配切时尽量留点正误差以免长度不够造成焊接质量降低.合龙时配切的一端将在合龙口现场作小范围的修整.合拢段安装完毕后,即可进行该处风撑的安装.风撑与钢管拱肋先点焊,然后调整该处的内交叉缆风,将合拢段处的拱肋轴线调到满足设计要求后,正式焊接风撑与拱肋交接处,焊好后松钩.松钩前必须保证合拢段被顶紧或者该处对接焊缝已焊接,否那么会造成松钩后拱顶标高低降,满足不了要求.3扣、锚索撤除及体系转换根据监控单位检算,除拱脚较接处不焊,当其它对接接头焊缝长度到达该接头所有焊缝的60%寸,即可开始解除扣索和锚索.松索顺序为从拱顶向拱脚根据东西岸、上下游对称的原那么进行,分两

14、个循环解除扣、锚索索力,最后通过设在塔顶的卷扬机将索下放.松索过程中测量组对拱段标高、轴线及扣塔垂直度进行全过程观测,以便随时调整.松索后对钢管拱接头继续进行焊接作业,完成剩余构件的焊接.最后施焊拱脚段钢管与墩顶预埋钢管的对接接头,经检验合格后,架立拱脚钢筋,浇注拱脚混凝土,使钢管拱由二钱拱变为无钱拱,实现钢管拱的体系转换.6.2.5 测量技术1拱段预拼测量及拱段观测点标记为保证钢管拱加工及安装的精度,本桥钢管拱段出厂前进行了整体预拼,预拼的精度上下是保证钢管拱线形正确的最有力举措.预拼过程中用光电测距仪对钢管拱上下缘坐标点进行精确的测量,使之与计算坐标一致.因拱肋采用卧式预拼,因此用水准仪对

15、钢管拱卧式时的顶面进行水准测量,高差直接反映拱段预拼时的轴线偏位.预拼完成并验收合格后,即可开始在拱段上标记特征点,利用水准仪在每一拱段前端附近从拱段卧式时顶面下移50cm,用冲钉做2-3个点作为安装时拱段轴线的观测点,将这2-3个点连成一条直线即为该段钢管拱前端附近的理论轴线.安装各拱段并调整标高时,由于该点随着拱段的位置变化而变化,所以测距仪的棱镜将沿此直线上的观测点移动,测量有关数据,进行各拱段的位置调整.2钢管拱段安装测量根据设计图提供的拱肋悬链线方程,计算出钢管拱肋理论里程线处的标高,结合设计图提供的荷载预拱度和监控单位提供的安装预拱度,得出安装时各拱段前点的安装坐标.该安装坐标表达

16、的是钢管拱放松扣索前拱肋各点的理论坐标,根据安装方案的不同,有些方案在拱肋安装时各段之间的标高是相互影响的,因此在拱段安装时应考虑该影响所带来的标高变化,即拱段的预抬高低量,否那么合拢前各点标高将有所变化,有的很难调整,造成拱肋线型达不到设计要求.7劳动力组织钢管拱安装一般组织具有丰富工程施工经验的施工队伍调集具有类似工程施工经验的专业队伍,根据类似工程工程施工要求组织专业化施工.作业人员必须具备相应的特殊工种操作资质证.在吊装施工过程中,对人员分组,一般分组为作业人员操作人员、指挥人员、监控测量人员.表1劳动力配置表序号组别人数序号工种人数1起吊落位组65抗风作业组62扣索作业组86平安治安

17、组23测量观测组47焊接安装组104卷扬机组68后勤保证组2合计总人数448主要机具设备表2主要机具设备一览表序号设备名称设备型号规格备注1手拉葫芦1t、3t、5t2卷扬机3t5t单筒慢速3万能杆件M型、N型4钢丝绳14mm17.5mm、19.5mm26mm32.5mm37mm47.5mm主索、扣索、起重索、缆风索、千斤索5轮滑车50t2HQ-4006大吨位装吊设备2台根据工程情况确定7工程驳船2台根据工程情况确定8运输车根据工程情况确定95T校车根据工程情况确定103T校车根据工程情况确定1130T滑车根据工程情况确定125T导链根据工程情况确定9质量限制9.1 质量限制要点钢管拱肋安装精度

18、高,轴线和标高难以限制,使得线型不够流畅,空中焊接拱肋接缝易错边.9.2 保证举措9.2.1 确定合理的合龙温度.如设计无规定,直选年平均气温,如在炎热季节,以选择温度相对稳定且较低的夜晚,尽快合龙.9.2.2 大跨径钢管混凝土拱桥的钢管拱肋宜采用瞬时合龙举措.9.2.3 采用合龙后松索的钢管拱肋接头,焊接宜在拱肋松索前进行完毕.9.2.4 松索完成体系转换的过程,应按施工计算程序分级、依次、对称、均匀进行,并在整个过程中跟踪观测拱肋轴线和标高的变化,及时调整,使成拱后的轴线满足设计要求.10平安举措10.1 缆索吊准备阶段的平安缆索吊横移时,将天车跑至重庆岸塔架处,松掉起重索,使吊钩落地.关

19、闭缆索吊系统的电源,以免发生意外.各部位工作人员到位,作好信号的畅通和统10.2 缆索吊调试阶段平安用事先安装好的5t绞车牵引轨索,松动锚件,将其取出,然后慢慢松索,使锚头从孔道中退出,使轨索挠度到达20米以上,停止松索,用卡头固定,然后牵引轨索2,使其到达同样的挠度,这项工作的目的有两个,一是卸载,减少缆索系统横移中的阻力,二是作好轨索移至下一孔道的准备.10.3 缆索吊运行阶段的平安缆索吊运转正常后,分别将桥台位和中墩扣索塔架提至相应位置上,收紧浪风,保持扣索塔架的竖直稳定.将扣索滑车组移至相应地锚处,作好架设拱箱的准备,缆索吊横移至此结束.11环保举措11.1 起重机应在明显位置设置吨位

20、标牌,标牌上应标出：起重机的名称及型号,制造商名称,设计单位名称,产品编号、出厂日期.11.2 在司机室内明显位置应设置产品性能标牌,标牌上应标出：起重机的名称及型号,主要技术性能参数,出厂日期.11.3 被运物件的包装尺寸、重量等应符合铁路、公路及水运的有关规定不得超限运输,保证运输平安.运输及存放过程中应预防碰撞、腐蚀及变形.11.4 电气、液压设备、电缆、钢丝绳及高强度螺栓联接副等应存放在库房内,并作好防潮、防腐等防护举措.12应用实例12.1工程简介重庆彭水县乌江王沱大桥为净跨230m钢管混凝土中承式桁架拱桥,总长240m净矢跨比1/5,主拱轴线为无钱悬链线,拱轴系数m=1.543,拱

21、肋为等截面钢管混凝土桁架结构,单个拱肋断面采用4根力800mme14mnffi管组成拱肋上、下弦杆,截面高4.3m,宽2.2m.水平采用力351m佛10mnffi管横向连接两根主钢管.水平腹杆和斜腹杆采用6351X10mmH管连接.主拱肋拼装形成后在800mm管和设吊杆、立柱处的横撑管内部都灌注混凝土,采用早强、缓凝、微膨胀C50混凝土.拱肋考虑预拱度后的拱轴线放样方程为：Y=46.824-46.824/(1.536-1)乂(ch(0.99395(116.407-X)/(116.407)-1)拱肋之间设有11道横撑以保证拱肋横向稳定.桥面以上为一道钢桁架拱顶横撑,六道钢桁架K撑,桥面以下钢桁架K撑,两道预应力钢筋混凝土肋间横梁,K撑横梁采用500m佛12mms管,竖直腹杆及斜腹杆采用351m佛10mms管.12