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大跨徑鋼管拱加工與現場預拼施工施工工藝（2）
- 評論：0 瀏覽：2534 發布時間：2006/5/11
- 4 鋼管拱現場預拼
經過工廠加工制作、進到施工現場的鋼管拱半成品組合單元主要有：單啞鈴形2-φ900主拱管84分片、φ400腹桿(及斜腹桿)420根、φ500橫撐158根、φ299橫聯撐桿225根以及隔板、拱腳連接板等。這些單元構件進場后應按照拼裝順序分類堆放，逐一進行現場預拼與安裝。
4.1 預拼臺座制作
現場預拼按臥式組拼方案施工。預拼臺座平面布置是根據設計圖紙進行坐標換算后的控制參數來進行施工放樣的。主拱管預拼臺座縱向可同時制作相鄰兩節段(2×12.0m標準安裝節段)。橫撐(X形撐)預拼臺座布置一組，先制作橫撐，再改制X形撐。
臺座為條凳式底座。在25 m長度范圍內設置有5條橫向條座。條座寬80 cm。12.0m鋼管端口支承處條座長12.5 m，每節鋼管中部條座長7.0m。臺座采用7.5號漿砌片石材料，表面用水泥漿抹平以便測量放樣。臺座埋入地面10～30cm深，要求地基密實、穩定。臺座頂面高出地面50 cm，并呈水平。施工時，按制作需要預埋定位鋼板(位置依測量放樣而定，為500 mm×600 mm×12mm鋼板)、胎架支承鋼板以及備用錨環。
4.2 胎架制作
在預拼臺座上制作穩固的剛性胎架。按施工大樣尺寸并預留工作調節空間，用鋼板(厚10～16mm)、型鋼(Ⅰ180～220、∠100～160)焊拼成預拼構件的水平支承桿、垂直定位立桿和穩定限位斜撐。用經緯儀和水準儀控制胎架的水平與垂直精度。鋼管拱預拼臺座及胎架示意見
4.3 主拱管定位
采用經緯儀按換算坐標在臺座上放出主拱管的對接口投影線。采用場地龍門吊機將主拱管2個分片吊入胎架。在留有余長的主拱管兩端放出對接口環縫樣線。通過調整定位，使2個分片的管軸線水平間距為設計坐標值，單個分片上下主管中心線所在平面與胎架水平底線垂直，對接口環縫樣線與臺座上的對接口投影線重合。精確定位后用限位撐桿焊接固定在胎架上，再用儀器復查一遍。當幾何尺寸精度控制合格后，割除端口長度余量(長度的確定應考慮焊接影響)，打好坡口并打磨光順，保證對焊能順利進行。
4.4 現場預拼焊接
將已制備好的接頭支撐桿準確焊拼到主拱管端口附近，距對接口約30cm。并具有足夠的剛性，以保持主拱管端口的對接幾何尺寸。腹桿焊接按從下到上、先直腹桿后斜腹桿的順序組拼，焊接時采取對稱交錯、分段反向順序。組拼過程中，嚴格監測鋼管拱的組拼尺寸誤差。
由于現場焊接仰焊難度較大，為保證焊縫質量，在完成整個節段的平焊與立焊后，利用龍門吊機將預拼節段整體翻身，再焊接另一面焊縫。在翻身前的施工中要注意按要求對仰焊縫作手工電焊打底，并先組拼焊好隔板，翻身過程中要輕柔、平緩，設置必要的支墊或拉繩，防止沖擊和集中受力。翻身后對原仰焊進行平焊之前，抽樣檢查鋼管拱截面的主要控制尺寸，預防變形。
預拼好的安裝節段，起吊前要在地面焊接好各類吊裝輔助構件，設置橫聯位置和測量控制標記，安裝焊接檢修通道。
4.5 相鄰標準安裝節段對接口地面處理
為了減少空中對焊精確對位的工作量和施工難度，預拼成型的安裝節段必須作對接口的地面預接和必要的技術處理。由于鋼管拱在制作的過程中會遇到各種因素的影響，主拱管的橢圓度誤差客觀存在，且兩相鄰節段接口的橢圓形態不一致。施工對接時，對接口鋼板(管壁)相互錯位現象普遍存在，錯位值一般有1～5mm、甚至可達到20mm以上。為此，預拼現場每組臺座上的兩節鋼管拱要在起吊前進行預接整圓，相互對應著設置夾具和記號，使每道對接口的4根鋼管、8個接口端面鋼管圓環的對接錯位誤差限制在±1mm內。起吊時，相鄰節段解體后先吊走安裝節段，再將后安裝節段移位到已經吊走節段的原胎架位置上，再進行新一節段的預拼。這里，隨著節段的推進，主拱管節段尺寸亦在隨之變化，胎架上限位撐桿的位置亦需作相應的調整。
4.6 空中對焊
本橋鋼管拱采取分節段焊接成拱。這對鋼管拱的加工制作、現場預拼和空中對焊以及纜索吊裝-扣定系統都提出了很高的技術要求，增大了整個安裝工程的難度，同時大大延長了安裝工期。鋼管拱安裝節段經纜索吊裝就位后用預設接口定位鋼筋(或鋼板)進行初定位，根據經緯儀和水準儀(或全站儀)的線形控制指令，利用纜索吊機、橫向穩定風纜和手拉葫蘆對它進行豎、橫、縱及旋轉四維調整，使對接口兩兩吻合。對失圓誤差和中心距微小誤差，可利用鋼質夾具空中整形，必要時可以采用千斤頂配合。對變形或錯位較大，超出規定要求的接頭，應采用鋼板襯板(或預制備用的鋼管環形箍)進行加強處理，確保成拱質量。
4.7 橫撐(X形撐)現場預拼
橫撐(X形撐)進場單元構件利用場地龍門吊機組拼焊制成安裝桁式單片，利用纜索吊機安裝。其現場預拼施工流程為：橫撐(X形撐)通用臺座和胎架制作、放樣劃線、弦管吊運定位、撐管組拼定位、焊接、檢測、起吊外移、下一單元預拼。
5 鋼管拱預制質量控制
5.1 焊縫質量
焊縫質量符合國標二級質量標準的要求［3］。
5.2 幾何尺寸允許誤差
(1) 鋼管拱軸線：2.0 m基本管節取直線，起弧方向允許偏差1 mm，起弧反向允許偏差0 mm；12.0m單啞鈴形管節允許偏差±2 mm；12.0m標準安裝節段允許偏差±3mm；成橋后拱軸線允許偏差±10mm或≤L/15 000。
(2) 橫截面外形：鋼管橢圓度±3 mm或≤3/1 000；整體長和寬允許偏差- 0 mm、+5 mm；四肢主拱管兩條中心對角線長度允許偏差±3 mm。
(3) 長度：2.0 m基本管節為±2 mm；12.0 m單啞鈴形管節為±5mm；安裝成拱的各接口樁號(即拱跨縱坐標)允許偏差±20 mm(限制安裝節段的誤差累積)。
(4) 斷面安裝垂直度：單條拱肋斷面安裝垂直度±3 mm。
(5) 綴板焊接位置：±2 mm。
(6) 腹桿、斜桿組裝：桿中線(管中線)與主拱管豎直對稱面之間的偏離距離為±2 mm；桿與主拱管連接的沿弧長方向的位置為±5 mm。
5.3 防腐處理
防腐處理按設計要求和有關規范［3］［4］辦理。
6 施工體會
秭歸龍潭河大橋鋼管拱加工及現場預拼施工經檢查驗收均符合設計和規范要求。通過該橋實踐，我們有以下幾點體會：
(1)現行規范對鋼結構的加工制作要求，針對工廠內施工和外場螺栓聯結結構的施工是適當的，針對現場制作和鋼管拱橋分節段空中焊接成拱則要求甚高，難以達到，需采取一定的特殊措施方能滿足。空中直接對焊成拱方案的合理性值得探討。因此，在施工精度的現場及空中控制客觀難度與施工誤差對拱橋承載能力的影響方面，建議設計部門予以充分考慮。
(2)秭歸橋址所在山區谷口，四季風力強勁，每天下午和晚上風力可達5～7級。其氣候特征帶有十分突出的特殊性，雨天、霧天、大風天和夜晚占去該橋大量空中焊接時間(占總工期的40%～50%)，嚴重影響施工。若只計算鋼管拱現場組拼及安裝純占用時間，一般為3d預拼一節段、4 d安裝一節段。該橋實際施工4～5 d預拼一節段、5～10 d安裝一節段。
(3)鋼管拱制作與安裝工程依其施工和質量要求，若參照現有的參考定額，其預算造價明顯偏低，無法滿足實際資金需求。
綜上所述，進一步收集整理該類型橋梁的施工經驗，分析探討其科學合理的施工經濟技術指標，這對指導今后的設計、施工和成本管理都將具有重要意義。
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