V型峡谷钢管拱桥装配化钢结构组拼场施工关键技术研究

V型峡谷钢管拱桥装配化钢结构组拼场施工关键技术研究

刘岸昆

四川沿江宜金高速公路有限公司 四川 成都610000

摘要：本文以G4216线屏山新市至金阳段高速公路上乌角特大桥（中承式钢管混凝土拱桥）为研究背景，针对陡峭地形条件下，为满足主桥钢管拱肋拼涂装和吊装等要求，通过专项研究和设计，在桥址区搭设装配化钢结构施工平台，变坡地为平地，有效解决了V型峡谷不通水路且不满足跨中起吊的情况下，主拱肋、吊杆及格子梁等构件的安装问题，装配化钢平台做到了周转使用，降低了施工成本，为山区复杂地形拱桥施工提供了参考。

关键词：装配化；钢平台；现场施工；关键技术

0引言

目前国内大小工程项目都在推行低碳、环保、绿色、降耗、增效等政策，传统的钢管桩施工平台从施工钢管桩到钢板平台焊接，现场施工作业量大，施工耗时长，进度慢，由此引起的施工安全、质量问题较普遍。结合本项目来看，装配化钢平台在工艺方面规避了上述问题，钢管立柱、风撑、贝雷梁、面板体系等均实现装配化，其拼装和拆除作业效率高，保证了平台施工安全和安装质量，可为类似项目施工提供参考。

1、工程概况及组拼场主要特点

桥址区地处川西南横断山系东北缘，介于四川盆地和云贵高原之间，属大凉山山脉，山脉多呈南西-北东走向，地势西高东低，倾向金沙江。地表起伏大，地形崎岖，岭谷相间。

桥区内地形切割剧烈，山势陡峻，属于高中山强烈切割区，地势呈北东高、南西低,整体为一单斜坡，横度坡度约25～40°，一冲沟（栏木沟）切开斜坡，沟谷狭窄、两岸陡峻，桥面至沟底深约210m。最高标高为1186.28m，最低点高程890.92m，相对高差为295.36m。拟建大桥走向与等高线方向基本一致，桥轴线横跨栏木沟。组拼场施工具有以下特点：

（1）组拼场区域地形切割剧烈，山势陡峻，地势呈北东高、南西低，整体为一单斜坡，横度坡度约 25～40°；

（2）临时施工便道可进入施工现场，但大型构件不能直接运输至现场；

（3）受现场地形限制，金阳岸地质较差，不宜大面积开挖，为避免滑坡现象发生，钢结构的组拼场通过在坡地上搭设梁柱式钢平台形成；

（4）金阳岸拱座下方有自来水管，钢平台需避让；

（5）两侧地形陡峭，为减小场地规模，部分区域考虑存放两层钢拱肋节段；

（6）受地形限制，总拼场内钢拱肋及拱上钢格子梁通过斜轨运输系统提升至起吊区；

（7）钢平台采用装配式，实现现场快速组装。

桥址区全装配化施工平台效果图

2、钢平台施工技术特点

本施工作业平台结构采用工厂集中预制和现场拼装巧妙结合，充分利用工厂化生产，钢平台构件生产与施工现场钢管立柱基础同步进行，大大提高了施工效率。其主要技术特点如下:

（1）轻质高强、抗震性能好

钢结构具有重量轻、强度高特点。采用钢结构搭建的施工平台，抗震作用可提升30%～40%。

（2）构件工厂化生产

钢构件生产的工业化程度较高，可进行工厂化的生产，提高效率，降低了施工难度。

（3）施工周期短

钢平台是由各种组装件在现场通过销接或螺栓连接进行拼装，不需要制作模板、绑扎钢筋，可以加快施工速度，安装施工周期短。节约成本，节省时间，节俭劳动力。

（4）利于环境保护

钢构件可以回收利用，无废弃物，钢结构施工现场无污染物产生，搭设、拆除时对环境影响小。

3、钢平台施工方法

（1）基础施工：对于较完整的岩层，设置定位板与法兰盘，采用钻孔植筋，设置钢筋撑脚并焊接固定,固定钢管立柱；针对较破碎的岩层，采用浇筑C30砼调节段，保证基础顶面水平，同一排基础顶面高程一致，并采取增大基础平面尺寸及厚度尺寸方式，以满足地基承载力要求，保证施工平台上部荷载能通过基础有效传递给地基；

（2）下部结构：采用25 吨汽车吊按照“钓鱼法”工艺逐孔安装钢平台。平台结构为立柱+主横梁组成的排架:立柱为新购720x10mm钢管，通过法兰盘采用螺栓连接。标准节段长度9m,底部采用长度不一的调节段控制立柱整体拼装高度。主横梁:2工40b工字钢，工字钢标准长度12m，单根主横梁长度24.02m，中间预留2cm间隙；

（3）上部结构：同样采用25 吨汽车吊按照“钓鱼法”工艺逐孔安装。上部结构由贝雷梁+分配梁+桥面板组成。贝雷梁为321型标准贝雷，单孔跨径分别为9m和12m，贝雷梁配置分别为2片一组（间距90cm）和3片一组（间距45cm）。分配梁为工25b工字钢，间距75cm，工字钢标准长度12m，单根分配梁实际长度24.34m，中间预留0.34m (适用于除钢平台与施工便道连接区)；

（4）桥面板：采用装配式桥面板；

（5）钢管法兰盘螺栓孔共计20个，均安装10颗，间隔布置。

4、常见安全、质量问题及处理措施

（1）C30混凝土支架基础失稳，原因分析：C30 混凝土支架基础平面尺寸 1m×1m，厚度 10cm～100cm，支架最大高度 25m，安装阶段支架稳定性较差，易发生倾倒现象。处理措施：设置 20 根锚固钢筋，钢筋规格φ20mm，

锚固深度 50cm，混凝土段长度 10cm～100cm，外露长度 10cm，且锚筋顶部 15cm设置丝口，通过套筒与钢管立柱底法兰盘连接固定。

（2）基础锚固钢筋平面位置偏差较大，原因分析：法兰盘眼孔直径φ23mm，锚固钢筋直径φ20mm，钻孔设备钻头直径φ30mm；基础锚固钢筋与钢管法兰盘眼孔设计中心点重合，但实施过程钻孔平面位置偏差较大。处理措施：制作双层定位工装，上下定位板眼孔与法兰盘眼孔匹配，通过套筒连接固定，并可安装激光笔定位。工装支撑脚采用可伸缩式，工装顶面用水平靠尺测整平度。

（3）钢管立柱法兰盘间隙较大，原因分析：上下两根钢管立柱法兰盘间隙过大。主要原因焊接高温变形、法兰盘定位方法导致。处置措施：法兰盘焊接采取工厂加工，均匀焊接，防止局部高温变形；钢管法兰盘采取 X、Y 方向竖直度检测；现场钢管立柱法兰盘之间间隙，填塞薄钢板，使其密实接触。

（4）连接撑加工误差，原因分析：由于加工误差，导致连接撑孔位偏差在±10mm，可采取铣孔或者反力油顶顶缩方式。处理措施：针对连接撑孔位偏差过大，采取返厂加工。建议大批量生产连接撑前，进行工艺性试验，确定工艺成熟后，再大批量生产连接撑。

（5）主横梁支点翼缘变形，原因分析：主横梁支点翼缘受大力易发生翼缘变形。处理措施：采取支点位置设置加劲肋方式。

（6）主横梁装配式固定连接可靠性，原因分析：主横梁常规固定方式：与封端钢板焊接固定。存在大量现场焊接工作。处理措施：本项目采用装配式固定连接，现场需进行工艺性试验，确定工艺成熟后，再大批量生产固定连接件。

（7）贝雷梁失稳，原因分析：贝雷梁竖腹杆应力大；贝雷梁未进行转动约束；贝雷梁竖向和平面花架数量不足。处理措施：采用装配式贝雷梁竖腹杆，方便安拆；贝雷梁上、下弦杆设置压梁和 U 型螺栓，分别与 I25b 工字钢分配梁和 2I40b 工字钢主横梁连接固定，防止贝雷梁转动；贝雷梁每 3m 设置 1 道竖向、顶面、地面花架。

5、钢平台拆除

钢平台拆除工作，拆除工作同搭设工作顺序基本相反，依次拆除面板附属设施、面板、型钢分配梁、贝雷、桩顶分配梁、风撑、钢管立柱，拆除方法基本与搭设方法相同。拆除钢平台时，从钢平台的终点位置处开始，后退到起点的方式进行拆除，拆除的构件运输到指定位置存放，在拆除过程中要注意落实安全保证措施。

6、监测监控措施

6.1监测目的

（1）通过对钢结构组拼场平台位移和沉降的监测，判断其位移及沉降的发展趋势，评估其使用安全性和对周边结构物的影响，提供预警信息。

（2）通过动态监测，依据实际情况进行工序和工艺的调整，以便采取更为合理、有效的应对措施，及时指导施工，优化施工方案，避免钢结构组拼场工程事故的发生。

（3）通过动态监测，掌握控制钢结构组拼场的稳定性。

（4）积累量测数据，总结经验，为陡坡地段钢结构组拼场施工提供工程类比的依据。为节省工程投资，提高陡坡钢结构组拼场的设计和施工水平提供科学依据和技术保证。

6.2监测工作内容

监测主要内容包括钢平台位移监测、基础沉降监测及人工巡视监测。

6.3监控量测方法

（1）量测目的

在钢结构组拼场平台上设置监测点，利用设备进行观测。通过数据处理分析，分析钢结构组拼场几何外观的变化情况，绘制平台各点在施工过程中的水平位移变化情况，了解平台位移范围和变形情况，提供预警信息。

（2）测点布置

监测基点设置在钢结构组拼场面板顶面，采用保护措施避免在施工过程中缺失。钢管混凝土基础上的监测点布置在各钢管基础上。

7、结束语

钢结构组拼场设置于金阳岸左侧拱座的外侧，长217m，宽27m，组拼场采用全装配化设计组装，全装配化钢平台设计，提供了山区作业平台快速施工的方法，能提升工效，整合资源，减少材料浪费，材料周转方便。同时降低了作业难度，减少了作业风险，平台性能更加稳定可靠。横梁与立柱顶面常规采用焊接固定，当立柱顶与横梁存在间隙常常采用钢板焊接填充，安拆难度大，通过装配化施工，减少焊接等动火作业，减轻了森林草原防灭火压力，保证工程安全施工。总而言之，使用装配化施工平台贯彻落实了低碳、环保、绿色、降耗、增效的方针政策。

参考文献：

[1]大小井特大桥拱座大体积混凝土温度控制与施工技术[J].秦宇.黑龙江交通科技.2018(01)

[2]桥墩拱座施工工艺分析[J].覃贤科.西部交通科技.2019(02)