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大跨径钢管拱加工与现场预拼施工施工工艺（2）

发布日期：2020-10-21 09:05:11 浏览次数：320

4钢管拱现场预制
在工厂加工制造，钢管拱半成品组合件主要有：单根哑铃形2-φ900主拱管84件，φ400腹杆（及斜腹杆）420件，φ500横撑158件，φ299横撑、横隔梁、拱脚连接板225件。这些单元构件进场后，应按组装顺序堆放，并逐件在现场预装安装。
4.1预制台座制作
现场预装配按水平拼装方案进行。预装配台座布置以设计图纸坐标转换后的控制参数为依据。主拱管预装配台座纵向可同时做相邻两段（2×12.0m标准安装段）。设置一组预组装的横撑（X型撑）支座。首先，制作横撑，然后转换X-撑。
底座为台式底座。长度为25m的横向条形座椅有五个。条形座椅的宽度为80cm。每端有1240m长的钢管（1240m长）。台座采用7.5号浆砌片石，表面抹水泥砂浆，便于测量放线。基座埋在地下10~30厘米深，地基要求密实稳定。台座顶面离地50厘米，水平。施工时，根据生产需要预埋定位钢板（500mm×600mm×12mm钢板）（根据测量放线确定位置）、胎架支撑钢板及备用锚环。
4.2夹具制作
在预装配的底座上制作稳定的刚性夹具。根据施工详图尺寸及预留的工作调整空间，预装配构件的水平支撑杆、垂直定位立杆、稳定限位斜拉筋采用钢板（厚度10~16mm）与型钢（Ⅰ180~1237）∠100~160焊接而成。胎架的水平和垂直精度由经纬仪和水准仪控制。
4.3主拱管定位
主拱管对接的投影线由经纬仪根据转换坐标在台座上放出。采用龙门吊将两根主拱管吊入胎架。在主拱管有多余长度的两端，放出接头环缝样线。通过调整定位，两片管轴线之间的水平距离为设计坐标值，单件上下干管中心线平面垂直于胎架水平底线，对接环缝的样线与底座上对接接头的投影线重合。定位准确后，将限位撑焊接固定在胎架上，然后用仪器复查。几何尺寸精度控制合格后，切断端部的长度余量（长度的确定应考虑焊接的影响），并将坡口打磨光滑，以保证对焊的顺利进行。
4.4现场预焊
准备好的接头支撑杆准确焊接在主拱管端部，距对接接头约30cm。它有足够的刚度来保持主拱管端部对接的几何形状。腹杆的焊接顺序为自下而上，先直腹杆，后斜腹杆，焊接时对称错开，按相反顺序分段。在钢管拱拼装过程中，严格监控钢管拱的尺寸误差。
由于现场焊接高空焊接难度大，为保证焊缝质量，在整节段水平、垂直焊接完成后，用龙门吊将预制好的管片整体翻过来，再焊接另一侧的焊缝。翻身前施工时，应按要求注意仰焊的手工电焊背衬，并应先组焊隔板。翻身过程中，应轻柔，并设置必要的支撑垫或拉绳，以防冲击和集中应力。钢管拱段翻身后，应在原仰焊前取样检查其主要控制尺寸，以防变形。
预装配安装段，吊装前应将各种吊装辅助构件焊接在地面上，并设置水平接头位置和测量控制标志，并安装焊接检修通道。
4.5相邻标准安装段接口地面处理
为减少高空对焊精确找正的工作量和施工难度，预装配的安装段必须在地面预连接并进行必要的技术处理。由于钢管拱制造过程中各种因素的影响，主拱管的椭圆度误差客观存在，相邻管段之间的界面椭圆形状不一致。在施工对接过程中，钢板（管壁）的错位是常见的，错位值一般为1-5mm、甚至大于20mm。因此，预装配现场每组桥台上的两个钢管拱在吊装前应预先连接成整圈，并设置相应的卡箍和标记，使每个接头端面4根钢管和8根钢管环的对接错位误差控制在±1mm以内。吊装时，相邻节段解体后，先吊出安装节段，再将后节段移至已吊出节段的原始胎架位置，再进行新节段的预装配。这里，随着管片的推进，主拱管节段尺寸也在变化，胎架上限撑的位置也需要相应调整。
4.6空气对焊
本桥钢管拱分段焊接。这对整个架空电缆的安装和安装提出了很大的技术难度。钢管拱安装段采用缆索吊装就位后，采用预先设置好的接口定位钢筋（或钢板）进行初始定位。根据经纬仪和水准仪（或全站仪）的直线控制命令，利用缆索吊机、水平稳风索和手拉葫芦，调整垂直、水平、纵向和旋转四维，使接头匹配。对于不圆度误差和小中心距误差，可采用钢制夹具气模，必要时可采用千斤顶。对于变形较大或错位超过规定要求的接头，应采用钢板衬板（或预制备用钢管环箍）进行加固处理，以保证成拱质量。
4.7横撑（X撑）现场预装配，
横撑（X撑）进场单元构件由现场龙门吊组拼焊，缆索吊机安装。现场预装配施工流程为：横撑（X型撑）总台座及胎架制作、放样划线、弦杆吊装定位、支撑管组对定位、焊接、检测、吊装外运、下一单元预装配。

5钢管拱预制质量控制
5.1焊缝质量
焊缝质量符合国家标准二级质量标准要求。
5.2几何尺寸允许误差
（1）钢管拱轴线：2.以0m基本管段为直线，起弧方向允许偏差为1mm，起弧反向允许偏差为0mm；12.0米单哑铃形管节允许偏差为±2mm；12.0m标准安装断面允许偏差±3mm；成桥后拱轴线允许偏差±10mm或≤L/15000。
（2）截面形状：钢管椭圆度±3mm或≤3/1000；全长、宽度允许偏差为-0mm、+5mm；四肢主拱管两中心对角线长度允许偏差±3mm。
（3）长度：2.0m基本管段±2mm；12.0m单哑铃形管节±5mm；拱内各接口桩号（即拱跨纵向坐标）允许偏差±20mm（限制安装段误差积累）。
（4）节段安装垂直度：单拱肋节段安装垂直度为±3mm。
（5）缀板焊接位置：±2 mm。
（6）腹杆、斜杆组立：立杆中心线（管中心线）与主拱管垂直对称平面的偏差距离为±2mm；立杆与主拱管连接处沿弧长方向的位置为±5mm。
5.3防腐处理
按设计要求和有关规范进行防腐处理。
6施工经验
秭归龙潭河大桥钢管拱加工及现场预拼装施工，经验收符合设计及规范要求。通过桥梁的实践，我们有以下几点体会：
（1）根据现行钢结构加工制造规范的要求，适合在工厂施工和螺栓连接结构的现场施工，同时满足现场生产和施工的要求钢管拱桥节段高空焊接难度大，需要采取特殊措施才能满足要求。空中直接对焊方案的合理性值得探讨。因此，建议设计部门充分考虑客观难度和施工误差对拱桥承载力的影响。
（2）秭归大桥所在的山谷四季风力较强，每天下午和夜间风力可达5-7级。其气候特征具有十分突出的特殊性。雨天、雾天、大风日夜占用桥梁大量的气焊时间（占总工期的40%-50%），严重影响施工。如果只计算钢管拱的拼装安装时间，一般一节预装3天，安装一节4天。桥梁实际施工时间为4-5天预拼装，5-10天安装。
（3）根据钢管拱生产安装工程的施工及质量要求，参照现有参考定额，预算成本明显偏低，无法满足实际资金需求。
总结、进一步收集、整理该类型桥梁的施工经验，分析探讨其科学合理的施工经济技术指标，对指导今后的设计、施工和造价管理具有重要意义。

关键词： 钢管施工工艺现场加工

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