FWY钢管拱架设施工工艺.docx
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FWY钢管拱架设施工工艺
钢管拱架设施工工艺
一、编制依据
1、《高安筠州大桥招投标文件》
2、《江西省高安市筠州大桥两阶段施工设计》
3、《公路桥涵施工技术规范》
4、《公路工程质量检验评定标准》
二、工程概况
高安市筠州大桥主孔为单跨中承式钢管混凝土拱桥，跨径156米，矢高34.667米，主桥拱肋采用悬链线，主拱肋断面采用四根直径750mm钢管组成空间桁架结构，四根主钢管通过横向缀板、盖板、平联和腹杆连接，拱肋高3米，宽1.8米，其中两根主拱肋中心距离17.2米。
主拱肋上共设五道横撑，拱顶处设一道“米”字钢管横撑，两边桥面以上各设一道“K”字钢管横撑，桥面以下两边各设一道砼“米”字撑。
拱肋弦杆管内填充50号砼，钢管拱在悬拱阶段与拱座面设铰座，合拢后改铰结为固结并用砼封脚。
三、施工方案
高安市筠州大桥钢管拱肋架设采用陆地运输，缆索吊机起吊，通过扣索塔架斜拉扣索，分段悬拼方案进行施工。
1、拱肋加工
钢管拱肋在工厂分段加工，半跨立体预拼装，考虑到运输要求，钢管拱肋在分段制造时由原设计的6段改为12段，各段连接为内法兰盘连接。
2、拱肋运输
采用陆地运输，拱肋加工和装车应考虑钢管拱架设方向和顺序，同时结合本桥缆索吊机不允许单边起吊的特殊性，合理安排拱段的进场。
钢管拱肋段起吊位置设在10#~11#墩之间，钢管拱进场前应对卸货点进行场地平整。
3、拱段工地起吊
拱段架设采用工地拼装的缆索吊机起吊，缆索吊机跨度400米，单车最大允许吊重20T，每组主索设2台跑车，起吊时必须保证上、下游两组主索受力一致。
任何情况下不允许单组主索受力及斜吊。
4、斜拉扣索系统
钢管拱分段悬拼过程中，拱段前端通过扣索拉至设置在主墩拱座系梁上的扣索塔架上，扣索采用3Фj15.24mm,1860Mpa钢铰线束,后锚索采用3Фj15.24mm，1860Mpa钢铰线束,后锚索锚固于边拱端横梁底，采用P型锚具。
张拉端设置在扣索塔架顶，采用YC-60顶张拉Ф32精轧螺纹钢。
精轧螺纹钢与钢铰线之间通过转换梁来转换，钢管拱拼装过程线型控制就是通过设在塔顶的YC-60顶张拉来实现。
5、钢管拱分段架设
钢管拱分段架设按两阶段施工设计主拱吊装方案示意图（SS-GA-80）进行，两岸对称齐头并进依次架设，最后吊装合拢段。
整个线型按设计院监控组提供的座标调整到位后立即实现瞬时合拢，并进行接头外包板的焊接及合拢段的焊接，改铰接为固接，实现体系转换。
6、临时结构拆除
根据变更后的加载程序，钢管拱合拢后，管内混凝土填充结束后，即可解除扣索、锚索，拆除扣索塔架，进行钢管拱表面初步修补和防锈处理。
四、施工流程图及主要施工步骤
（一）施工流程图。
（附后）
（二）主要施工步骤
1、准备工作
1）钢管拱段运抵工地前，对缆索吊机及扣索系统进行全面的安全质量检查，并办理相关签证，确认合格后方可投入使用。
2）清理拱脚预埋钢管内一切杂物及钢管表面水泥浆。
3）提前做好钢管拱架设的控制网，控制点设在南、北两岸40米箱梁顶。
4）测量组精确放出每根钢管的十字线及铰座十字线。
5）提前下好扣、锚索钢铰线，要确保每组钢铰线下料长度一致，为简化施工，提前进行钢铰线一端的P锚挤压锚固，并取一段进行张拉试验，每根钢铰线张拉力控制在19.5T且不破坏认为挤压合格。
6）每个塔架提前安装一台3T卷扬机，共计4台，作为钢管拱架设时安装扣、锚索的起升设备。
7）拱段进场后，技术人员，测量人员应对钢管拱段进行检查，如有变形，应提前予以调整，测量人员还须提前做出钢管拱段的顺桥向中心线。
以备安装钢管拱时控制线型。
8）在南、北两岸钢管拱上、下游靠大堤处各挖2个10T地拢，作为调整钢管拱轴线位置缆风，该缆风与桥轴线夹角不能小于45°。
9）每组主索上两台跑车中心距为20米，应提前做好准备。
10）钢管拱段起吊采用捆绑吊，用双Ф28钢绳缠绕钢管桁架一圈上挂钩，前吊点位置设在扣点外侧，确保扣索时方便松钩。
2、第一段钢管安装
1）拱段预拼
将第一段钢管拱的两分段在40米箱梁预拼，调好线型后焊外包板。
2）拱段对位：
拴好缆风绳，并将第一段钢管的扣索提前安装在钢管拱肋上，用缆索吊机上、下游对称起吊，走行到设计位置，四钩同时松钩到一定位置。
前吊点不动，后吊点松钩，使上下游铰轴与铰槽靠近，用倒链调整拱脚位置到设计位置，上下游吊点同时松钩，使铰轴落入铰槽内。
3）扣索安装：
缆索吊机调整前吊点到设计标高，利用安装在扣索塔架底的2台3T卷扬机提升扣索到塔顶相应位置的锚梁上。
4）线型调整：
分级张拉扣索、锚索，同时缆索吊机上、下游吊点分级同步卸载，为保证上下游主索受力相同，必须保证任何时候上下游扣索张拉力相等，同时塔架偏位为0。
利用两侧缆风绳调整拱段中心线到设计桥轴线，张拉扣、锚索，调整拱肋前段标高到监控标高。
3、第二分段安装
1）吊装对位：
拴好缆风绳，提前安装好扣索钢铰线，用缆索吊机起吊并运输钢管拱第二分段到设计位置，初调第二分段角度，用导链收紧辅助对位，初调线型用法兰盘将第二分段与第一分段临时连接，上下游后吊点同时卸载，测试1#扣索索力及1#拱肋前段标高是否符合监控值。
2）扣索安装：
利用2台3T卷扬机提升2#扣索到塔顶，安装精轧螺纹钢到2#锚梁上。
3）线型调整：
张拉2#扣、锚索，同时缆吊机前吊点分级同步卸载，在保证塔架竖直的前提下，保证扣索张拉力相等。
张拉2#扣、锚索，调整2#拱段前端标高符合监控值。
利用两侧缆风绳调整第二段拱肋中心线符合设计值，同时拧紧高强度螺栓将第一、二分段进行定位固结。
4、“K”字撑安装
1）吊装对位：
缆索吊机起吊运输“K”字撑到设计位置，并与主拱肋钢管焊接。
2）拱肋线型调整：
张拉1#、2#扣、锚索，在保证索力符合监控值的前提下，保证第一、二节拱肋前端标高符合监控制。
5、第三分段安装
整个操作过程同第二分段安装。
6、合拢段安装
调整第一、二、三段拱肋标高符合监控值，调整钢管拱轴线符合设计值。
在适当的温度，调节合拢段顶紧装置完成瞬时合拢。
7、“米”字撑安装：
缆索吊机起吊运输“米”字撑到拱肋设计位置，并与主拱肋焊接。
8、接头焊接
当钢管拱实现瞬时合拢后，立即进行钢管拱接头的焊接。
所有焊接质量均应符合《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）中有关规定，且符合招、投标文件中有关规定。
9、钢管拱安装测量方案
为了更好地控制钢管拱安装精度及测量速度，根据钢管拱肋上下游中心距17.2米的实际情况，拟在南、北两岸40米现浇箱梁顶面布置4个控制点，四个控制点均在钢管拱拱肋中心线上，通过这四个控制点精确控制钢管拱中心线及拱肋标高。
10、缆索吊机、扣索塔架偏位测量方案
分别在南北两岸缆索吊机上下游横桥向位置找观测点，测量H1杆件的竖直情况。
因扣索塔架在堤内，横桥向观测点在水中，故该观测点只能设在岸边，但与塔架须有足够的距离，才能确保精度，以上观测塔架偏位的观测点须相对固定。
五、施工监控
因本桥钢管拱肋拼装采用无支架安装施工，应随时观测吊装设备的塔架、主索、扣索、索鞍、锚碇等的变形和位移，如发现异常，应及时采取措施。
为确保主桥拱肋架设精度及安全，悬拼过程中对拱段线型及内应力进行监测控制。
其具体测试内容及方法见《高安筠州大桥施工监测和控制实施细则》（上海同济规划设计研究院提供）
为更好地掌握扣索索力状况，方便线型及内力调整，采用索力测试设备对扣索索力进行测试。
施工监测时实施双控，以线型控制为主，应力监测为辅。
六、钢管拱安装质量及验收技术要求
1、质量要求
1）钢管拱出厂除应附有工厂提供的出厂合格证及验收报告单外，还应有钢管拱所用原材料的质量保证书及抽检报告，报告的出具单位必须具备相应的资质。
2）钢管拱肋对接时应严格保持焊后拱肋平顺，焊接时除控制几何尺寸外，还应注意焊接变形对拱肋线型的影响。
3）所有钢管构件必须在焊缝检查合格后方能按设计要求进行防腐处理。
4）钢管拱肋吊装应位后，应立即进行校正，并采取临时固定措施，以保证构件的稳定性。
2、钢管拱肋制作与安装实测项目见下表：
项次
检查项目
规定值或允许偏差
检查方法和频率
1
焊缝质量
符合要求
用超声波检查全部焊缝长度
2
内弧偏离设计弧线（mm）
8
样板检查
3
每段拱肋内弧长（mm）
+0，-10
用钢尺丈量
4
钢管直径（mm）
D/500及5
用钢尺丈量5处
5
轴线横向偏位（mm）
L/6000
用经纬仪检查5处
6
拱肋接缝措台（mm）
0．2壁厚
用尺量每个接缝
7
拱圈高程（mm）
符合设计要求
用水准仪检查5处
注：
D—钢管直径、L—跨径
3、钢管拱肋的验收
钢管拱肋出厂应具备完整的验收资料，经检验合格后的钢管拱方可吊运出厂。
在出厂前和工地吊装之前的存放应防止变形和生锈。
钢管构件出厂前应提供下述验收资料：
1、钢材的质量证明书及抽样检验报告；
2、焊接材料质量证明书和烘焙记录；
3、涂装材料质量证书；
4、焊接工艺评定报告；
5、焊缝质量外观检测报告；
6、内部探伤报告；
7、钢管构件加工图（含原设计图，设计变更文件以及制作中对技术问题的处理的协议文件）；
8、钢管构件几何尺寸检验报告；
9、按工序检验所发现的缺陷及处理方法记录；
10、钢管拱的加工出厂产品合格证；
钢管拱的加工及验收应满足和符合《高安市筠州大桥工程两阶段施工图设计》要求。
七、钢管拱架设操作注意事项
1、钢管拱铰座安装应充分注意铰底座预埋板安装误差及顶座加工误差的修正，以保证铰轴中心坐标为主。
安装时为防止起吊过程中摆动过大难以定位，设临时导向或法兰连接承受后端部分荷载，之后用导链或千斤顶调整精确对位。
因此，该处应设置牢固的可供操作的脚手平台及导链、千斤顶的支承点。
位置调整不可幅度过大，以免过度造成返工。
2、拱上脚手架安装
钢管拱段架设到位后，由于其特殊的结构，无法在高空安装脚手架，因此考虑安装扣索的需要，应在起吊之前安装脚手架。
对自重较大的拱段，如受缆索吊机吊重影响，可先安装部分脚手架，架设后再补剩余管件。
脚手架安装应按图执行，紧固件应拧牢，需安装的脚手板，必须捆牢在构架上，防止坠落或下滑。
3、扣索束的安装
由于扣索束设置为一端挤压P锚，另一端为HVMI5-5锚具（夹片式）通过转换梁用YC60千斤顶张拉Ф32精轧螺纹钢拉到监控规定值，其穿束顺序必须是自拱段前端向后端穿入，先穿过P锚的垫板孔后提升至塔架顶穿过HVM群锚孔。
调整张拉后，上夹片。
穿束时应注意锚孔平夹角较小，钢纹线较长，重量较大，风振剧烈，易引起夹片松动。
同时，在锚固以前应打消保险。
可以在船上先穿束，盘好后捆绑于拱段上一起起吊，最后在拱顶放盘。
因脚手架已安装，亦可以在架设对位后的拱段上穿束。
4、扣点的设置及捆绑
由于受缆索吊机总吊重量及每个吊钩最大允许吊重的限制，四个吊点的位置必须对称于重心设置，保证四根吊绳均匀受力，两个吊钩各承担1/2吊重。
吊点捆绑时，注意打扣的位置及方向，尽量不要因捆绑造成南北侧两根吊绳长度发生过大的偏差。
同时要采取措施，保证在空中调整拱段角度时绳扣不滑移。
5、打梢绳的设置
为保证起吊及走行时平稳，拱段不扭动，起吊前即需将溜绳拴好，起吊和走行过程中一直带动。
操作时需在岸上设固定点，溜绳绕过转向滑车后用卷扬机或10T倒链收紧。
6、钢管拱对位
缆索吊机起吊拱段，走行至待拼位置前即应停止走动，待静止稳定靠拢，防止急刹车，使拱段相撞击。
有必要时应设防撞设施。
7、拱段对位时应注意的事项
1）用缆索吊机起吊对位时，千万注意不得使待架拱段拖挂已架好的拱段或内导向已喂入后，后吊钩强行提升调整位置，以免缆索吊机超重造成事故。
解决方法为基本对位后，在两相邻拱段的上下弦上拴挂导链，调整位置。
2）四根钢管拱弦管的相对位置调整均采用对拉导链的措施予以调整，如尺寸为负误差，则需用千斤顶顶撑调整。
3）拱段线型及前端标高调整必须用扣索张拉调整，不得使用前吊点提升调整。
8、临时法兰盘的安装
临时法兰盘的设置目的是定位，即使在焊接时亦应保证不错位，因此必须拧紧。
9、小型机具设备及工具的起吊
因在拼装过程中仅有一台缆索吊机辅助作业，在提升拱段的过程中，不可能再有其它的提升机具。
因此在起吊拱段前，应用缆索吊机先将必须起吊运输的小型机具设备及辅助材料起吊至合适的位置，固定牢固。
10、环境条件
因钢管拱架设属高空作业，焊接工作量很大，因此受环境气候条件的影响很大。
施工期间应切实注意。
1）每天按时收听及记录后3天的天气预报，合理安排工作。
2）电焊时千万做好防风防雨设施，同时尚需防止雨水从高处沿钢管渗透到正焊接的焊缝处。
八、安全注意事项
1、架设作业为多工种协调作业，必须统一指挥、信号明确、通讯讯达、指令正确，各操作人员在意图不清时严禁进行作业，发现问题应及时向上级反馈。
2、主桥上部结构吊装为高空水上作业，施工期间必须彻底封航，严禁所有船只过往，确保航道安全。
3、本桥钢管拱为悬链线线型结构，拱上应设牢固、可靠的脚手平台，并满铺脚手板，设置牢靠的栏杆，必要时应挂设安全网。
4、按照钢桥拼装规定，在未经监理及设计单位允许的情况下，不得在拱上随意电焊、打火、氧乙炔烘烤烧伤。
5、拱上全为钢结构，施工时应确保电力线路及电器完好，防止漏电，做到安全用电。
6、凡参加吊装作业人员应持证上岗，挂牌作业，高空作业人员应进行严格体检，不宜高空作业的人员坚决不能上高空。
7、上层作业面不得向下层作业面抛投物品和掉东西，以免伤人。
8、构件起吊时宜先试吊一次，确认合格后再正式起吊，必须确保吊点准确，吊具安全，吊点牢固。
特别注意不得超载起吊。
9、扣索与锚索张拉所有设备性能良好、固定可靠，确保按规程操作，对缆索吊机后锚结构及扣点锚具随时观察工作状况，防止退锚。
10、钢管拱段拼装时，应注意对点准确，调正时严禁强拉硬顶伤及结构。
11、扣索及锚索的张拉与调整，必须依据监控部门的通知指令，由指挥中心发布。
其他人员不得擅自指挥和作业，以免造成混乱，所有技术资料必须按规定程序进行反馈。
12、所有锚固系统的钢索及锚具安装并投入使用后，应及时派专人保护，严禁私自启动扣锚索，电焊与氧割作业应远离扣、锚索，严防火星伤人及扣、锚索，起吊作业时，不得撞击扣、锚索。
13、进入施工现场时，必须戴好安全帽。
高空作业必须戴好安全带。
安全带要栓挂在牢固可靠的地方，并严禁穿硬底鞋、拖鞋和高跟鞋进行高空作业。
14、高空作业人员通往工作的地点，均应设置牢固稳定的脚手平台和梯子。
脚手板应用铁线或铁钉牢靠固定在脚手平台上，不得有探头板，并经常清除其杂物，给工作人员提供安全的活动空间。
15、高空作业人员应配备工具袋，小型工具及材料放入袋内，较大的工具必须平稳栓好保险绳，不得随意乱放，防止伤人，更不得从高处向下乱扔乱丢。
16、所有电线和电缆应有防止砸坏或碰伤的保护设施，电力人员应经常检查各电器设备有无损坏，严防漏电、短路和起火触电事故。
17、在钢管拱吊装的施工过程中，要加强缆索吊机塔架和扣索塔架的观测工作，随时记录和分析观测结果，如有问题及时采取必要的调整措施，以指导吊装工作的正常进行。
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