某大桥主塔钢锚箱安装施工方案.docx
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某大桥主塔钢锚箱安装施工方案
XX湾大桥XX道桥
主塔钢锚箱安装施工方案
一、工程概况
XX桥是独塔双索面斜拉桥,D13墩主塔连接锚固20对斜拉索的钢锚箱共20个节段，总高度为47.457m，分布在上塔柱34#～44#混凝土施工段（标高148.443～195.9m）。
钢锚箱通过剪力钉、环向预应力与塔柱混凝土连成整体。
钢锚箱每个节段断面尺寸为6.5m（顺桥向）×2.5m（横桥向），分成主跨侧及边跨侧两块，施工图中单块最大吊装重量15.6t，单节最大高度4.6m。
侧壁板（顺桥向）厚度为40mm，端板（横桥向）厚度为30mm，3#～20#节段顺桥向增设一道加劲板（板厚30mm）。
剪力钉规格为φ22×220mm，高强螺栓规格为M30×130和M30×150两种。
上、下节段间还设置了临时固定连接件。
主跨侧和边跨侧钢锚箱侧壁板通过连接板进行栓接连成整体，上、下节段间通过全熔透焊接连成整体。
钢锚箱内还包括索导管、环向预应力管道及操作平台，索导管主要依靠钢锚箱进行定位。
钢锚箱的节段高度、分块吊装重量、连接板重量统计见表一，钢锚箱总体构造见图1
钢锚箱部分技术参数表表一
节段编号
节段高度（mm）
边跨节段吊装重量（Kg）
主跨节段吊装重量（Kg）
件N20（Kg）
件N21（Kg）
件N28（Kg）
1
1607
8336
8336
4×478.9
2
4650
16152
16150
4×445.4
4×165.7
3
4000
15766
15763
4×339.0
4×1077.1
4
3050
13336
13334
4×339.0
4×904.5
5
2700
12338
12335
4×339.0
4×794.1
6
2500
11749
11746
4×339.0
4×728.5
7
2350
11492
11309
4×339.0
4×683.6
8
2400
11366
11363
4×313.6
4×697.4
9
2200
10803
10787
4×313.6
4×635.3
10
2200
11659
11251
4×313.6
4×635.3
11
2000
10647
10620
4×313.6
4×573.1
12
1900
10285
10268
4×313.6
4×538.6
13
1800
9891
9866
4×285.3
4×507.5
14
1800
10014
9823
4×285.3
4×507.5
15
1800
10120
9788
4×285.3
4×507.5
16
1800
10207
9758
4×285.3
4×507.5
17
1820
10336
9787
4×285.3
4×514.4
18
1780
10303
9655
4×285.3
4×500.6
19
1800
10412
9692
4×285.3
4×507.5
20
3300
14938
14183
4×313.6
4×1015.0
注：
表中分块吊装重量包括剪力钉重量。
图1钢锚箱构造图
二、钢锚箱现场安装施工的重点及难点
钢锚箱安装施工过程中的重点及难点有：
钢锚箱在工厂内模拟现场施工条件进行预拼装、钢锚箱的就位及调整、焊接变形控制、安装误差及焊接累计变形的调整、安装过程中测量定位等。
三、钢锚箱安装的整体思路
钢锚箱现场安装之前要做好中塔柱合龙之后的变形观测（36h或者72h）、吊具准备等工作。
由于现场高空作业，风的影响、操作空间的限制等等都会给钢锚箱现场安装带来很大困难。
为了减小现场施工难度，提高钢锚箱的现场安装精度，通过武船在工厂内对于提交安装的钢锚箱构件，必须是通过“3+1”立拼装及整体验收合格的产品。
厂内“3+1”立拼装时按下图所示在N1、N2壁板上作出安装定位检查线，并作好样冲标记：
安装定位检查线布置图
预拼装时，钢锚箱吊装有两种方案，一种是连接板与一侧的钢锚箱一起吊装就位，然后将另一块钢锚箱吊起，由上向下从两块连接板之间插入，调整位之后安装连接螺栓；另一种是先分别吊装两块钢锚箱，然后再安装连接板，调整位置后安装连接螺栓。
接下来焊接上、下节段间的水平拼缝，安装锚箱内操作平台及爬梯。
在钢锚箱现场安装中还要解决安装累计误差及焊接累计变形造成的钢锚箱偏位问题，其中安装累计误差可以通过工厂内的预拼装及现场的安装精度控制来解决，而焊接累计变形则难以进行调整和控制，再加之设计要求钢锚箱上、下两层之间的拼缝不大于0.2mm，基本上没有调整的余地，所以必须通过调整段进行调整，是否需要调整和在哪个节段进行调整要根据现场实测的焊接变形数据进行设置。
四、钢锚箱安装施工方法
1、钢锚箱安装施工工艺流程
钢锚箱安装施工工艺流程图见图2。
图2钢锚箱安装施工工艺流程图
2、钢锚箱安装主要施工方法
（1）、测量准备：
主要是是测量控制点的布设，以及对主塔偏位的连续观测。
测量控制点的布设：
由于钢锚箱位置较高，若用布设在D14墩承台上控制点HCA06对钢锚箱进行测量，仪器所测得的数据跳动较大，一个点需要测量一定量的数据取平均，精度才能保证，这样很费时，而且，若要全天候随时观测，还必须通过一定的方法来消除或减弱塔柱受日照等因素引起的变形对测量结果的影响。
为了解决上述问题，经反复考证，决定将钢锚箱测量控制点（以下简称转点）布设在塔柱劲性骨架上。
点形式为在一铁板中间钻孔，直接焊在劲性骨架上。
转点的观测采用全站仪自动监测法。
在HCA06点设站，后视D13墩承台上的控制点HCA04，在HCA04、转点上均架设棱镜，测出HCA04、转点的坐标。
观测2次，每次观测6测回，取平均作为观测结果。
观测时间则安排在早上6：
00左右，此时塔柱处于平衡状态。
该法另一个优点在于，由于测站到前（转点）、后（HCA04）视的水平距离大致相等，通过后视点的实测坐标与设计坐标差来修正前视点的坐标，这样就避免了用现场实测气象数据进行修正，简化了操作程序。
转点的检查。
由于每节钢锚箱控制点（转点）都是从HCA06转上去的，为了保证每节控制点内符合性（这里也可以理解为精度）和检查其稳定性，测量前，用本节钢锚箱控制点检查上节钢锚箱某轴线点并与上次成果相比较。
转点的精度。
从对目前几个节段的测量统计来看，用施工节段的转点检查上节钢锚箱位置，坐标最大相差3mm。
说明转点的精度在5mm左右。
（2）、钢锚箱安装前现场准备工作
钢锚箱安装前要做好以下工作：
吊具准备，包括吊架、吊索、卸扣以及连接板专用吊具；焊接平台（也作为安装的操作平台）安装及防风罩材料的准备；焊接设备的就位；冲钉及螺栓连接工具的准备等。
连接板专用吊具见图3。
（3）、钢锚箱厂内预拼装要解决的问题
厂内预拼装的主要目的是全面检查总装后垂直度、节段间隙、错边和累积误差；全面检查锚板中心空间坐标和偏斜角度误差、索导管中心线位置误差等与斜拉索安装有关系的偏差；在总装后对不满足精度要求的误差应进行调整，直至满足总体精度要求。
场内预拼装应模拟现场施工工艺，分块吊装，通过冲钉、连接件和导向结构将钢锚箱在空中连成整体。
每次预拼装应尽量多拼装几个节段，以减小安装的累积误差。
厂内预拼装后要求能够提供索导管轴线、锚板中心坐标与每节段钢锚箱轴线相对位置偏差，以便于钢锚箱现场安装时通过钢锚箱位置偏差来控制索导管及锚板中心位置偏差。
（4）、防止钢锚箱吊装变形的措施
由于钢锚箱分成两块，形成了一个“U”型结构，为了防止钢锚箱倒运及
图3连接板专用吊具
吊装过程中变形，在开口处设置临时连接构件，待钢锚箱吊装到位后再拆除。
临时连接构件采用型钢制作，与侧板之间采用法兰连接，沿高度方向设置三层，其中顶口连接构件上设置吊耳，钢锚箱吊装时使用。
临时连接构件布置见图4。
图4钢锚箱开口处临时连接构件
（5）、钢锚箱安装平台
由于钢锚箱施工是高空作业，并且先于塔柱混凝土钢筋、混凝土施工，钢锚箱安装时爬架系统无法使用，所以必须在钢锚箱外侧面设置操作平台及其吊耳（位置在每节钢锚箱顶口以下1.2m处）。
吊耳与钢锚箱一起加工，同时防腐涂装，钢锚箱安装完成后不再拆除。
安装平台为整体式结构，吊耳与吊耳采用螺栓连接，便于拆卸。
安装平台同时兼作焊接平台，在平台四周围裹帆布作为防风罩。
安装操作平台见图5。
（6）、钢锚箱安装导向装置及临时固定装置
钢锚箱安装在上塔柱混凝土浇筑之前进行安装，并且是高空作业，安装、调整及定位均比较困难，为了保证钢锚箱能顺利初就位，在底节钢锚箱上设置一些导向装置。
导向装置利用在钢锚箱侧壁上焊接的导向块，导向块利用20mm厚的钢板制作，内外均设置。
为了不破坏钢锚箱的防腐涂层，导向块安装的位置在焊缝附近未防腐涂装的焊接热影响区域内，待钢锚箱焊接完成后割除。
具体布置见图6。
图5钢锚箱安装及焊接平台示意图
图6导向装置
钢锚箱底口开坡口之后与下一节钢锚箱顶口的接触宽度只有3mm，又是分块安装，然后通过连接板连成整体，所以为了保证已经吊装好的半幅钢锚箱的安
全稳定，在上下钢锚箱的接触面的侧板上设有临时定位固定装置，利用锚箱内的定位装置将其临时固定，在钢锚箱焊接完成后割除。
临时定位装置见图7。
图7临时固定装置
（7）、钢锚箱吊装
钢锚箱吊装方案，现场采用先分别吊装主跨和边跨两块钢锚箱，然后再安装连接板形成整体，整体调整位置达到要求后再进行焊接。
a、吊点设置
根据武船提供的钢锚箱重心位置，设置吊点。
每块钢锚箱共设置4个吊点，其中两个在N2板上，两个设置在“U”开口处的顶口防止吊装变形内撑上，见图8、吊耳内侧加垫橡皮，以防损伤摩擦面。
图8顶口内撑结构图
b、起吊
由于钢锚箱的重心与形心不重合，为了防止钢锚箱吊装时倾斜，在其中两根吊索上分别设置一只10吨的手拉葫芦，通过调整手拉葫芦以便使钢锚箱垂直。
钢锚箱起吊见图9。
图9钢锚箱起吊示意图
c、就位
钢锚箱沿导向装置滑入就位于下层钢锚箱顶面，利用临时固定装置上的螺栓孔，使用冲钉过孔，检查上下节段之间样冲点是否对齐，同时通过现场测量，检查钢锚箱的轴线、倾斜度、错台、顶面高程、水平缝宽等是否符合规范要求，合格后拧紧临时固定装置的螺栓。
d、连接板安装
吊装连接板之前要求拆除钢锚箱“U”形开口处的内撑。
连接板吊装采用图5所示的专用吊具，为了防止吊装过程中破坏连接板部位的摩擦面，将连接板从侧面向钢锚箱靠拢，在9个定位螺栓孔内插入螺栓，然后解扣，吊装下一个连接板。
下一块连接板仍然要从侧面向钢锚箱靠拢，人工手扶调整使先穿的螺栓再穿入该连接板的定位螺栓孔内，拆除吊具。
由于使用专用吊具吊装时连接板与钢锚箱之间有10mm左右的缝隙，所以要将定位孔内的螺栓拧紧，使连接板紧贴钢锚箱，然后再松开螺栓。
由于螺栓孔比螺栓直径大2mm左右，所以定位孔内穿入螺栓后并不一定能够让所有的孔都能穿过螺栓。
松开螺栓后，还要利用冲钉将定位孔内的螺栓依次换掉，以便使所有的孔都能穿入螺栓。
定位孔的布置见图10。
图10定位螺栓孔布置图
e、高强螺栓安装
连接板安装完成后，安装高强螺栓，经过初拧、终拧后使其达到规范规定的扭矩值。
f、焊接
在钢锚箱焊缝进行焊接之前，首先要对焊缝进行预热，焊前预热按以下规定进行：
（1）两节段对接焊缝两侧80～100mm区域内按要求进行预热，预热温度为100～150℃。
（2）经焊接工艺评定试验确定的预热温度按具体要求进行预热。
拟定的焊接方法：
根据厂内焊接工艺评定试验，工地现场钢锚箱分节对接焊采用CO2气体保护焊施工。
为控制焊接变形，采用6名焊工对称施焊。
焊接顺序：
预热后安排6名焊工同时对称焊接上下节段间的对接焊缝，按下图所示进行分段跳焊施工（Ⅰ-Ⅵ表示焊工，1-5表示分段的焊接顺序）。
N2接头、N1接头
采用双面坡口，双面焊接。
内外按同样的顺序进行焊接，焊接过程中对焊缝进行适当锤击，保持层间温度不小于100℃，不高于150℃采用多层多道焊接。
在焊接时，协助安装单位对钢锚箱的轴线进行监控，必要时调整焊接顺序。
对沿桥宽方向的N1上下段接面坡口中间留根3mm按图示分段跳焊。
焊至板厚2/3处后反面清根打磨光顺。
对清根面进行焊接，焊接完成后再焊接没有焊完的另一面。
五、钢锚箱焊接设备及电力供应
钢锚箱安装过程中提供一台400KW发电机专门供焊接使用。
焊接设备布置在已经安装好的钢框架顶面上。
上塔柱施工过程中，在塔柱内壁设置预埋件，以便为焊接设备搭设防护罩，防止施工过程中落物损伤设备。
从XX湾XX道桥钢锚箱的施工情况来看，由于在安装前采取了许多措施，特别是在现场测量和现场的焊接工艺等方面考虑比较周到并在实施过程中加强配合和不断改进，整个钢锚箱安装过程比较顺利，安装精度满足《XX湾跨海大桥专项工程质量检验评定标准》的有关规定，现场安全措施也得到了很好的保证，没有出现安全事故。
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