钢管拱拱肋吊装作业指导书.docx
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钢管拱拱肋吊装作业指导书
拱肋施工作业指导书
1、适用范围
本作业指导书适用于先梁后拱式提篮式钢管拱桥拱肋施工。
2、作业准备
2.1技术准备
施工前确定好拱肋分段及拱肋空间坐标，准备好拱肋测量方案。
2.2人员机械配置
2.2.1人员配置
工班长2人，技术人员2人，测量人员2人，现场总指挥1人，安全人员1人，拱肋节段焊接工人10人，吊装4人
2.2.2机械配置
70t轮胎吊2台，160T轮胎吊1台，发电机250KW，链条葫芦10台，X射线发生器1台，超声探伤仪1台，卧泵5台
2.3材料配置
钢管拱主弦管采用卷管,本桥钢管拱单元节段在工厂制造,单元节段制造好后在工厂进行平面和立面组拼检查,检查合格后发运至施工现场,再在施工现场吊装上桥形成完整拱肋，构件出场时应提供出厂合格证以及相应检测报告。
3、工艺流程
见图3-1。
4、作业内容
4.1拱肋加工
4.1.1单元节段划分
单片拱肋划分为拱脚预埋段、中间节段、拱顶节段3部分，设计中分为7个节段，受到施工场地、运输条件等相关因素的影响，拟分为9个吊装节段。
4.1.2单元节段制造
单根主弦管热弯成型卷管在专业化工厂定制,卷管弯曲成型在中频弯管机上进行,热弯温度控制在850°左右，具体工艺参数应通过热弯工艺评定试验确定。
以保证弯管成型后的材料性质没有明显改变,加工参数满足下表1要求。
图3-1拱肋施工作业流程图
表4.1-1拱肋加工允许误差
椭圆度（失圆度）
f/D=3/1000（D为钢管直径）
接缝错边
＜2mm
弯曲度
f≤L/1000且f≤10mm（L为节段长）
拱肋节段旁弯
3+0.1Lmm且≤10mm
拱肋宽度、高度误差
±3mm
热弯成型后的单元部件需放入特制胎具检验,验证成型后的拱轴线与理论轴线是否一致，否则应采取措施进行校正。
4.1.3胎架制造
在地面上按1：
1比例绘制出单元节段的坐标图,并在主弦管部件的轴向、径向定位位置以及吊杆孔开孔位置做上标记,然后安装胎架及定位模板。
胎架及定位模板精度是保证单元节段组装精度的基础,要求下料、安装定位必须准确。
4.1.4单元节段装焊
装焊程序如下:
上弦管部件上胎架,检查其轴线、径向定位线以及吊杆孔位置是否与胎架上的定位标记吻合，检查合格后将其与胎架刚性连接，下弦管部件上胎架,保证上、下弦管吊杆开孔轴心线处于同一直线上，安装吊杆索导管，腹腔部件,完成焊接。
焊接前根据钢结构施工规范进行严格的焊接试验，以确定各项焊接参数。
焊接采用CO2气体保护焊或用埋弧自动焊。
4.1.5单元节段校正
单元节段焊接完成后,检查线形是否与理论线形相符,否则,采用火工矫正法进行校正。
4.1.6单元节段标识与存放
单元节段制造完成后,应在端口绘制定位线和检查线,并对单元节段编号，单元节段在专用场地存放，场地预留充足的转运通道。
4.1.7单元节段预拼
单元节段预拼分为平面预拼与立面预拼，平面预拼的主要目的是检验实际拱轴线是否与理论轴线一致，立面预拼的主要目的是检验横撑与主拱肋连接相贯线位置是否准确。
预拼检验合格的钢管拱单元节段分类存放,根据工地的安装进度运送到指定的安装点。
4.2拱肋分段和运输
拱肋分段除拱脚预埋段较短外，其他节段接缝处应避开吊杆及K撑位置。
本桥两侧拱脚预埋段提前进场预埋，现场实际安装的有中间9段。
试拼完成后，标明长度、重量、中心位置、定位标记和吊点位置等，然后根据工地吊装次序分段运往施工现场。
本桥拱肋节段、部分零部件、散件及设备均采用陆地运输方式。
4.3拱肋支架设计及其施工
钢管拱肋、风撑委托专业的有资质的钢结构厂家制作，并进行组拼；然后分节运输到施工现场。
首先利用160t轮胎吊将2台70t轮胎吊提升到梁体上；通过梁上轮胎吊将拱管调至梁上，轮胎吊就位，然后再进行拱肋吊装，拱肋就位后立即进行临时连接。
先吊装东侧，后吊装西侧，施工中设置临时横撑，最后安装横向风撑。
拱肋分段安装应考虑到起吊高度、现场条件、吊杆内倾等诸多不利条件影响。
钢管拱肋、风撑制作完成后，在工厂内组拼，经检验合格监理工程师签证认可后，即可进入喷丸除锈涂装阶段，并编号。
4.3.1设计概述
拱肋支架由直径800mm，壁厚10mm的钢管与型钢焊接成框架结构。
立柱钢管之间利用桁架片进行联系，增强整体稳定性。
并在钢管顶部利用型钢焊接牛腿，搭设一个工作平台，挂安全网，方便焊接人员操作，同时对防止杂物和人员坠落，保护在拱肋下方施工的人员安全。
4.3.2拱肋吊装
考虑安全和拱肋的稳定性要求，拱肋吊装前，拱肋接头处拉上四根横向揽风绳，拱肋起吊后成竖直状后，利用揽风绳将拱肋拉稳。
拱肋起吊时在轴线的右边由里往外，起吊拉垂直后再开始就位。
吊点位置通过计算，保证拱肋倾斜度和其安装角度一致。
拱肋的安装步骤为：
起吊→就位→连接→精确调整→点焊固接→焊接→探伤检测。
4.3.3拱肋安装时轴线及标高的控制
拱肋安装是整座桥施工控制的主要环节，拱肋轴线、标高是吊装拱肋的控制指标，观测时采用轴线、标高同时观测的方法，采用全站仪进行三角高程测量来完成拱肋标高和轴线的控制。
测量定位控制：
在支架上设置了拱肋调整装置，通过千斤顶进行平动和竖动，通过2[16结合U型托形式加工可调节式撑杆，进行拱肋倾角的调整，拱管侧向和底部吊垂球之相对距离满足要求，即完成倾角的调整。
定位后利用2[16进行临时固结。
4.3.4拆除拱肋安装支架
当拱肋和风撑安装完毕，检测合格后，即可卸落支架。
卸架通过千斤顶从拱顶向两侧拱脚顺序同步卸落，拱架卸落仅将支架脱离拱肋10cm～15cm，不全部拆除支架，以便于吊杆等构件安装，卸落后的拱架不再与拱肋接触。
拆除时，应对拱圈轴线进行检查，确保无异常情况下才能进行。
4.4钢管拱施工监控
4.4.1钢管拱应力监控
钢管拱受力较为复杂，通过在施工过程中对钢管拱结构进行适时监控，再根据监测结果对施工过程中的控制参数进行相应调整是完全必要的。
具体监控方式及方法以监控单位为准。
监测截面钢管的应力是随拱肋分节段拼装施工中自重荷载的增加而逐渐增加，因此应力监测是一个相对长期的跟踪检测过程，一般来讲，只能采用长期稳定性好的钢弦式应变计进行检测。
钢弦式应变计在拱肋节段吊装之前先安装到检测部位，并由仪器读取初始值，施工过程中，每一个阶段因自重荷载增加而产生的检测截面应力增量，再由仪器在各施工阶段读取，由此产生的应力时间历程曲线反映了与各施工阶段荷载相关的应力变化曲线。
待主桥上部结构全部完成后，最终得到的累计应力即结构的恒载应力，这对于今后的全桥荷载试验和实际承载力检定具有重要价值。
监测方法：
在桥梁各节段拱肋钢结构拼装后，将应变传感器布设到测点部位，并采用仪器测读初读数（应变），然后根据拱肋吊装阶段施工进度，进行钢管壁应力跟踪测量。
测量的时间、步骤和次数应根据施工进度的要求及时调整，原则上每节段安装时检测一次，即检测本节段初始值和己安装节段因本次施工阶段所产生的应变增量，并通过Eg（弹性模量）计算钢管应力。
每次检测时应特别注意选择在温度大致相同的条件下测量，以最大限度减小温度应力的影响。
每次应变检测时，须记载检测时的温度，以便进行温度应力计算和施工荷载应力的修正与识别。
测点布置：
根据该桥拱桥的结构特点，选择二端拱脚、L/4、3L／4和跨中拱肋共五个截面为本项目中的控制检测截面，共计28个测点。
这些测点将根据各施工阶段的进程分别进行安装和检测。
由于拱肋结构为超静定结构，温度和变化所产生的附加应力将叠加到自重荷载应力上，因此必须同时进行表面温度测量，根据检测应变时的测点表面实测温度，对实测应变作相应的修正。
施工应力检测的目的是通过实测手段，掌握因各阶段施工荷载所产生的应力状态，为确保安全施工、校核设计参数提供参考数据。
同时设计单位应提供拱肋各阶段拼装时的理论计算应力和应力控制报警值。
4.4.2施工阶段的拱轴线变形控制
施工过程中各阶段的拱轴线标高及纵横向变形由施工单位负责全程观测和记录，并通过钢管拱支架上的千斤顶和导链葫芦调整。
稳定安全度控制目标:
任何情况下，结构弹性稳定安全系数λ≥4.0；任何情况下，受压弦杆屈曲安全系数λ1≥2.0。
拱轴线控制的目标参数系根据成拱前的精度从严和成拱后可适当放宽的的原则来确定。
施工监测时实施双控，但以拱轴线控制为主，应力监测为辅。
4.5拱肋混凝土压注
拱肋混凝土压注C55微膨胀混凝土，4台混凝土输送泵，采用对称顶升法施工，即从两肋四拱脚同时对称压注至拱顶。
首先对称灌注拱肋上管混凝土，再对称灌注拱肋下管混凝土，最后对称灌注拱肋腹腔混凝土。
工艺流程为：
清除管内渣物→封拱脚、人工浇筑压注头以下区段混凝土→安设压注头和闸阀→压注钢管内混凝土→拱顶排气（浆）孔砼冒出→关闭压注口处闸阀，稳压→砼压注完成、拆除闸阀。
4.5.1泵送混凝土技术性能指标
钢管混凝土拱肋为钢管混凝土拱桥的主要承重结构，钢管内混凝土与钢管是共同受力的结构，因此泵送混凝土的技术性能要求使其具有高强、缓凝、早强及良好的可泵性、自密实性和收缩的补偿性能（即微膨胀性）。
钢管拱肋砼以受压为主，两侧同时泵送，泵送的水平距离为60m，垂直高度为45m。
具体要求如下：
混凝土标号为C55，属高强无收缩混凝土；混凝土灌筑采用泵送压注，为自密实混凝土；在泵送顶升的全过程中，混凝土始终保持良好的可泵性，混凝土坍落度的经时损失应尽量减小；每次压注工作时间长，并且必须在混凝土初凝前压注完毕，因此，混凝土应具有较好的缓凝性，要求混凝土的初凝时间不小于16小时；泌水率较低，且流动度高，便于混凝土自动扩张填充；为缩短两次压注的间隔时间，混凝土必须具备早强性能，在最短的时间内混凝土达到设计强度的80%；混凝土坍落度出料时不小于20cm，进入弦管时不小于16cm；混凝土具有收缩补偿性，即补偿收缩混凝土，其微膨胀率≥混凝土收缩率。
4.5.2混凝土泵送压注顺序及有关要求
依据设计要求，拱肋混凝土压注C55微膨胀混凝土。
4台混凝土输送泵，采用对称顶升法施工，即从两肋四拱脚同时对称压注至拱顶。
首先对称灌注拱肋上管混凝土，然后对称灌注拱肋下管混凝土，再对称灌注拱肋腹腔混凝土。
泵送工艺流程图如图4.5-1。
4.5.3施工布置
在两墩附近各设置2台，共4台混凝土输送泵。
泵机设置于墩柱附近。
泵机输送量每小时不小于30m3，混凝土应具有较好的缓凝性，要求混凝土的初凝时间不小于16小时，料斗容积不小于0.6m3。
4.5.4输送泵的选型
结合施工情况，拟采用四台同时泵送，泵最大输送量可达60m3/h>13.3m3/h，混凝土输送高度达150m>47m，另外备用一台。
泵管与输送泵配套。
4.5.5泵送管道布置
混凝土经过泵送管道顶升至待灌钢管拱内。
两侧自泵机至待灌钢管拱混凝土入口间各需配置四套混凝土泵送管道，每条管路在入仓口附近各设置一个防回流装置，以便于在处理管路堵塞时防止混凝土回流，并根据施工需要配齐各种型号的弯管接头。
每次压注混凝土前，将四条管路一次铺设完毕，并与泵机和入口泵管分别试拼接，之后用2～3t倒链（每条管路各4～5台）固定，以减少中间接管时间。
所有泵管进行水密性试验，发现问题提前处理。
4.5.6主要机具设备
序号
机具设备名称及规格
单价
数量
备注
1
泵机
台
5
2
φ125mm泵管截止阀
个
4
3
φ125mm泵管（含适量弯头）
延米
按实际需要
4
φ50mm振动棒
台
4
4.5.7混凝土泵送顶升施工
在各项准备工作结束，经检查合格后，即可开始泵送施工。
两墩对称同时压注。
为增强混凝土的密实性，保证混凝土的压注质量，拱肋顶面附近设置了φ125mm的孔，以利于排气，同时由φ125mm排气管排出含有石子的新鲜混凝土时，插入φ50振动棒进行振捣后，封闭稳压。
混凝土灌注完毕后，卸掉防回流装置处的螺栓，安装回流栅钢筋，随后拆除泵管并清洗。
5、质量标准
弯曲度：
f≤L/1000且f≤10mm（L为节段长）
椭圆度（失圆度）：
f/D=3/1000（D为钢管直径）
接缝错边：
＜2mm
拱肋宽度误差：
±3mm
拱肋高度误差：
±3mm
拱肋节段（Lm）旁弯：
3+0.1Lmm且≤10mm
拱轴线长度误差：
Δ≤20mm
拱肋成拱后横向偏位：
±10mm
拱肋成拱后竖向偏位：
±10mm
拱肋成拱后对称接头点的相对高差：
15mm
拱肋间距误差：
±5mm
6、质量控制要点
6.1结构焊接时的控制要点
1）不同的自动焊与不同条件（工厂内、工地现场）的手工焊，应区分不同情况、条件进行焊接工艺评定，并根据评定报告确定焊缝工艺。
2）工艺评定用的钢材、焊接材料和焊接方法应与工程所用的相同。
3）焊接工艺评定应由较高技能的焊工施焊；
4）拱肋钢管加工时，纵向焊缝及组装焊缝均须超声波检测和X射线拍片，对所有全溶透焊缝要100%进行超声波检测，对T型焊缝及超声波认为的疑问之处，应以X射线拍片；所有焊缝均需作10%以上X射线拍片检查。
焊缝质量达到GB50205-2001的一级焊缝要求。
焊缝强度要求与母材等强，焊缝高度he=s,焊缝余高c应趋于零。
5）熔透性焊缝：
焊缝质量达到GB50205-2001的一级标准，并按规定作100%的超声波探伤和不少于10%的X射线抽样检查。
6）哑铃型钢管结构的验收，除本设计有规定的之外，按《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001进行。
7）焊接工艺评定，应填写焊接工艺评定报告。
工艺评定报告内容包括实际焊接工艺参数、母材和焊材质量保证书（复印件）、探伤报告、实验报告，最后应有结论：
实验合格或不合格。
6.2钢管拱拱肋微膨胀混凝土泵送顶升施工技术要点
1）控制混凝土配比中粗骨料的最大粒径，石料级配控制在5～25mm。
2）泵送混凝土选择在气温较低时进行。
泵送混凝土前，必须先泵送一盘水泥砂浆以润湿输送泵机及泵管。
水泥砂浆强度不低于混凝土的强度。
3）混凝土的生产除确保各组成材料计量准确外，每盘搅拌时间不得小于2min；拌合机司机在上料前要监督配料，在出料前一定要观察混凝土的拌合情况，发现异常，由当班试验人员立即处理；试验人员要经常检查各组成材料的质量，特别是砂石料的均匀性，谨防其粗细分离；每盘混凝土出料坍落度控制在22cm～24cm，发现泌水，决不允许出料，必须另做处理。
4）严格控制混凝土的塌落度，泵送混凝土的塌落度宜为16±2cm，考虑施工气温条件和阻力较大的情况，塌落度取定16～18cm，并掺入适量的粉末状膨胀剂，防止混凝土的收缩。
5）开始泵送时泵机处于低速压送状态，此时注意观察泵机的工作压力和各部件的工作状况，待泵送正常后方可提高至正常压送速度。
6）钢管拱内连续、基本同步对称顶升完毕，同侧的混凝土必须在混凝土初凝以前压送完毕。
压送混凝土时，泵机料斗内装满混凝土，以免在泵送过程中吸入空气。
如果吸入空气，立即反泵，待除去空气后再改为正转泵送。
7）两侧泵送混凝土时要及时联系，顶升速度要协调一致，两侧顶升长度相差不大于2.0m。
8）顶升过程中，安排专人沿顶升长度方向检查顶升情况；当顶升至拱顶时，用小锤敲打排气孔附近的拱肋弦管，以利排气；当混凝土沿排气管冒出，即可停止顶升，用湿麻袋封口，关闭截止阀。
9）泵送混凝土时，如天气过热，对泵管覆盖及弦管浇水降温，以确保混凝土的养生质量。
10）泵管在安装时不宜悬空过长，要有足够的支点，在弯头处要支拴牢靠；尽量减少弯头数量，与泵机相连接的第一节泵管宜为直管。
泵送过程中及时清理钢管表面的混凝土灰浆，保证钢管拱表面的清洁。
7、成品保护注意事项
拱肋安装完成注意不得碰撞或用重锤撞击。
对正在施工的工程，严格交接班手续，确保下道工序不会对上道工序形成的成品或半成品造成损害；
对已经施工完成的桥梁等工程，加强保护，防污染，防止他人在桥梁墩台等工程上涂抹粘贴，防止撞击碰坏工程。
8、安全控制要点
1）施工期间经常与气象单位取得联系，吊装作业时必须避开恶劣天气。
2）高空作业或临边作业必须使用检验合格的安全带，安全带应高挂低用，不准将绳打结使用。
安全带上的各种部件不得任意拆除，更换新绳时要注意加绳套。
高空作业布设安全网，安全网网绳不得破损，并生根牢固、绷紧、圈牢、拼接严密。
3）起吊设施施工前需检查吊机各关键部件的可靠性和安全性，并进行试吊；吊装过程不得超负荷吊装；吊装施工时指派专人统一指挥，施工人员分工明确。
吊装作业区严禁非工作人员进入，设置安全防护隔离区。
4）作业平台的承重必须满足施工荷载要求，平台上不应集中堆放过重的物料和机具。
5）拱肋吊装时，由于现场对吊装拱肋施工的干扰因素较多，包括吊装空间以及梁体操作空间的限制，故应选用有丰富施工经验的起重司机。
6）拱肋吊装时，起重司机应严格听从现场总指挥的命令和要求，施工步调保持一致。
9、文明施工和环水保要求
注意夜间施工的噪音影响,尽量采用低噪音施工设备。
对距离居民区160m以内的工程，则应根据需要限定施工时间。
少数高噪音设备尽可能不在夜间施工作业，必须在夜间从事有噪音污染的施工应先通知附近居民,以征得附近居民的理解，如有可能采取限时作业措施。
对不符合尾气排放标准的机械设备，不能使用。
做好当地水系、植被的保护工作，在施工时对路基边坡及时进行防护与植被绿化，施工车辆不得越界行驶，以免碾坏植被、庄稼、乡村道路等。
对环境有污染的废物,如挖方弃土、建筑垃圾、生产垃圾、废弃材料等，弃在指定地点处理。
在桥涵施工时各种材料、机械不得随意堆放，破坏植被。
及时掌握天气的变化情况及当地的汛情，提前做好河道清淤、畅通工作。
吊杆施工作业指导书
1、适用范围
本作业指导书适用于提篮式钢管拱桥吊杆施工。
2、作业准备
拱桥吊杆布置采用尼尔森体系，OVMLZM7-I型吊杆系统，厂家提供成套产品。
在吊杆平面内，吊杆水平夹角在52.39°～71.18°之间；横桥向水平夹角为81°。
吊杆间距为8米，两交叉吊杆之间的横向中心距为341mm。
吊杆均采用127根φ7高强低松弛镀锌平行钢丝束，冷铸镦头锚，索体采用PES（FD）低应力防腐索体，并外包不锈钢防护，材质应符合GB/T17101-97标准。
锚具采用OVMLZM（K）7-127（I）冷铸镦头锚，锚头、高强螺栓的垫圈、螺母所用的45号钢材符合国标《优质碳素结构钢钢号和一般技术条件》GB699-88的标准要求。
吊杆内设磁通量传感器，对施工过程中及后期吊杆应力进行长期监测。
吊杆的疲劳应力幅为124.1MPa，在主+附作用下的最大应力幅值为148MPa。
3、工艺流程
吊杆张拉顺序如图3-1：
4、作业内容
4.1吊杆安装
安装顺序：
严格按照设计规定的施工加载流程加载。
吊杆安装前，先对系梁拱肋的预留孔进行检查，看是否堵塞，锚孔尺寸、竖直度，两者同轴情况等。
是否有偏差，超限时及时处理，并对系梁、拱肋标高进行实测，以确定吊杆的实际安装长度。
吊杆用轮胎吊车自上而下提升入孔，先在拱肋预埋管内穿入一工具索，工具索与吊杆固定，然后提升入孔，直至吊杆下端超过系梁顶面，完全吊起，然后再将下端对准系梁预埋孔，慢慢下放，落至设计位置，先以锚固螺母固定上端，再将下端螺母上好，调整两端外露长度，初步上紧螺母，施工中应注意保护吊杆外部PE护套，在搬运、打开包装、吊装入孔过程中防止尖锐物件、锚孔钢管等对吊杆造成划伤，穿吊杆时将防护钢管防护罩等一并穿好，以免造成遗漏。
4.2吊杆调整张拉
桥面荷载先通过梁体传给吊杆，再传递给拱肋，最后传递到桥墩上。
由于不同的吊杆施工加载顺序会影响吊索的受力不均，如不进行各施工阶段吊索随时调整和现场的实时监控，会造成局部吊杆索力增大，弹性变形过大造成梁体出现裂缝，直接影响拱肋线型和桥梁的使用。
索力调整顺序如下：
拱肋、吊杆安装完毕后，拱肋混凝土强度达到90％以上时，将吊杆调直，进行调索初张拉；卸落拱架且拱肋混凝土达到设计强度，梁体第二次张拉后，索力调整进行第二次张拉。
索力最后张拉调整在桥面安装等引起的沉降后进行。
施工中通过对吊杆和拱肋的监测，控制拱肋的应力与变形均在设计允许的范围内。
张拉严格按设计给出的张拉步骤分次进行，根据加载情况（灌注混凝土、桥面铺装及桥面系附属工程）按设计吨位分步张拉，每次张拉过程中除初张拉和终张拉外，均按20％分级加载，另外，每次张拉应注意拱脚支座位移情况。
吊杆张拉结束后，锚头处须安装锚头防护罩，防护罩内部灌填防腐油脂，防止锚头锈蚀。
吊杆在运输及安装过程中应保持顺直、无扭弯；保护好外层PE套管，不得产生划痕，坑槽等质量缺陷；保护好冷铸镦头锚的螺纹及螺帽不受损伤，以免在张拉调索时带来麻烦。
吊杆运输时应当将吊杆放在垫木上，并用麻绳将吊杆固定在运输台车上，锚头应用麻布进行包裹。
将吊杆下穿时应缓慢下穿，不得让锚头与拱肋发生碰撞。
下穿有困难时，不得进行硬拉硬顶，应检查原因，排除障碍后再进行。
吊杆的张拉必须桥跨两侧同时对称进行，张拉控制应力按照设计值进行施工，不同吊杆的张拉力值不能弄混；张拉完毕检验确认张拉力及其他无误后，旋转螺帽，完成调整索力。
吊杆张拉结束后，锚头处须安装锚头防护罩，防护罩内部灌填防腐油脂，防止锚头锈蚀。
5、质量标准
吊点位置偏差：
纵向±10mm，横向±3mm
吊杆长度偏差：
±10mm
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