西門河大橋鋼管拱纜索吊裝施工技術
一、工程簡介
西門河大橋位于陜西省安康市紫陽縣，是一座主橋主跨為220米的中承式鋼管混凝土拱橋。拱軸線為二次拋物線，矢跨比為1/4.5，矢高48.88米，凈跨徑217.09米，拱肋截面為1.9米x4.4米的橫啞鈴形四管桁式鋼管混凝土結構。鋼管拱兩端分別設置19m和12m的簡支空心板引橋，主拱肋總重量為960噸。橋址處屬低山河谷地貌，大橋橫跨漢江河谷，兩岸與地方道路相連，相對高差100-200m。
西門河大橋鋼管主拱肋為全焊接結構，但現(xiàn)場整體吊裝受到吊機起吊能力和運輸能力的限制。根據(jù)其結構特點及現(xiàn)場吊裝能力將鋼管1條主拱肋分解成9個吊裝節(jié)段（由于運輸?shù)膯栴}，各吊裝節(jié)段又分2個加工小節(jié)段，全攏段為1個節(jié)段，在現(xiàn)場第二次組裝成吊裝節(jié)段），全拱肋16個段及2個全攏段合計共17件，及橫撐桁架節(jié)段橫撐7件。
二、施工方案
?。ㄒ唬├|索吊裝系統(tǒng)試吊
按纜索吊裝系統(tǒng)設計吊重作試吊控制重量，用拱肋節(jié)段加配重作為試吊物，檢驗無支架纜索吊裝系統(tǒng)的工作性能。
試吊步驟為起吊卷揚機分次受力、逐次檢查系統(tǒng)各受力部位、起吊試吊物距地面（船面）10cm、再次檢查各受力部位、啟動牽引系統(tǒng)運梁至跨中、測試數(shù)據(jù)、試吊物運回。根據(jù)試吊觀察結果，對纜索吊裝系統(tǒng)工作性能作出評價后采取相應措施。另外，根據(jù)是到檢驗卷揚機起吊系統(tǒng)和牽引系統(tǒng)工作性能以及供電、通航保障系統(tǒng)并采取相應措施。
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鋼管拱肋節(jié)段由工廠加工車運至工地現(xiàn)場起吊位置，用纜索系統(tǒng)垂直起吊，正落位。鋼管拱肋根據(jù)施工各個方面統(tǒng)籌的工期安排，分節(jié)段運輸?shù)浆F(xiàn)場?？吭跇蛑废率┕がF(xiàn)場位置待用，安裝時由安裝方到橋址下施工現(xiàn)場的起吊吊點位置，由安裝施工方將鋼管分拱肋吊索安裝好，起吊拱肋節(jié)段離開施工現(xiàn)場后。在整個過程中，由港航監(jiān)督部門進行通航的協(xié)調和指揮。
1.拱腳扣段（1#扣段）的安裝
?。?）拱腳鉸座、預埋主管的安裝。澆筑拱座砼時用三維坐標定位方法精確定位，預埋拱腳鉸座預埋螺栓及鋼板和預埋主鋼管，然后通過鉸座預埋螺栓及鋼板安裝好鉸座。
（2）第一、第二、第三、第四吊段的安裝。第一吊段，先用上游的兩組主索上的2個吊點吊運上游第一段至拱座旁，一邊降吊點，一邊張拉扣索，慢慢地將拱肋節(jié)段拱腳端置于拱座上，借助拱座上預埋件通過鏈子滑車逐步調整第一吊段拱腳端鉸軸鋼管位置，使其與預埋件的拱腳鉸座接觸密貼。向跨中的一端，用橫向浪風索調整好軸線位置，根據(jù)設計標高用臨時扣索調整標高，待力全部交于扣點并拉好抗風，拱肋標高、軸線調整滿足規(guī)范要求后，取下吊點。第一節(jié)段吊裝就位后將鉸軸鋼管及與拱腳鉸軸連接的兩斜腹桿灌注50號砼，待其強度達到設計強度的80%后進行第二吊段的安裝。
按相同的方法，兩岸對稱吊完第二吊段、第三吊段，第四吊段用扣索固定，正式扣索掛好后，按設計標高對高程進行調整，用浪風索對拱肋軸線進行調整，正式扣索的張拉的放松均按分級，對稱的原則進行，以標高控制為主，同時兼顧索力索力用頻譜分析儀測試，在調索過程中實施監(jiān)控，確保施工安全。以起限位拱鉸、穩(wěn)定拱肋扣段的作用。全橋合攏后再解除此臨時的連接，并按設計要求焊接該接頭。
因焊接節(jié)段間的焊縫是控制吊裝施工工期實現(xiàn)的關鍵工序，此工序按招標文件規(guī)定，由加工方實施，因此實施中需與加工方緊密配合，確保此項工作的順利完成。
2.一般扣段的安裝（2#、3#、4#扣段）
一般扣段參照吊裝程序與拱腳扣段（1#扣段）的施工方法進行施工。按吊裝程序，每一正式扣索掛好后，均須對該扣索之前的扣索進行調索作業(yè)。調索作業(yè)根據(jù)設計方和施工監(jiān)控方現(xiàn)場共同發(fā)布的調索索力和拱肋標高，調索順序，對每一號索采用對應鋼絞線束數(shù)的每岸8臺千斤頂、油泵張拉設備，同步作業(yè)，對稱、分級張拉，并進行特殊的低應力狀態(tài)下的夾片防松措施。同時用頻譜分析儀對索力進行測試，以確保調索順利開展，確保各吊段間橫撐連接焊縫，節(jié)段間連接螺栓，節(jié)段間連接焊縫結構安全。對每一扣段，均進行一次拱肋軸線、拱肋高程的調整，避免拱肋的線形、標高誤差累計到最后而造成調整困難，確保其安裝精度的有效控制。
3.合攏段安裝
拱肋第6#扣段安裝完成后，進行不少于24小時的溫度影響觀測，由反映升溫和降溫過程的“溫度―懸臂端點高程、合攏段長度”關系曲線分析，為拱肋合攏提供溫度修正的依據(jù)。合攏前通過扣索、浪風索，對拱肋進行線形、標高的調整，并根據(jù)需要進行溫度修正，選擇溫度穩(wěn)定時段用設計臨時合攏構造實施瞬時合攏。設計合攏溫度在18℃左右，不超過20℃。臨時合攏構造設在兩主弦管間，全橋共2個，通過花蘭螺栓旋轉對拱圈兩側施力達到弦桿內力調整及定位的目的。合攏施工方案在得到設計方、施工監(jiān)控方、監(jiān)理工程師的共同確定并同意后，制定詳細的操作規(guī)程，統(tǒng)一協(xié)調指揮，確保合攏時2個臨時合攏構件同步完成作業(yè)。合攏后對拱肋線形及位置實施精確測量，通過扣索和拱頂合攏裝置進行精調，調整合格后固定合攏裝置，進行各扣段間連接的焊接工作，完成后拆除臨時合攏裝置。
（三）松扣和卸扣
空鋼管拱肋合攏、各節(jié)段接頭焊接完成，封固拱腳，由兩鉸拱轉換成無鉸拱后，逐級松扣，將扣索拉力轉換為拱的推力。松扣程序為：從跨中4號扣索開始，兩岸對稱分級（扣索拉力分5級，每級放1/5），依次（從4號→1號）放松，各扣索松一級，暫停15至20分鐘后，測試拱肋鋼管應力、標高、軸線及平面位置，經設計、監(jiān)理、施工監(jiān)控方確認后，再進行第二次放松循環(huán)。最后一級保留5左右的扣力暫不放松。松扣后對拱肋進行全面測試，根據(jù)測量結果來決定糾偏方式（適當調整浪風索、部分扣索索力等）和管內砼灌注方案和灌注順序。拱肋鋼管內砼灌注完成后，徹底放松扣索，利用工作天線、吊塔上扒桿、錨梁位置卷揚機將扣索拆除。 （四）成橋檢驗與臨時墩的拆除
吊裝結束后，同有關部門對橋梁幾何尺寸、內部質量、外觀進行檢驗。依次拆除臨時墩頂支撐拱肋的墊塊（從橋梁兩端對稱向中間進行，使拱肋脫離與臨時墩頂?shù)慕佑|）、墩頂?shù)南尬谎b置和微調裝置，并對臨時墩頂接觸部位的拱肋外表面進行補涂裝。最后，清理現(xiàn)場，恢復橋面作業(yè)面。
三、施工監(jiān)測和控制
拱肋吊裝中，對拱肋桿件內力，拱軸線高程、橋軸線偏位、扣索索力、扣塔偏移以及纜索吊機的主要結構等進行全程的施工跟蹤監(jiān)測的控制。施工監(jiān)測和控制在每天氣溫、日照變化不大的時候進行，盡量減少溫度變化等不利因素的影響。
?。ㄒ唬┕袄邨U件應力測試：對拱肋的拱腳1/8、2/8、3/8、拱頂截面的上、下弦桿、腹桿進行貼片測試，測試方法采用長效電阻應變片。
?。ǘ┕拜S線高程，橋軸線偏位監(jiān)測：結合兩岸地形用兩臺PENTAX-V2全站儀和12臺精密水準儀進行監(jiān)測。每一扣段安裝完成后，調整扣索和浪風索，使各扣點高程控制在設計值±15mm，橋軸線偏位±10mm。
（三）扣索索力監(jiān)控：用頻譜分析儀測試扣索及臨時扣索索力，結合千斤頂――油表讀數(shù)監(jiān)控索力。
?。ㄋ模┛鬯疲河眉す庹諟蕛x對扣塔偏移進行監(jiān)測，通過計算對其信息的處理，自動化啟動千斤頂張拉系統(tǒng)調整平衡索的索力，使扣塔偏位控制在≤10mm范圍內。
?。ㄎ澹├|索吊機的主要結構：吊塔桿件應力用貼電阻應變片進行測試和控制；錨碇、索塔上設置標志，吊裝期間密切觀察標志的移動情況；主索、起吊鋼絲繩牽引鋼絲繩的受力情況用頻譜分析儀測試并進行監(jiān)控；鋼絲繩的磨損程度，卷揚機、索鞍、滑車等機械設備，選經驗豐富的起重工、機械工隨時和定期檢查，并及時更換易損件部分，保證纜索吊機的正常使用。
?。┑跹b期間收集中長期天氣預報和短期天氣預報，收集氣象水文資料，防止惡劣天氣影響吊裝安全。
四、結論
西門河大橋共17個吊裝段，采用無支架纜索吊裝施工法，成功地解決了懸拼節(jié)段多、風險大的施工難題，并通過嚴格的監(jiān)測和控制方法，拱肋成型好。該橋吊裝施工實踐顯示，無支架纜索吊裝適用于跨越深峽谷或深水區(qū)的大跨度拱橋的安裝施工，拱橋及材料運輸較為方便。但是，其缺點是需要設置主塔、主索、扣塔、扣索、地錨等。拱肋在空中對接精度較難控制，拱軸線型控制有一定的難度，分段越多，其工期和質量控制的難度就越大，施工費用就越高。
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