超寬鋼箱梁斜拉橋拱塔安裝施工工法

超寬鋼箱梁拱塔斜拉橋拱塔安裝施工工法1前言隨著鋼鐵冶煉技術的迅速發(fā)展，人類采用鋼結構材料的應用領域日益廣泛，不斷出現(xiàn)在工業(yè)與民用建筑物當中，因而產(chǎn)生了一些大跨度、超高的大型空間體系，此大型構件需做分割、拼裝處理方可完成施工任務。我項目部針對超高、加寬且存在異形的鋼拱塔斜拉橋的拱塔施工控制，形成了一套完整的安裝工法。2工法特點2.1超寬、大跨度鋼箱梁底部做好合理支撐，減小局部因長時間受壓易產(chǎn)生的塑性變形；2.2吊裝設備單一的采用租賃常規(guī)輪胎式吊車，拼裝采用復制單一的方法進行，易于人員操作，大大減小了未知危險源；2.3采用對稱安裝連接，中間采用桁架做臨時支撐，節(jié)段間連接采用加勁板硬性連接，所有臨時穩(wěn)固構件均為可回收利用資源；2.4拱塔采用分段式現(xiàn)場安裝，節(jié)約了因板單元拼裝的大量時間，減少了因豎轉產(chǎn)生的巨額成本，采用傳統(tǒng)定位測量調(diào)整，最大化提升構件安裝誤差，合理使用安排現(xiàn)場人員，最大化節(jié)約各項成本；2.5焊接工藝采用CO2氣保焊與陶瓷襯墊單面焊接雙面成型技術相結合的焊接方式，最大限度的減小焊接工作量和施工成本。3適用范圍跨度大、超高、塔體截面尺寸較小且對稱分部，分節(jié)到場安裝的超寬、大跨度鋼箱拱塔斜拉橋拱塔安裝。4工藝原理4.1分段優(yōu)化：拱塔制作過程中，已經(jīng)考慮到運輸、吊裝等因素，對拱塔進行了分段優(yōu)化。4.2箱梁主體鋼結構已經(jīng)完成，橋梁臨時便道已經(jīng)修通，已經(jīng)具備上橋施工作業(yè)的條件。4.3拱塔節(jié)段吊裝橋面承載驗算4.3.1拱塔分節(jié)情況分析4.3.2安裝用吊車性能參數(shù)分析包括：吊車型號、大額定起重量、最小額定工作幅度、轉臺尾部回轉半徑（平衡重）、支腿距離、起升高度、整機自重（行駛狀態(tài)）、工作時需要最大配重。4.3.3主橋橋面系結構分析4.3.4確定吊車定位，畫出吊車站位與拱塔底部位置圖4.3.5安裝拱塔節(jié)段對橋面作用力4.3.5.1約定條件按照安裝最大節(jié)段時，安裝最大幅度驗算吊車支腿最大支撐力。由于全伸腿360°作業(yè)，吊車支腿受力計算比較復雜，假定吊裝最大節(jié)段時，吊車自重及吊物重由兩個支腿全部承受（支撐力偏大）來驗算。4.3.5.2橋面板應力計變形驗算4.4橋下支撐驗算假定橋梁只作為傳力機構，吊車支腿的荷載全部由下部支撐承載。按照吊車一個支腿對應下部一個支撐驗算。4.5纜風繩風荷載計算根據(jù)《建筑荷載規(guī)范》GB50009-2001及《建筑施工手冊》查的適中各取值標準：風荷載標準值ｗｋ＝βｚ×μｓ×μｚ×ｗ０（4.5-1）式中：ｗｋ——風荷載標準值(KN/ｍ２)；ｗ０——基本風壓(KN/ｍ２)μｚ——風壓高度變化系數(shù)μｓ——風荷載體型系數(shù)βｚ——ｚ高度處的風振系數(shù)5工藝流程5.1工藝流程圖5.2主要工序具體施工工序安排：5.2.1施工準備階段5.2.1.1拱塔橫向投影橋面測量放線，并標識于橋面5.2.1.2拱塔縱向節(jié)段（設計值）上口底邊投影橋面測量放線，并標識于橋面5.2.1.3標識縱橫線交差點5.2.2分節(jié)吊裝和安裝階段5.2.2.1分節(jié)進場就位、檢查合格、待吊裝5.2.2.2超重機進場就位、調(diào)試、待起吊5.2.2.3吊裝北側，就位、找正、檢查合格5.2.2.4接口處焊接、焊接過程中動態(tài)檢測點位5.2.2.5全部焊接完成，檢查合格后，吊車卸載，脫離工件5.2.2.6吊裝南側，就位、找正、檢查合格5.2.2.7接口處焊接、焊接過程中動態(tài)檢測點位5.2.2.8全部焊接完成，檢查合格后，吊車卸載，脫離工件5.2.3臨時穩(wěn)固5.2.3.1安裝東西向纜繩5.2.3.2安裝南北向支撐5.2.4安裝上、下人行通道，焊接平臺5.2.4.1安裝上、下人通道，用腳手架搭設5.2.4.2用腳手架搭設焊接平臺5.3主要技術措施5.3.1節(jié)段吊點設置。為確保吊裝安全、穩(wěn)定，對位準確，各段設置4處吊點，工件弧度明顯的，在工件頂端弧度內(nèi)側設置兩處吊點，弧度外側1/3處設置兩處吊點，確保了工件平穩(wěn)起吊。5.3.2拱塔分段參數(shù)設置表5.3.2拱塔節(jié)段規(guī)格如下序號名稱編號規(guī)格(m)數(shù)量單重（t）總重（t）備注1第一節(jié)GT-12.56*111226.653.2下口寬3m2第二節(jié)GT-22.56*122227.5553第三節(jié)GT-32.56*111225504第四節(jié)GT-42.56*6..59213265第五節(jié)GT-52.56*5..53110.310.3圖5.3.2.2拱塔分節(jié)結構圖5.3.2兩節(jié)段間的對接方法。上節(jié)段下口四個面內(nèi)側各設置一塊引道板，下節(jié)段上口四個面內(nèi)側相應位置設置四塊定位板。工件吊裝下移過程中，引道板先接觸下部工件，使之成為線接觸，方便快速就位。當四個面的引道板都進入下部工件后，工件下移全部接觸下部工件定位板后，測量檢測。5.3.3測量調(diào)整方法1、粗略定位在準備工作期間，根據(jù)加工節(jié)段尺寸，每節(jié)段的上口底邊，根據(jù)圖紙設計位置，測量放線在橋面上，并用紅線標識清楚。拱塔橫向投影到橋面的兩條線，測量放線在橋面上，并用紅線標識清楚。兩條線的交差點就是找正工件的基準點，當測量安裝工件的上口底邊的兩個交匯點與橋面板上相應的交差點重合時，說明工件已經(jīng)找正，粗了定位采用3mm粗鋼絲繩吊8Kg錘球進行。圖5.3.3-1粗略測量定位2、精確定位粗略定位完成之后，用加勁板進行初步連接，待連接完畢后用全站儀結合小棱鏡進行現(xiàn)場實際測量，明確細部調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)，現(xiàn)場根據(jù)數(shù)據(jù)進行微調(diào)處理。進行微調(diào)時，首先將調(diào)整側加勁板拆除，兩節(jié)拱塔接縫上下各30cm處焊接定位鋼板以便放置千斤頂，接縫上下10cm處彈墨線作為基準線，根據(jù)上口偏移尺寸，應用杠桿比例原理計算下口調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)，用千斤頂頂起邊頂邊用鋼尺測量兩條基準線間距離，直到達到要求數(shù)據(jù)，再次用全站儀進行測量，如此循環(huán)直到達到精度要求即可。圖5.3.3-2精確測量定位圖5.3.3-3微調(diào)示意圖5.3.4焊接措施防止焊接工件變形過大，造成就位誤差過大無法調(diào)整的情況發(fā)生，采取定位焊接、箱體內(nèi)的加強肋、兩面對稱焊接、打底，清根，填縫，蓋面。圖5.3.4-1定位焊接單面焊接雙面成型技術中，陶瓷襯墊作為陶瓷材料，在實芯或者藥芯焊絲CO2氣體保護焊中應用最為廣泛,陶瓷襯墊成分如下表，形狀如圖：其成形槽寬度為10mm，深度為0.8～1.0mm。陶瓷襯墊底部中央劃有一條紅線，便于粘貼時與焊縫找正對中。陶瓷塊兩側的鋁箔上沿襯墊長度方向分布一些小孔，以便焊接時排氣，使用前經(jīng)150℃左右烘焙1～1.5h，隨烘隨用。圖5.3.4-1陶瓷襯墊形式圖5.3.4-2陶瓷襯墊現(xiàn)場應用二氧化碳氣體保護焊是以二氧化碳氣為保護氣體，進行焊接的方法。在應用方面操作簡單，適合自動焊和全方位焊接。在焊接時不能有風，適合室內(nèi)作業(yè)，由于二氧化碳氣體易生產(chǎn)，成本低，廣泛應用于各大小企業(yè)。二氧化碳氣體保護電弧焊（簡稱CO2焊）的保護氣體是二氧化碳，有時采用CO2+O2的混合氣體。由于二氧化碳氣體的熱物理性能的特殊影響，使用常規(guī)焊接電源時，焊絲端頭熔化金屬不可能形成平衡的軸向自由過渡，通常需要采用短路和熔滴縮頸爆斷、因此，與MIG焊自由過渡相比，飛濺較多。但如采用優(yōu)質焊機，參數(shù)選擇合適，可以得到很穩(wěn)定的焊接過程，使飛濺降低到最小的程度。由于所用保護氣體價格低廉，采用短路過渡焊接時，焊縫成形良好，加上使用含脫氧劑的焊絲，可以使得內(nèi)部缺陷少、質量較好、焊后變形較小、焊接成本低、生產(chǎn)效率高、焊縫抗裂性能高。5.4臨時支撐及施工平臺腳手架搭設第一節(jié)拼裝完后臨時用桁架支撐頂部，以增強拱塔的穩(wěn)定性，然后拱塔周圍，在組裝前先搭設桁架支撐架，組裝第一節(jié)后，上口用桁架連接好，每一節(jié)順橋向單側單面有兩個纜風繩固定。固定好后，拱塔第一節(jié)周圍范圍內(nèi)搭設鋼管架，用作上人操作，高度為節(jié)高。其他幾節(jié)，依次循環(huán)操作，每三米高腳手架與拱塔進行連接，支架內(nèi)搭設上人行通道，第四節(jié)施工完成后，頂端設置掛籃以便進行第五節(jié)的施工。5.4.1拱塔對稱連接：采用桁架連接，桁架弦桿采用φ140*8鋼管，腹桿采用φ68*6鋼管，焊接而成。桁架通過耳板與拱塔連接，連接銷采用45#熱處理φ40*120。桁架構造圖如下：5.4.2拱塔周圍的操作平臺：操作平臺采用φ48*3.5扣件雙排腳手架，立桿橫向間距0.9～1.2m，縱向間距1.5m，步距1.5m。扣件腳手架的搭設要符合《建筑施工扣件式腳手架安全技術規(guī)范》。5.4.3拱塔纜風繩：每節(jié)設4個纜風繩，加以固定，纜風繩采用￠12mm鋼絲繩。如下圖所示：5.5合攏段施工第四節(jié)施工完畢后，在頂端設置掛籃作為施工平臺，以便進行邊口的打磨及陶瓷襯墊的粘貼。掛籃施工完畢后，根據(jù)頂面高程基準點，用水平尺對第四節(jié)上口順橋向兩邊彈出水平基準線，做水平差值比較，現(xiàn)場量測數(shù)據(jù)；同樣用水平尺對合攏段兩邊順橋向彈出水平基準線，測量現(xiàn)場水平差值數(shù)據(jù)，綜合合攏段下口及第四節(jié)上口數(shù)據(jù)，對接觸邊進行打磨處理，待準備完畢后同其他節(jié)段施工方法，進行現(xiàn)場吊裝調(diào)整工作。6材料與設備6.1主要吊裝施工設備表6-1主要吊裝施工設備序號名稱規(guī)格型號單位數(shù)量備注1QY130汽車車起重機XZJ55599J1300K臺1起吊2CO2氣體保護護焊機NBC—5000臺8焊接3電霧刨臺1清根4噴涂機臺1防腐噴涂5火焰切割機具套46全站儀臺1測量7打磨機具套88卸扣許用負載60tt個10吊環(huán)9卸扣許用負載30tt個72纜風繩用10開式螺旋扣許用負載30tt個36纜風繩用11鋼絲繩6*19-144-15770米240纜風繩12鋼絲繩6*61-444-17000米32吊裝繩13繩夾Y-15個216纜風繩用6.2、主要檢測設備6-2、主要檢測設備序號名稱規(guī)格型號單位數(shù)量備注1磁粉探傷儀CYD-50000多用型型臺22超聲波探傷儀JUT600臺23X射線探傷機便攜式臺27質量控制參照上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司《呂梁新城緯三十三路橋施工圖》，并根據(jù)國家現(xiàn)行的相關標準、規(guī)范及行業(yè)標準。表7-1鋼索塔安裝質量標準項目規(guī)定值或允許偏偏差頂面高程（mmm）±2.0n;且不不大于200總體垂直偏差（mmm）順橋向H/4000橫橋向H/4000對接口板錯邊量量（mm）≤2塔柱中心距（接接頭部位）（mmm）±4.0階段軸線相對塔塔柱軸線的的偏差（mmm）順橋向2h/10000橫橋向兩塔柱橫梁中心心處高程的的相對差（mmm）4端面金屬接觸率率（%）壁板符合設計要求腹板符合設計要求加勁板符合設計要求斜拉鎖錨固點高高程（mmm）±10注：n為節(jié)段總數(shù)；H為索塔總高度；h為階段高度。表7-2焊縫外觀檢查質量標準項目簡圖質量要要求（mmm）氣孔橫向對接焊縫不容許縱向對接焊縫主主要角焊縫縫直徑小于1.00每米不多于3個個，間距不不小于200，但焊縫端端部10毫米之內(nèi)不不允許其他焊縫直徑小于1.55咬邊受拉桿件橫向對對接焊縫及及豎加勁肋肋角焊縫（腹腹板側受拉拉區(qū)）不容許受壓桿件橫向對對接焊縫及及豎加勁肋肋角焊縫（腹腹板側受壓壓區(qū)）Δ≤0.3縱向對接及主要要角焊縫Δ≤0.5其他焊縫Δ≤1.0焊腳尺寸主要角焊縫其他焊縫①焊波角焊縫任意25mm范范圍內(nèi)高低差△≤2..0余高對接焊縫焊縫寬b＜122時，△≤3.012＜b≤255時，△≤4.0b＞25時，△≤44b/255余高鏟磨后表面面橫向對接焊縫不高于母材0..5不低于母材0..3粗糙度Ra500注：手工角焊縫全長10%區(qū)段內(nèi)允許.表7-3焊縫超聲波探傷內(nèi)部質量等級項目質量等級適用范圍對接焊縫I主要桿件受拉橫橫向對接焊焊縫II主要桿件受壓橫橫向對接焊焊縫、縱向向對接焊縫縫角焊縫III主要角焊接表7-4焊焊縫超聲波波探傷范圍圍和檢驗等等級（mmm）焊縫質量級別探傷比例探傷部位板厚檢驗等級I、II級橫向對接接焊縫100%全長10～45B＞46～56B（雙面雙側）II級縱向對接接焊縫100%焊縫兩端各1000010～46B＞46～56B（雙面雙側）II級角焊縫100%兩端螺栓孔部位位并延長5500，板板梁主梁及及縱、橫梁梁跨中加探探1000010～46B＞46～56B（雙面單側）8安全措施8.1做好班前安安全技術交交底8.2進入施工工現(xiàn)場的所所有施工人人員，必須戴安安全帽，進行高出出作業(yè)人員員，必須穿防防滑鞋、戴戴安全帶，安安全帶掛在在安全的骨骨架上，必須一切切行動聽指指揮，發(fā)現(xiàn)有違違規(guī)者，應應制止；8.3起重機械械操作員必必須持證上上崗操作，起重機械械必須處于于完好狀態(tài)態(tài)，嚴禁帶帶“病”作作業(yè)；8.4起吊前前必須檢查查周邊作業(yè)業(yè)范圍內(nèi)，有有無妨礙超超重機械回回轉及行走走的障礙物物，起吊過過程中，現(xiàn)現(xiàn)場所有人人員必須遠遠離起吊設設備作業(yè)范范圍；8.5起重作作業(yè)過程中中做到起吊吊重量不明明不吊，重重心位置不不明不吊，掛掛裝不牢不不吊，視線線不明不吊吊，指揮手手示不清不不吊；8.6操作員員必須按照照指揮人員員的旗語、手手勢或哨聲聲進行操作作，若指揮揮員信號不不清或將引引起事故時時，操作員員可拒絕執(zhí)執(zhí)行，并應應立即通知知指揮人員員。但對有有關人員發(fā)發(fā)出的危險險信號均應應聽從；8.7風力大大于6級、濃霧天氣，夜間停止吊裝及高空作業(yè)；8.8腳手架架必須符合合安全要求求，平臺跳跳板必須與與腳手架捆捆綁牢固，跳跳板盡量不不要出現(xiàn)懸懸挑的現(xiàn)象象，若需要要時，必須須按設計要要求或規(guī)定定的標準搭搭設跳板，發(fā)發(fā)現(xiàn)有不符符合要求時時，應立即即整改直至至滿足要求求為止，否否則不準進進入下一道道工序；8.9設置防墜落落安全網(wǎng)，拱拱塔四周設設置安全區(qū)區(qū)域，做好好圍欄，防防止墜物傷傷人；工件全部焊接完完成，經(jīng)檢檢測合格后后，方可摘摘除吊鉤。因違反安全管理理規(guī)定，造造成人員受受傷或死亡亡，必須視視情節(jié)嚴重重程度嚴厲厲處罰。9環(huán)保措施9.1嚴格遵遵守《中華華人民共和和國水土保保持法》、《中中華人民共共和國水土土保持法實實施條例》及及地方政府府有關法律律、條例。9.2環(huán)保目目標：堅持持做到“少少破環(huán)、多多保護，少少擾動、多多防護，少少污染、多多防治”；；對破壞部部分采取工工程措施最最大限度地地恢復，使使環(huán)境保護護監(jiān)控項目目與監(jiān)控結結果達到設設計文件及及有關規(guī)定定。9.3在施工工過程中，采采取有效措措施，保護護周圍生態(tài)態(tài)環(huán)境；設設備、鋼材材等必須按按規(guī)定整齊齊擺放或入入庫。廢料料進行及時時排運，暫暫時不能排排運的廢料料要整齊堆堆放，進行行必要的圍圍擋或覆蓋蓋。9.4電焊機機及打磨設設備等選用用符合國家家標準的低低噪音設備備，降低噪噪音污染；；9.5環(huán)保方針針：以人為為本，遵紀紀守法，節(jié)節(jié)能降耗，預預防污染，持持續(xù)改進，造造福人類。10效益分析析10.1主要工工序時效情情況吊裝準備需要11-2h吊裝過程需要11h定位調(diào)整需要11h臨時穩(wěn)固需要22h永久焊接需要88h施工平臺腳手架架搭設100h10.2實際生生產(chǎn)效率現(xiàn)現(xiàn)場實際到到位人員227人，其中管管理人員55人，后勤勤人員2人人，生產(chǎn)工工人20人人。每每節(jié)安裝時時間用時11.5d，本本橋拱塔共共計分5節(jié)進行拼拼裝，實際際用時244d，其中中雨天111d，受下下雨影響工工期共計113d，實實際施工安安裝時間為為11d。拱拱塔合計安安裝效率為為40m**2/111d=7,,27m//d10.3方案案綜合效益益對比采采用豎轉安安裝雖然工工期較短，節(jié)節(jié)省搭設腳腳手架的44天時間，但但是建設起起重設備基基礎需提前前至少100天做出準準備，長時時間占用租租賃場地，起重設備備的租賃費費用、轉軸軸的成本及及安裝費用用等各項費費用較高，安安裝精度高高及技術要求求較高；采采用板單元元分割后現(xiàn)現(xiàn)場拼裝等等于同等條條件下增加加3倍焊接接工作量，施施工延長33倍