S241大运河桥系杆拱整体简支浮运安装施工工法

S241大运河桥系杆拱整体简支浮运安装施工工法
王余虎杨文宏
(丹阳市交通运输局)
摘要近年来，系杆拱桥以其跨度大、结构轻、造型美、材料省等优点，被广泛应用于公路工程。

该类桥型按现场施工条件分为陆上施工和水上施工：陆上施工可直接搭支架施
工拱肋及系杆；水上施工常采用在岸上拼装结束后，由浮吊进行安装。

当河上运输繁
忙，断航时间短，不允许浮吊安装的情况下，则可采用“简支浮运”整体安装。

现结
合S241大运河桥现场实际施工情况，介绍该施工工法。

关键词系杆拱桥简支浮运安装
1、工程概况
S241省道丹阳大泊至珥陵段大运河桥，跨越京杭大运河，桥位处河宽60m，本桥主桥为1×100m 钢管混凝土系杆拱，设计荷载为公路-I级，按一级公路标准设计，双幅桥布置，单幅桥宽16.55m，净宽12.75m。

京杭大运河为丹阳境内主航道，河道运输量大，在整个施工期间仍要保证京杭运河水域的正常通航。

因受通航要求影响，主桥系杆拱安装采用“简支浮运工艺”进行安装施工。

整个安装过程快速、安全、准确，减少了对航道的影响，取得了明显的社会效益。

2、工法特点
系杆拱桥自重通过四个拱脚传至运输小车，运输小车通过水平牵引将系杆桥拖上浮运平台，再运至河对岸，横移到桥位处，得到快速安装系杆拱桥的目的。

2.1、占用封航时间短
每单幅桥整体安装占用封航时间短，每次安装分系杆拱上浮运平台、系杆拱纵移过河、系杆拱下浮运平台三大步骤，基本可在3～4个小时完成过河安装。

2.2、安全性高
2.2.1、浮运平台可通过抽、注水量的方法调节高度，让运输小车安全上船。

2.2.2、浮运过河时，系杆拱与浮运平台纵向两点临时固结，避免平台纵向摆动。

2.2.3、浮运平台前后设置“八字锚”控制系杆拱轴线位置，让平台顺利到达对岸精确就位。

2.2.4、单幅桥两榀拱肋整体安装，既加快了安装进度，又为安装就位后系杆拱桥的整体安全性提供了有力保障。

2.3、不中断水上通航时间
因水上交通繁忙，系杆拱桥过河前将混凝土部分钢筋、模板在岸上安装完毕，无需水中搭设支架，减少水上施工作业量，避免水上通航中断。

3、工艺原理
系杆拱整体简支浮运安装工艺原理：系杆拱竖向重力通过拱脚传至浮运平台和岸上平台，系杆拱浮运过河时，一端拱脚与浮运平台临时固结，形成一个固定支点，另一端拱脚通过运输小车在岸上平台滚动前进，形成一个活动支点。

通过在河对岸施加水平力牵引浮运平台，使得系杆拱纵移过河。

整个拖拉安装过程中，系杆拱结构始终处于简支受力状态。

4、施工工艺流程及操作要点
4.1、施工工艺流程
4.2、系杆拱整体简支浮运安装施工示意图
浮船拖拉过河安装施工见下图（浮船支架平台的形式可根据施工现场的情况进行调整）。

4.2.1、系杆拱上浮运平台
4.2.2、系杆拱纵向浮运安装
4.2.3、系杆拱下浮运平台
4.3、操作要点
系杆拱简支浮运过河关键控制点有3处：第一、系杆拱上浮运平台；第二、系杆拱纵向浮运过河安装；第三、系杆拱下浮运平台。

4.3.1、水位变化
浮运安装因需要调整浮运平台标高使之与岸上平台对接，因此拖拉前必须搜集大量该水域相应时间段的水位数据，确保过河时水位的变化能满足浮运平台自身标高调整的要求。

4.3.2、整体性
单幅桥两榀拱肋钢管在陆上拼装完毕后，及时将两榀拱肋用风撑焊接形成空间整体结构，并在系杆部位安装5个临时中横梁（分别处于系杆拱两端拱脚、1/2点、1/4点和3/4点），2道水平剪刀撑，3道垂直剪刀撑，避免牵引过河过程中，两榀系杆拱错位变形。

4.3.3、同步性
系杆拱桥在浮运过河时，河对岸施加的牵引力需均匀同步，并时刻检查系杆拱在岸上平台的前进距离，确保同步前进，避免两榀拱肋产生较大扭矩。

4.3.4、简支受力
系杆拱上、下浮运平台时，调整浮运平台压水量，使浮运平台外侧略高于内侧接头位置呈上翘形态，确保上、下浮运平台过程中临时钢栈桥（浮运平台）始终简支受力。

4.3.5、重量置换
系杆拱在上、下浮运平台过程中，浮运平台所受荷载相应发生变化，为确保浮运平台平稳、无
倾覆，需对平台内压水量进行调整，通过抽注水置换浮运平台荷载变化量。

4.3.6、系杆拱与浮运平台临时固结
系杆拱纵向浮运过河前，系杆拱与浮运平台之间纵向两点临时固结，使之形成一个整体，避免在纵移时系杆拱与浮运平台发生相对位移，也同时避免船舶纵向摆动，防止平台失稳、倾覆。

系杆拱与浮运平台临时固结示意图
4.3.7、控制系杆拱纵向偏位
系杆拱纵向浮运过河时，因受牵引力、水流、风力等外在因素的影响，系杆拱轴线始终处于变化状态，为控制轴线偏位，通过两岸“八字锚”不停校正系杆拱轴线位置，使之始终保持在准确位置左右，直至浮运过河结束。

5、质量控制
5.1、浮运平台质量控制标准
系杆拱浮运过河牵引设备示意图
5.2、牵引系统质量要求
5.2.1、主牵引力大小按小车承重0.2倍考虑。

5.2.2、卷扬机地锚需设置牢靠，且地锚所受允许拉拔力应大于牵引力（30t）。

5.2.3、浮运平台满足水位变化要求。

5.3、质量保证措施
5.3.1、浮运平台纵移过河前先进行压注水及试拖拉试验，观测浮运平台最大承载能力，检验施工机具工作性能，明确人员分工。

5.3.2、系杆拱上下浮运平台时，安排专人观测平台内抽水或注水置换量，力求与浮运平台荷载变化量一致。

5.3.3、系杆拱上浮运平台后，立即将系杆拱与浮运平台临时固结，防止浮运平台拖拉过程中前倾或后翘。

5.3.4、实时观测系杆拱前进时轴线偏位，并及时调整对正。

6、安全措施
6.1、系杆拱简支浮运过河施工前应制定严密的安全保证措施。

召开施工动员会，对各级人员进行安全技术交底，交待清楚各部位施工及观测人员的安全注意事项。

6.2、确定施工水域，与港航部门联手设立航标，尽量少占通行航道，减少对京杭大运河航道
的干扰，确保水上航行安全和畅通。

6.3、水上作业人员必须戴好安全帽，穿好救生衣。

水上作业的施工船舶，要悬挂慢车信号旗，夜间挂灯显示。

6.4、遇风力过大，不能保证安全时，应停止水上作业，必要时将船转移至避风锚地。

6.5、现场配备救生船，救生圈及时抢救落水人员。

6.6、纵移过河安装时，设置指挥区域，并派专人巡查，严禁无关人员进入现场。

6.7、纵移过河安装过程中，安排机电人员待命，随时检修机械故障。

7、结论
本工法较好地解决了在短暂封航的条件下，水上安装大吨位系杆拱桥的施工问题，与浮吊安装法相比，封航时间短、安全性高、有很强的实用价值。

7.1、封航时间短
浮吊法安装时，每榀拱肋需封航一次，且在后续风撑施工时仍需封闭航道。

本工法则可一次性拖拉两榀系杆拱拼过河安装，且风撑等后续施工已在岸上施工，从而减少封航时间，降低对航道的影响。

7.2、安全性高
7.2.1、简支浮运法将系杆拱自重传于拱脚浮运平台及岸上平台，结构受力简单明了，且在拖拉过程中系杆拱与浮运平台临时连接形成整体，整体稳定性好，抗倾覆能力强，比起浮吊安装法具有较高的稳定性及安全性。

7.2.2、本工艺整体浮运安装系杆拱，将系杆拱连接风撑在岸上施工完毕，从而减少了浮吊法在水上风撑施工的工序，减少了水上施工工作量，降低了施工风险。

7.3、综合效益优
简支浮运法需搭设较长的纵横移平台及水上平台，需要较多材料，且占用时间长，安装费用远大于浮吊法，但因封航时间短，简化了水上作业施工，加快了施工进度，从而比浮吊法有更高的综合效益。