拱肋吊装施工工法教材

贝雷梁-钢管支架拱肋吊装施工工法
中天路桥有限公司
山洪波袁兆巍
1 前言
钢管混凝土拱桥是近年来新兴的桥型,它具有结构跨度大,施工方便,周期较短,外形美观等特点。

钢管混凝土拱桥是将钢管内填充混凝土，由于钢管的径向约束而限制受压混凝土的膨胀，使混凝土处于三向受压状态，从而显著提高混凝土的抗压强度。

同时钢管兼有纵向主筋和横向套箍的作用，同时可作为施工模板，方便混凝土浇筑，施工过程中，钢管可作为劲性承重骨架，其焊接工作简单，吊装重量轻，从而能简化施工工艺，缩短施工工期。

目前我国在在钢管混凝土拱桥施工时，主要采取以下几种方法：无支架缆索吊装法；转体施工法；搭支架施工法以及多种方法综合应用的施工方法。

环太湖公路及环湖沿路大堤加固工程大钱港大桥桥跨布置为4×25＋118.6＋3×25＋3×25m，桥宽24.5m，主桥118.6m为钢管混凝土系杆拱桥；引桥为25m 跨径预应力混凝土等截面现浇连续箱梁。

其中主跨为钢管混凝土拱，横向设置2片拱肋，计算跨径115m，矢跨比1/5，矢高23m，。

拱轴线方程为y=（4x/5L）(L-x)，拱肋截面采用哑铃型，两拱间设改良x型风撑5道。

在拱肋和风撑吊装过程中，采用贝雷梁-钢管支架拱肋吊装施工工法，确保了工程质量和安全生产，取得较好的社会效益和经济效益，项目部技术人员通过总结形成本工法。

大钱港大桥效果图
2 工法特点
2.1 无须进行地基处理，施工方便。

2.2 无须大型的起吊设备，降低工期，节约成本。

2.3 对拱肋的标高和平面位置的调整比较方便，能很好控制拱轴线型。

2.4 通过搭设支架平台，方便工人进行焊接工作，保障焊接质量。

2.5 支架可用来做后续防护处理、景观装饰等平台，减少了后续投入。

3 适用范围
本工法适用于公路、市政、铁路等工程下承式钢管混凝土拱桥的施工，适宜于可采取先梁后拱施工顺序的拱桥。

4 工艺原理
拱肋拼装支架采用贝雷架辅以钢管架，按照拱肋就位后的大致位置，在系梁及横梁组成的框架体系上进行放样，支架体系的标高、宽度须满足拱肋安装需要，支架的强度、刚度、稳定性满足规范要求。

支架体系具体如下：
支架采用贝雷架双排竖向支撑，每层贝雷架支架通过U形扣连接，确保稳定性，具体结构如下图：
图4.1 贝雷架结构图
支架搭设在系梁的顶部，通过在横梁上方搭设工字钢支撑贝雷架，并在贝雷架上搭设缆风绳，确保支架在施工中的稳定性。

图4.2 贝雷架支撑
双排贝雷支架体系本身稳定性较好，为抵抗拱肋安装时对支架产生的水平推力，顺桥向采用钢管支架搭设平台，横桥向用贝雷架设置连接系（支架每4层贝雷架设置横向支撑），并采取在支架上设置风缆的办法，确保支架体系的稳定，具体结构如下图：
图4.3 贝雷支架横向连接
为确保施工安全，所有临边位置设置栏杆围护，张挂安全网。

5 施工工艺流程及操作要点
5.1拱肋吊装施工工艺流程图
拱肋吊装前 准备工作
放大样
（高程、里程、中心轴线）
拱肋吊装坐标
控制点设定
拱肋分段吊装 支撑架搭设
复核拱脚 安装位置
吊装
组对就位
安装
焊缝焊接
安装焊缝
无损检测
安装
焊缝打磨
现场防腐
（表面处理、面漆）
5.2 操作要点
5.2.1 吊装拱段前准备
（1）复测拱脚段的安装控制数据，修正偏差。

（2）复测主桥中心线，里程点，修正偏差。

（3）拱脚段管口下缘，一侧缘焊上靠板。

图5.2.1 靠板示意图
（4）检测与标记控制点
对加工拱肋段和拱座尺寸进行质量检查，对于拱肋端接头要用样板校验，要在拱肋的两端头标出中线；对拱脚的轴线位置、标高、坡度、预埋件位置和钢管拱定位轴线等进行检查、复核。

根据相关资料，选定吊装控制点。

同时，在拱肋上做好如下标记：
a）上下管口用墨斗弹出竖直方向上的钢管轴线，做为吊装复核轴线偏差用；
b）标记吊装控制点对应下拱肋下管壁的点位，做为左右水平方向上、前后线路方向上、对应点的高程差复核用；
c）标记拱管上拱肋顶端轴线点在下拱肋竖直方向上的投影点，做为拱肋仰角复核用。

（5）了解熟悉准确的拱肋尺寸及重量数据，根据吊机的各项技术性能参数，确定吊机的类型和吨位。

经研究相关吊机性能参数，确定拱肋吊装时采用标载起重能力130吨浮吊配用56.8m起重臂单侧吊装，按钢管节段最大重量中拱肋左-2、右-2节段重量为28吨考虑，吊机起重臂仰角520时工作半径幅度为35m伸出船头29.5m，船出水面高度46m，浮吊在一侧移动即能满足现场吊装条件及钢管拱重量要求。

（6）吊装前要确定汽车吊和浮吊的吊点，并进行试吊，做好试吊记录，吊装无误方可进行正式吊装。

（7）组织专职的起重班子，并在指挥、作业、安全、质量、监护等各工作环节都能配备称职的人员。

5.2.2吊装主拱段
1）两岸对称吊装，从拱脚到拱顶依次进行。

吊装时，浮吊就位在预定水域上，并采用定位措施。

当起重臂移动至拱肋上方，由起重工将拱肋与吊钩上的吊绳绑扎牢固。

绑扎方式为捆绑式，吊点位置要与设计吊点位置相一致。

吊起拱肋并保持水平，再将拱肋沿纵向缓缓吊运至拱肋临时托架上。

通过调整吊机起重索和牵引绳，使拱肋两端按设计位置放置于拱肋支架上。

2）当拱段初步吊装到位后，让管段的下口下缘与侧缘紧贴靠板，调节两管口。

基本到位后调整上管口。

3）上管用两只千斤顶调节高程（微调），左右用缆绳调整轴线使拱轴线俯视投影与设计位置吻合。

如下图所示：
图5.2.2 -1 拱肋标高微调措施示意图
4）边拉与调节同时进行，调节到检测点的高程，里程到位，拱轴线俯视投影与设计位置重合。

压下端口组装缝，焊定位焊。

上端口用型钢与支撑架固定，锁定缆绳。

图5.2.2 -2 拱肋接口焊接定位图
以上吊装、标高控制、里程控制、拱轴线控制等均用全站仪全程监测，确保
拱肋手拉葫芦缆绳定位工装贝雷片
千斤顶
满足设计要求。

5）用如上方法依次吊装其他段。

本桥拱肋根据制作、运输、安装综合考虑，不算拱脚预埋段，分成5段，根据对称安装的原则，合拢段为中段。

合拢段是钢管拱形成的关键，是结构体系转换的工序，起到调整全拱各单元体焊接收缩、热膨胀、线型等重要作用，因此，这个过程必须准确采集数据，保证一次成功。

首先对环境温度进行连续测量，取得至少48小时的数据，确定合拢的最佳时间，本桥的合拢温度为20℃，工期安排合拢在10月份，决定在无阳光直照时合拢，同时，测量适当间隙量切割下料，一次切出坡口打磨合格，每根管口的测点不少于8个，以保证准确。

考虑合拢的对称性，两条拱肋必须连续完成，并及时安装风撑，以免温度变化时造成单侧拱肋偏移。

根据合拢操作时间，确定一次合拢两条拱肋，即派专人观测温度变化，待气温降至合拢温度时，马上开始作业，操作过程应平稳进行，不可操之过急。

一个合拢段就位固定好后，吊机马上移走吊第二个拱肋，第一个合拢段马上开始修口，固定点焊。

两条拱肋全部合拢后，每个接口两个电焊工，四个接口同时开始对称连续作业，直到全部焊完。

之后，测量标高与安装轴线进行核对，安装横、斜撑，达到良好效果。

6）焊接：现场安装缝的焊接采用全位置单面焊双面成型的工艺，从拱顶到拱底顺序，用4分对称焊、二人对称焊接。

按I级要求施焊。

焊接电流要根据不同的焊接位置随时调整。

焊接环境要符合以下要求：
a）风速超过8m/s时，停止焊接。

b) 焊接作业区相对湿度低于90%。

7）检验：焊接按I级要求进行外观检查及内部检验，内部进行100%的超声波探伤。

几何尺寸检验：
a)轴线偏位：≤L/6000
b)拱圈高程：±L/3000
c)对称点高差：≤L/3000
检验合格后填写检查记录表。

5.2.3风撑安装
1）因风撑体积较大，按照设计每个风撑分为5段进行吊装。

2）按先上后下的顺序依次进行。

每根风撑吊进后先用靠板连接，组装定位焊，焊好后脱钩。

3）风撑安装采用钢管（直径63cm）作为支撑，钢管支撑在贝雷架上，贝
雷架搭在横梁上（贝雷片两端与水下支架的贝雷片之间通过钢筋焊接连接）
具体结构如下面两张图所示：
图5.2.3 风撑安装支架示意图
2）上风撑头加劲板。

3）全部撑杆吊装固定完成后，焊接。

4）焊接接头按II级焊缝要求焊接角焊缝。

5）焊后清除焊渣。

6）按II级焊缝要求进行外观检验与100%超声波检验。

5.2.5防腐
1）表面处理：工地安装焊缝部位及其他安装受损部位清理至ST3.0级，补涂底漆、封闭漆、中间漆。

2）喷涂聚氨脂面漆二道，每道40um。

5.2.6 劳动力情况
表5.2.6 .1主要管理、施工人员
序号人员名称人数备注
1 现场施工负责人
2 现场调度、安排
2 安全负责人2人现场安全负责
3 测量组4人现场测量放样
4 质检组2人现场质量检查
5 起吊组12人现场起吊
6 安装组8人拱肋安装
7 铆焊组8人拱肋焊接
8 杂工组9人辅助工作
6 材料与设备
表6-1 主要施工机具和设备
序号设备名称规格型号数量用途
1 浮吊130T 1台吊装拱肋
2 汽车吊25TL 1台辅助作业用
3 大型平板车1辆运输钢管拱用
4 吊索具钢绳4付吊装拱肋
5 路基板8块铺垫地面
6 电焊机500 12台拱肋焊接
7 装载机ZL-50 1台辅助作业用
7 质量控制
7.1 本工法执行的规范标准
《公路桥涵施工技术规范》(JTG T F50-2011)
《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80/1—2004）
《钢结构施工质量验收规范》（GB50205—2001）
《钢焊缝超声波探伤方法和探伤结果分级》（GB11345—89）
《金属熔化焊焊接接头射线照相》（GB/T3323—2005）
《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》（GB8923—88）
7.2 关键部位、关键工序的质量要求
7.2.1 材料质量要求：
主桥拱肋、风撑钢管采用符合《碳素结构钢》（GB/T 700-2006）、《低合金高强度结构钢》（GB1591-1994）等规范要求的Q345D钢；其余附属构件采用符合《碳素结构钢》（GB/T 700-2006）标准的Q235B钢。

7.2.2 焊缝质量要求：
（1）焊缝工艺：
拱肋钢管及风撑主要焊缝均要求采用全熔透焊缝工艺进行操作，若熔透确有
困难，可开坡口焊接，坡口形式及尺寸应依照《GB/T985.1—2008》的要求处理，焊缝尺寸必须满足规范要求。

（2）焊缝外观检测：
焊接完毕，所有焊缝必须进行外观检查，不得有裂纹、未熔合、夹渣、未填满弧坑和超出下表规定的缺陷。

焊缝外观质量标准
项目质量要求
气孔横向对接焊缝不容许
纵向对接焊缝不容许
其他焊缝直径小于1.0 每米不多余3个，间距不小于20
咬边横向对接焊缝不容许纵向对接焊缝不容许主要角焊缝不容许其他焊缝≤0.3
焊脚尺寸主要角焊缝K0+1.5其他焊缝K-0.5+1.5
焊波角焊缝任意25mm范围内高低差≤1.5
余高对接焊缝焊缝宽度 b＜12 ≤2.0 12＜b≤25 ≤3.0
b＞25 ≤3b/25
余高铲
磨后表面对接焊缝
不高于母材0.5
不低于母材0.3
粗糙度Ra50
（3）焊缝超声波检测：
所有焊缝要求进行100%超声波探伤，内部质量分级应符合下表规定。

其他技术要求可按现行《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》（GB11345）执行。

焊缝超声波探伤内部质量等级
项目质量等级
横向对接焊缝一级（GB50205—2001）
纵向对接焊缝一级（GB50205—2001）
主要角焊缝一级（GB50205—2001）
其他角焊缝二级（GB50205—2001）
（4）焊缝射线探伤
所有对接焊缝除超声波探伤外，尚须用射线抽探其数量的20%，探伤范围为焊缝两端各250~300mm，焊缝长度大于1200mm，中部加探250~300mm。

当发现裂纹或较多其他缺陷时，应扩大该条焊缝探伤范围，必要时可延长至全长。

进行射线探伤的焊缝，当发现超标缺陷时应加倍检验。

7.2.3 拱肋安装精度要求：
拱肋钢管要求线形圆顺，无弯折。

（1）在拱肋吊装施工过程中重视测量工作，选派技术水平高、操作熟练的技术人员组成强干的队伍，装配全站仪、精密水准仪等先进的测量仪器，以便充分地保证测量放样控制精度。

认真做好交桩复测，坚持换手测量制度，确保施工放样的准确定位。

（2）按设计及施工技术规范要求的温度进行吊装对接施工。

（3）用风缆调整拱肋轴线的横向偏位，同时观测各点标高。

松索前要校正拱轴线位置，使之符合施工控制要求。

（4）在同温度条件下，拱肋制作安装质量检测标准见下表：
拱肋钢管制作与安装质量检测标准
检查项目规定值或允许偏差（mm）
焊缝质量符合设计要求
内弧偏离设计弧线 5
每段拱肋内弧长0，-8
钢管直径 2
拱肋轴线横向偏位 5
拱肋接缝错台 2
拱圈高程偏差10
拱圈对称点高差10
风撑安装轴线偏差10
8 安全措施
坚决执行“安全第一、预防为主”的安全生产工作方针，安全生产是企业的立足之本，综合考虑工程情况，桥梁高空作业是安全防范的重点所在。

项目部将通过一系列措施，确保安全生产：
8.1 安全生产保证体系
建立以项目经理为首的安全保证体系，项目经理亲自抓安全生产工作，安全保证体系如下：
项目经理
专职安全员
吊装作业组安全负责人铆焊作业组安全负责人
8.2 安全生产管理措施
8.2.1编制实施性安全措施方案，并做好安全台帐。

制定各工种和各种机械的安全操作规程和细则，严格实施，并监督检查落实情况，建立奖罚制度并保证兑现。

8.2.2建立各种岗位操作规程，特殊作业人员必须持证上岗。

对新工人或转岗的工人，都要进行上岗前的集中培训，考试合格后方可上岗。

8.2.3加强对职工安全生产的教育，在下达生产计划的同时必须有安全生产措施开展。

班前安全预防教育，班后总结均应有安全生产内容。

8.2.4定期进行全面安全检查，查隐患、查执行安全制度的情况，及时总结经验，对存在问题及时整改，对好的经验及时推广。

8.2.5吊装作业前，必须对作业人员进行安全技术交底，在作业人员明确了作业的方法、任务、步骤、职责及安全规程后，方可进行作业。

8.2.6吊装作业前，有关人员必须对起重机械的机况进行全面认真检查，同时进行空载试运转。

在确认机况正常，特别是制动、限位、联锁等安全保护装置灵敏有效时，才能投入使用。

8.2.7浮吊、汽车吊机等机械作业时，应严格按国家有关安全操作规程执行。

8.2.8吊机起重缆松索要按照按比例定长、对称、均匀松卸，并用仪器进行观测，控制拱顶及1/4处的标高，防止拱肋因非对称变形而导致拱肋失稳。

8.2.9在作业中，指挥员作业发令应准确、清晰、规范。

对任何人发出的危险信号均应听从，并及时作出反应和处理，避免延误时机发生意外。

8.2.10一切非作业人员和车辆严禁进入作业区域内，作业人员进入施工现场应按规定佩戴安全帽，在起吊物下方严禁人员穿行。

8.2.11遇到6级以上大风时，应做好防护措施，施工人员严禁进行高空作业。

8.2.12对施工机械经常维修保养，使其处于良好工作状态，严禁机驾人员带病上岗，违章操作。

8.2.13工地用电必须由专职电工负责架设、安装，专人维修，专人管理，不得乱拉电线，乱装电器设备，安装漏电保护开关，并保证夜间施工的照明。

8.2.14有毒易燃材料及电焊施工时，现场操作人员必须备带防护用具，准备现场急救用品。

8.2.15高空作业时，施工人员系安全带；涉水作业施工人员着救生衣，确保万无一失。

9 环保措施
做好全面规划，对环保工作综合治理，并与地方环保部门取得联系，按照国家现行有关环境保护的主要法律、法规执行，做好施工现场的环境保护工作，具体措施如下：
（1）成立环保小组、制订环保项目、采取环保措施，项目部、施工队分级管
理，负责检查、监督各项环保工作的落实。

（2）对职工进行环保知识教育，使人人心中都明确环保工作的重大意义，积极主动地参与环保工作，自觉的遵守环保的各项规章制度，树立人与自然和谐共处的思想。

（3）在施工中，不得乱占山野田地，乱伐树木，破坏自然生态；要严格按照设计要求范围取、弃土，不得擅自行事，以保护植被。

在施工完成后要尽快恢复耕地，还田与民，促成原貌。

（4）控制扬尘：对施工便道进行定期洒水，以减少起尘。

易于引起粉尘的细料或散料应予遮盖或适当洒水，运输时应用帆布、盖套及类似物品遮盖。

（5）噪声：在居民区附近，除非经监理工程师批准，夜间不安排噪声很大的机械施工，若施工，则对施工机械和施工作业予以控制。

施工运输及交通运输车辆车况要保持正常，并安装有效的消音器。

（6）废弃物：对施工及生活中的垃圾要统一及时处理，堆放在指定地点，严禁乱扔乱弃，避免阻塞河流和污染水源。

（7）排水：施工及生活中的污水或废水，要集中沉淀处理，经检验符合标准后，才能排放到河流或沟溪中。

不准将含有污染物质或可见悬浮物质的水，直接排进河流、水道或现有的灌溉系统中。

（8）文明施工，现场机械、车辆停放整齐，材料堆放有序。

10 资源节约
同缆索吊装法和转体施工法相比，减少了地基处理、锚定混凝土、吊扣塔施工、人工等费用，降低了成本，节约资源。

11 效益分析
11.1 经济效益
与缆索吊装法相比虽然投入了支架费用，但可以保证钢管拱施工的质量，施工工期也大大缩短，本项目原计划拱肋吊装30天，实际工期18天，初步计算比计划工期提前12天，成本明显降低，经济投入节省了12万元。

11.2社会效益
本工法的采用，可大大提高拱肋安装的质量。

通过实际应用，不但可以提高拱肋和风撑焊接质量，同时拱肋线型和标高得到很好的控制。

12 应用实例
贝雷梁-钢管支架拱肋吊装施工工法在环太湖公路及环湖沿路大堤加固工程
大钱港大桥拱肋吊装和风撑安装施工中得以应用，从 2012年 10月2日开始施工，到 2012年11月10日全部安装、焊接完成。

拱肋和风撑焊接质量检测合格率100%，拱肋线型和标高得到较好控制，满足规范和设计要求。

12-1 钢管拱吊装成型图
12-2 风撑安装成型图。