悬浇拱桥节段钢筋笼整体制作与吊装工艺的施工技术探讨

摘要 文章以沙坨特大桥（240 m大跨径）箱拱悬臂浇筑施工主拱圈为依托，对主拱圈采用节段钢筋笼整体制作与吊装工艺的施工技术问题进行研究。结合实际从悬浇拱桥主拱圈的节段钢筋笼加工与制作、吊装与运输、就位与安装的施工技术问题等方面进行详细分析。提出了节段钢筋笼整体吊装工艺对大跨径悬浇拱桥的施工便捷与详细的施工技术问题。

关键词 悬浇拱桥;钢筋笼整体制作;整体吊装;主筋连接

中图分类号 U445.4文献标识码 A文章编号 2096-8949（2022）08-0074-03

0 引言

悬浇箱型拱桥作为拱桥施工的一种新工艺，具有结构整体性好、造价低、后期养护少、施工稳定性高、跨越能力强等优点，在西部地区广泛推广。沙坨特大桥为300 m级悬浇钢筋混凝土拱桥的发展奠定基础。目前倒挂式三角挂篮是大跨径悬浇钢筋混凝土拱桥的主要施工措施，挂篮施工常规是在挂篮上现场安装钢筋、模板、浇筑混凝土[1]。该文对沙坨特大桥西岸的16、17号节段钢筋笼采用在钢筋厂房内制作好整个节段的钢筋笼及内模再进行整体吊装的施工技术问题进行研究。节省节段钢筋、大部分内模及预埋件的安装时间，缩短拱圈挂篮的施工周期，提高大跨径悬浇拱桥挂篮施工效益。

1 工程概况

沙坨特大桥是沿河县水毁抢险重建工程，桥位区地处贵州省铜仁市沿河县淇滩镇境内。附近海拔270～458 m，相对高差188.4 m，轴线通过段地面高程在270～393.9 m之间，相对高差123.9 m，地貌类型属溶蚀型低山地貌。两岸桥台纵坡较陡，植被不发育。桥位中部为乌江，河宽140～250 m，水位高程受下游沙沱电站蓄水、泄水控制，电站正常蓄水位约365 m。

该桥为整幅桥，桥梁上部结构为6*30 m T梁+240 m钢筋混凝土箱型拱桥+6*30 m T梁，桥梁全长626.8 m。主拱圈为等高度悬链线钢筋混凝土箱型截面，净矢高40 m，净矢跨比1/6，拱轴系数1.85，箱型截面宽10 m、高4.5 m，主拱圈采用挂篮悬臂浇筑进行施工。拱圈纵向共分为37个节段，其中两岸拱脚位置1#节段为支架现浇段，拱顶设一个吊架浇筑合拢段，其余34个节段为悬浇段。主跨为240 m钢筋混凝土箱型拱桥，主拱圈采用扣锚系统结合倒挂式三角挂篮及节段钢筋笼整体吊装悬臂浇筑工艺进行施工。

2 悬浇拱桥节段钢筋笼整体制作与安装工艺的施工技术

2.1 节段钢筋笼加工预制厂条件分析

节段钢筋的加工需要考虑场地的布置及加工设备的选用[2]，沙坨特大桥拱圈节段的宽度为10 m，高度为4.5 m，长度为7 m。因拱圈的钢筋笼存在弧度，需在加工厂内制作拱形胎架，胎架的弧度等同于拱圈悬链线的弧度。在加工预制厂内模拟拱圈线型预制钢筋笼胎架必须采用仪器严格控制钢筋笼每个截面的高程。胎架基础采用钢筋混凝土制作，每条胎架基础浇筑前预埋2 cm预埋钢板作为定位梳齿板。沙坨特大桥16号节段的钢筋笼胎架共分为4个断面控制底板高程，每一个断面采用厂家加工的2 cm厚的钢板精确割槽定位主筋的间距。保证主筋的对接和弧度完全符合拱圈的弧度。该项目采用一台80 t双天车龙门吊，一个控制室操作双天车，这样的集中控制的特种设备一个人即可完成双吊点的同步性作业，消除操作不同步的可能性，有利于钢筋笼整体吊装的稳定性。双天车门吊可分散布置多点起吊，对钢筋笼的整體性有利。钢筋加工采用智能数控设备进行辅助加工，加工预制厂分为：原材料存放区、加工区、半成品存放区、钢筋笼拼装区、吊装码头五个区域。由于沙坨特大桥地处沙沱水电站上游水库，可利用水上优势建设码头，采用龙门吊将整体钢筋笼吊至大货船上。

2.2 节段钢筋笼厂内制作细节分析

沙坨特大桥主拱圈钢筋笼整体吊装的难点在于如何确保568根纵向钢筋连接满足要求，其中246根直径为32 mm的五级螺纹钢筋需要直螺纹连接。为确保主筋的对接满足要求需要完成以下几点：

（1）对每一根主筋的长度和三维空间都要完全模拟出来而且在厂内先进行下个节段的预拼对接。需对预留在已浇节段的主筋进行编号，节段断面采用全站仪打点确定断面，断面主筋预留长度进行手工丈量确保每根钢筋的预留长度符合对接长度要求。每根钢筋的编号记录要清晰，长度用手工丈量精确到1毫米级。

（2）对断面及主筋的间距控制采用厂家定型加工2 cm厚的梳齿板定位，确保主筋的间距尺寸和连接断面满足要求，其他纵向钢筋同样也用梳齿板来固定钢筋的三维空间。钢筋加工厂内的底板梳齿板根据断面精确固定在基座上，而顶板及腹板的梳齿板在钢筋笼吊装完成对接后拆除重复利用。

（3）整个钢筋笼模拟的是拱圈的拱弧度进行制作的胎架，腹板钢筋安装之前必须把角钢骨架安装牢固，在骨架上定位腹板钢筋，所有钢筋的安装结点必须绑扎牢固，才能增强整体钢筋笼的稳定性。待腹板及横隔板钢筋都安装完成后开始安装内箱底模、挂篮的抗剪臂及拉杆预留孔，完成内箱底板和侧模的安装后开始安装内箱顶板支架。在安装内箱支架时注意此时的内箱支架不同于常规挂篮现浇施工时搭设的内箱支架。必须在常规支架上加强支架整体性的加固，多加剪刀斜撑。沙坨特大桥16号段的整体钢筋笼内箱加固4道断面的[20槽钢剪刀撑防止内箱吊装变形，起到良好的效果。

（4）顶板两层钢筋网安装前须在顶板底面精确放样确定节段截面，安装主筋前须固定好截面梳齿板。

2.3 节段钢筋笼骨架加固与吊架吊点分析

因节段钢筋笼需要预拼、吊装、转运等多个吊装环节，在安装钢筋时除了设置图纸设计的劲性骨架外需针对节段钢筋笼的特点设置专用的体外型钢组合吊架。组合吊架分为体内与体外两部分：

（1）体内吊架以底板钢板梳齿条、体内角钢劲性骨架与顶板两层钢筋网内加工的槽钢箱作为受力区域;梳齿板主要采用2 cm厚的钢板把底板两层钢筋网按图纸间距定位准确，固定底板钢筋的梳齿板分为上下两层用钢条采用螺丝连接。16号段整个节段钢筋笼用梳齿条分为4个截面固定，在吊装的时候这4个截面可有效地固定整个钢筋笼的主筋不会移位变形。关键性的吊点设置在顶板两层钢筋网内（即顶层主筋下方），采用槽钢箱横穿在顶板主筋下焊成闭合框，体内的槽钢闭合框间距与长度对应体外的工钢主吊架，并沿主吊架下设置两排吊点，单排设5个吊点，共计10个吊点，每吊点采用2 cm厚的钢板焊成销接耳板。31A34332-FF5A-4E17-873D-198B4A5FC60E

（2）体外吊吊架由320 mm的工字钢加工成长方形钢箱，为增加整个钢筋笼整体的稳定性与安全系数，在吊装前又在钢筋笼的底部穿插了两条[20槽钢箱，每条钢箱用钢丝绳均布5个吊点连接到顶部体外工320 mm型钢主吊架，这样布置的目的是确保底板钢筋不下绕变形，不影响主筋的对接。

2.4 节段钢筋笼整体预拼装分析

预制厂内预拼装是完成节段钢筋笼对接的必要措施，在预制厂内预先制作对接安装好16号、17号节段钢筋笼。在预拼装过程中主要控制主筋的对接，并在预拼好主筋上编号，因直径32 mm的主筋刚度非常大，预制安装的时候为了钢筋笼的整体性不易破坏已经对整个钢筋笼加固得很牢固，允许主筋自由空间非常小，纵向对接只要相差3 mm就会直接影响整个工程质量。在预拼的时候必须测量控制好节段的断面尺寸，以断面来控制主筋的位置。由于主筋两端已经固定无法旋转对接，故将主筋车丝采用一端全丝一端半丝，并提高套筒的强度等级，套筒长度也有所增加，确保主筋的连接强度满足要求。

3 节段钢筋笼整体吊装与运输的施工技术

3.1 整体吊装的吊架加工细节分析

吊架是整个吊装设备装置的受力核心，既要保证缆索吊的受力转换又要保障钢筋笼整体均布受力[3]。由于缆索吊是4个独立的跑车吊点，而钢筋笼是个柔性的物体，需要均布分散吊点才能保证钢筋笼的整体性。吊架采用320 mm的工字钢加工成长方形（中间加3条横向对撑工钢箱）的专用吊架。每条边都采用320 mm的工字钢拼焊成箱型且上下加焊2 cm厚巴板以及对应受力点都加焊劲板，且每块巴板四周都采用满焊的方式加固。两条长边钢箱面部各设置4个吊点共8个吊点，吊点采用2 cm厚的钢板焊销接耳板。耳板吊点采用直径5 cm销子穿插，并确保吊装时每个销子的保险销必须装齐。缆索吊的吊钩与主吊架采用直径52 mm钢丝绳套在8个吊点耳板的销子上，钢丝绳的长度必须统一。两条长边钢箱底部各设置5个吊点共10个吊点，吊点采用2 cm厚的钢板焊销接耳板，耳板吊点采用5 cm销子穿插连接在钢筋笼体内的顶板槽钢箱上。

3.2 整体吊装钢筋笼运输方式分析

根据施工场地分析，大桥横跨乌江沙沱电站库区故主要采用水上运输方式比较适合。在搭设钢筋大棚的时候要考虑大棚的选址。选用设备运输时要考虑钢筋笼的接头方向问题，以及输出口是否方便缆索吊装的起吊范围。该次选用在钢筋大棚临江边设置吊装码头，把龙门吊轨道加固接长到乌江深水区的江面上，用龙门吊直接装上大船。因大桥在施工整体吊装时沙沱电站处于汛期库区水位很低，门吊作业范围无法到达大船停靠点，在这次16、17号节段钢筋笼采用350 t吊车转吊上500 t货船。货船船舱为V形，上口宽度不便放置钢筋笼，须在吊装前先利用工32的工钢箱在船舱中部搭设运载平台，运输前必须加固好钢筋笼。运输过程中注意船舶的稳定性低，抗倾覆弱，严禁货船急转弯，选择无风或微风天气，且需控制在一个白日内完成吊装就位工序。

3.3 整体吊装钢筋笼

在钢筋笼的整体吊装前必须确保船舶就位位置垂直于缆索吊下方并锚好船舶，确保节段钢筋笼的接头方向正确，严禁歪拉斜吊以及不均匀起吊。初步提升时必须使用卷扬机的最低速档位，且钢筋笼的四个角度采用链条葫芦牵制好，防止起升时吊件旋转。待提升高度超过1 m后可取消链条葫芦，使用50 m长的安全绳代替校正牵引。须注意缆索吊的四个吊点必须编号明确，因4个吊点为独立卷扬机，控制系统开关即使为同步进行，但是不同电机的作业速度会有差别。四个吊点同时起吊的过程中必须派专人监测四个吊点的同步性，并派专人指挥过程调节四个吊点的起升处于同一高度。在吊装17号节段钢筋笼时，缆索吊起吊到20 m高度时就存在吊点提升速度不均匀，中途指挥各吊点调节卷扬机的提升速度来确保钢筋笼的水平，通常吊装设备的选用必须要有2倍以上安全系数，过程调整吊点平衡对卷扬机的机况要求极高，在吊装前必须安排专业人员对整套吊装系统进行全面检修维保，确保万无一失。

4 钢筋笼整体就位与安装的施工技术

4.1 钢筋笼整体吊装就位

由于16、17号段的钢筋笼接近合拢段，两岸拱圈中间只有四个节段的空间，加之两岸挂篮前端的安全操作平台已经无法满足节段钢筋笼提升空间，须待钢筋笼吊装就位后再顶推挂篮，使用挂篮的前端安全平台作为连接主筋的操作平台。钢筋笼整体吊装的提升高度满足后，四个吊点再同时向节段连接断面进行平移，待钢筋笼的对接断面距离小于10 cm时，再根据主筋对接位置采用微调的方式进行角度调整[4]。16号节段钢筋笼为首次采用整体吊装共用了6 h，浪费的时间主要为设备及材料准备、吊具转换及船舶就位的时间。该次的吊装17号节段钢筋笼从船舶上起吊到达拱圈节段位置所用时间只有30 min，长期熟练吊装可以控制在20 min以内。17号节段的钢筋笼整体吊装从装船到节段钢筋笼就位开始连接主筋用了3 h，比首次吊装16号节段节约了3 h，可见在吊装的工序环节还可以再优化节约施工时间。

4.2 钢筋笼整体安装技术

主筋的对接步骤顺序为先底板、腹板再顶板，采用5～10 t的手拉链条葫芦及机械千斤顶进行微调，整体钢筋笼对接要点主要是控制好整体的角度及理出预先编号的主筋，一一对应。由于主筋之间净间距只有5 cm，常规套筒扳手的活动空间非常有限，导致节段钢筋对接效率非常低，且对接质量满足不了要求。针对此问题项目团队会议讨论研究采用钢板特制简易扳手，确保每根主筋无缝对接，也缩短对接时间。在钢筋笼对接事宜中，特别强调作业人数和小型机具必须准备充分，争取在最短的时间内完成32 mm的主筋对接，减小缆吊系统的受力荷载，提高缆吊吊装安全系数。整个节段钢筋笼吊装与安装工序必须成立指挥小组，做到分工明确，细节控制，才能确保安全有序完成。

5 结束语

整个节段钢筋笼的吊装主要难点为以下两大部分;一是如何确保钢筋笼整体不变形及安全的吊装至拱圈节段上。二是如何把500多根钢筋精确对接。该文对沙坨特大桥节段钢筋笼制作与整体吊装过程中所采用的技术控制进行探讨。如整体节段钢筋笼的吊装工艺更适用于下置倒挂式三角挂篮。节段钢筋笼整体吊装这一工艺只是服务于大跨径悬浇拱桥施工的一小部分措施，这一创新为常规的大跨径悬臂浇筑拱桥施工每个节段节约了至少3天的钢筋安装时间。标准化桥梁构件预制安装工艺将是建筑行业推行的方向，钢筋混凝土拱桥在山区沟谷体现出良好的经济性。

参考文献

[1]公路桥涵施工技术规范： JTG/T F50—2011[S]. 北京：人民交通出版社， 2011.

[2]公路工程質量检验评定标准： JTG/T F80/1—2017[S]. 北京：人民交通出版社， 2017.

[3]冉茂学， 郭吉平. 大跨度箱形拱桥悬臂浇筑挂篮的设计[J]. 中外公路， 2014（4）： 113-116.

[4]常星. 165 m悬链线箱形拱桥主拱圈悬臂浇筑施工技术[J]. 黑龙江交通科技， 2016（5）： 113-114.

收稿日期：2022-02-16

作者简介：龙金文（1984—），男，本科，工程师，研究方向：桥梁施工。31A34332-FF5A-4E17-873D-198B4A5FC60E