1 工程概況

蘊(yùn)藻浜大橋是A5嘉金高速公路一期一標(biāo)一座主線大橋，A5高速公路是上海高速公路網(wǎng)中南北向連接嘉定、青浦、松江、金山4個(gè)經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)區(qū)域的主要快速通道，A5高速公路一期工程將加快建設(shè)速度，以與F1國(guó)際賽車場(chǎng)同步建成。本工程由同濟(jì)大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院設(shè)計(jì)、上海建工集團(tuán)總公司承建。 蘊(yùn)藻浜大橋主橋是一座下承式鋼管混凝土系桿拱橋。系桿拱橋分上下行兩副橋梁。單副橋?qū)?7.6m、跨徑87.88m、計(jì)算跨徑L=85m、矢高f=17m、矢跨比為1/5，拱軸線采用二次拋物線。橋面標(biāo)高為15.444m、拱頂標(biāo)高32.515m、河面最高通航標(biāo)高3.5m；系桿拱橋橋面（中橫梁及系梁）吊裝凈標(biāo)高為12m，鋼管拱吊裝凈標(biāo)高為20.515m。

2 工程結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及難點(diǎn)

蕰藻浜大橋鋼管拱結(jié)構(gòu)工程主要包括鋼管拱肋4片、風(fēng)撐7×2道、拱腳8處、吊桿錨固64套、橫向抗震限位8件，鋼結(jié)構(gòu)總噸位454t。該下承式系桿鋼拱橋采用先拱后梁、先系梁后橫梁的無(wú)支架施工方法，工序多、工藝復(fù)雜、現(xiàn)場(chǎng)施工場(chǎng)地復(fù)雜，吊裝條件較差。 鋼管拱肋采用啞鈴型斷面，上下鋼管直徑為φ900mm，腹部寬度為512mm、高度360mm，壁厚為16mm，拱肋高2000mm，寬900mm。鋼管拱肋曲線長(zhǎng)約84.2m，重量為65.8t，內(nèi)部吊桿處加勁板重量約8.4t，每片拱肋的起吊重量為74.2t。風(fēng)撐采用箱型斷面，單根起吊重量8.0t左右。考慮到單片拱肋較重，拱肋的安裝采用1臺(tái)110T浮吊進(jìn)行安裝。 蕰藻浜大橋上部砼結(jié)構(gòu)主要包括預(yù)制系梁、預(yù)制中橫梁及系梁與中橫梁間砼濕接頭現(xiàn)澆段施工，全橋有4根箱型系梁（每根系梁分為7根9m長(zhǎng)系梁預(yù)制段共28根），13.6m長(zhǎng)預(yù)制T型中橫梁共32根。系梁采用箱型斷面，高為1600mm，寬1400mm，吊桿處為實(shí)心斷面，預(yù)制段標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度為9000mm，起吊重量約30t。預(yù)制中橫梁為T型斷面，高1450mm、寬3000mm，預(yù)制段長(zhǎng)13.6m、起吊重量60.5t。

3 主要施工技術(shù)方案

3.1 施工流程

1）①主橋橋墩鉆孔樁、承臺(tái)、立柱施工；②橋墩處支架搭設(shè)，現(xiàn)澆拱腳及端橫梁；③砼達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后張拉端橫梁預(yù)應(yīng)力鋼束。

2）①施工現(xiàn)場(chǎng)鋼管拱成型，采用吊裝法單片吊裝就位；② 鋼管拱拱腳處的連接處理；③單片鋼管拱之間的七道風(fēng)撐的連接；

3）①安置系梁內(nèi)的上緣4根鋼絞線，外套塑料加勁波紋管作為施工的臨時(shí)水平拉索；②由拱腳向鋼管拱內(nèi)泵送微膨脹砼；③同時(shí)調(diào)整水平拉索，控制拱腳的水平位移在控制范圍之內(nèi)；④鋼管拱內(nèi)砼達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后安裝吊桿。

4）①預(yù)制系梁節(jié)段采用駁船運(yùn)輸至橋下；②利用鋼管拱吊裝系梁預(yù)制段并使吊桿安裝就位；③吊裝預(yù)制系梁節(jié)段時(shí)同步調(diào)整水平鋼索的拉力，控制其水平位移。

5）①現(xiàn)澆系梁預(yù)制節(jié)段間的濕接頭；②砼達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后張拉系梁內(nèi)的預(yù)應(yīng)力鋼束。

6）①安裝中橫梁預(yù)制節(jié)段，現(xiàn)澆中橫梁與系梁間的濕接頭；②現(xiàn)澆橫梁間的橋面板；③調(diào)整吊桿內(nèi)力，控制結(jié)構(gòu)線形達(dá)到豎曲線要求。

7）橋面系的施工并拆除拱腳處的支架。

3.2 鋼管拱安裝技術(shù)方案

鋼管拱安裝關(guān)鍵在于機(jī)械的選擇和工藝的確定。根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，初步確定為單機(jī)浮吊起吊，但由于起吊高度較大且起吊重量達(dá)74t左右，單機(jī)起吊要求浮吊噸位太大，而蘊(yùn)藻浜河道寬度和深度均不能滿足其作業(yè)要求，因此最后確定了鋼管拱的安裝技術(shù)方案用駁船將鋼管拱運(yùn)至安裝位置然后采用兩臺(tái)浮吊雙機(jī)抬吊安裝就位。

3.3 鋼管拱砼頂升技術(shù)方案

鋼管拱砼的頂升對(duì)砼級(jí)配要求高，要連續(xù)放料不得間斷，頂升過(guò)程中鋼管拱受力復(fù)雜，既要保證砼的順利頂升同時(shí)要保證鋼管拱在砼頂升過(guò)程中不被損壞。為了保證拱腳位移不能大于設(shè)計(jì)數(shù)值及全橋受力均勻，這就要求鋼管拱兩端四趾必須同時(shí)均勻地進(jìn)行砼頂升，頂升過(guò)程中要求根據(jù)拱腳的位移對(duì)水平索進(jìn)行張拉。總的來(lái)說(shuō)，鋼管拱內(nèi)砼的頂升是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的工藝流程，必須面面俱到、萬(wàn)無(wú)一失，才能保證全橋的施工質(zhì)量，因此鋼管拱砼頂升技術(shù)方案確定為：鋼管砼管內(nèi)采用微膨脹緩凝商品砼，利用固定泵四趾同時(shí)頂升砼。

3.4 系梁安裝技術(shù)方案 系梁安裝由于受安裝鋼管拱和臨時(shí)索的限制，安裝存在較大的難度，無(wú)法一次提升到設(shè)計(jì)標(biāo)高，然而設(shè)計(jì)提議要求利用已經(jīng)安裝的吊桿安裝系梁無(wú)法滿足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況。最后采用兩次吊裝的施工技術(shù)方案，即先利用浮吊將其提升至一定高度，然后接長(zhǎng)的吊桿臨時(shí)固定系梁，最后利用浮吊第二次提升至設(shè)計(jì)標(biāo)高。

3.5 中橫梁安裝技術(shù)方案 中橫梁安裝時(shí)由于鋼管拱及系梁都已安裝完畢，施工限制較多。開(kāi)始打算利用卷?yè)P(yáng)機(jī)吊裝中橫梁，但卷?yè)P(yáng)機(jī)吊裝中橫梁工期較長(zhǎng)。最后根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，確定了中橫梁安裝技術(shù)方案：利用浮吊在跨內(nèi)捆綁吊裝近岸中橫梁，利用浮吊跨外捆綁安裝中間4根中橫梁，利用貝雷架臨時(shí)固定中橫梁。

4. 主要施工工藝及方法

4.1 鋼管拱安裝 鋼管拱在工廠內(nèi)預(yù)制后分三段運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，由于場(chǎng)地的限制拼裝場(chǎng)地選在離施工現(xiàn)場(chǎng)近800m的蘊(yùn)藻浜岸邊空地上。拼裝時(shí)將鋼管拱兩頭封閉，然后將其吊入河中，利用其自身浮力并用拖船將其拖至起吊現(xiàn)場(chǎng)。由于橋位西邊4m處有一座舊橋，浮吊只能停靠在橋位東邊工作，考慮到施工方便，拱肋安裝按照橫橋向從西到東順序依次進(jìn)行。鋼管拱肋采用1臺(tái)110t浮吊、1臺(tái)80t浮吊安裝。 浮吊停靠在橋位東北側(cè)河岸邊，浮吊通過(guò)前后4根錨固于河岸地壟的鋼絲繩臨時(shí)固定，啟動(dòng)浮吊上的卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引鋼絲繩可以控制浮吊的移動(dòng)方位。浮吊吊鉤鉤住拱肋吊點(diǎn)鋼絲繩緩慢起吊，拱肋吊在空中時(shí)浮吊依靠鋼絲繩牽引緩慢轉(zhuǎn)身，使其正面朝向橋位西側(cè)，然后再啟動(dòng)移位裝置，浮吊朝著橋位西邊緩慢移動(dòng)。在拱肋靠近拱腳正上方約50cm，待浮吊穩(wěn)定后將拱肋緩慢下放，此時(shí)利用拱肋上的繩索通過(guò)1t手拉葫蘆緩慢牽引拱肋靠近拱腳，直到拱肋緩慢插入拱腳并頂住拱腳，拱肋一端插入后另一端再采用同一方法插入。浮吊扒桿放松，拱肋兩端均頂住拱腳。拱肋兩端插入后，拱肋三分點(diǎn)處4根與拱軸線大約成45º的纜風(fēng)繩分兩側(cè)拉緊，纜風(fēng)繩采用φ21.5mm鋼絲繩，用3t手拉葫蘆進(jìn)行收緊。 拱肋初步定位后對(duì)拱肋進(jìn)行垂直度、拱肋軸線的貫通測(cè)量，確保吊裝過(guò)程中拱軸線不會(huì)出現(xiàn)偏差。如有偏差應(yīng)通過(guò)纜風(fēng)繩調(diào)整，拱肋經(jīng)調(diào)整達(dá)到設(shè)計(jì)要求后進(jìn)行拱腳處連接鋼板的焊接。

4.2 鋼管拱砼頂升

4.2.1 工藝流程 鋼管拱的預(yù)制及吊裝→鋼管拱腳手架的搭設(shè)→設(shè)置排氣孔和灌漿孔及分倉(cāng)板→砼輸送泵及泵管安裝就位→清除管內(nèi)污物→濕潤(rùn)內(nèi)壁→安裝壓注頭和閥門→壓注管內(nèi)砼→從拱頂排氣孔中排除相同的混凝土→關(guān)閉壓注口閥門→砼強(qiáng)度達(dá)到50%后拆除閘閥完成灌注。

4.2.2 施工要點(diǎn)

1）C50微膨脹緩凝混凝土要求進(jìn)行配合比試驗(yàn)，各項(xiàng)指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)要求后方可施工。

2）混凝土輸送管應(yīng)避免轉(zhuǎn)彎角度過(guò)小及彎頭過(guò)多，輸送管支撐架要求穩(wěn)定，在泵管對(duì)接前仔細(xì)檢查管內(nèi)壁是否清潔、結(jié)構(gòu)和密封圈是否完好，以確保不會(huì)在泵送過(guò)程中發(fā)生堵塞、爆裂和泄露現(xiàn)象。對(duì)接好后要逐節(jié)檢查輸送管以確保管節(jié)接口嚴(yán)密，杜絕混凝土頂升過(guò)程中發(fā)生脫管現(xiàn)象。為防止意外發(fā)生在現(xiàn)場(chǎng)配備同樣長(zhǎng)度數(shù)量的泵管、彎頭和密封圈一套作為備用，對(duì)備用管道的更換要先行試驗(yàn)、熟練掌握。

3）混凝土頂升時(shí)應(yīng)做到連續(xù)放料，不得間斷。

4）排氣孔冒出混凝土?xí)r要求輸送泵穩(wěn)住壓力，然后關(guān)緊閥門，在確定閥門不漏漿的前提下拆除泵管。

5）施工期間要求配備兩臺(tái)高壓水槍，以便混凝土從排氣孔冒出后及時(shí)清洗鋼管拱。

6）混凝土的頂升應(yīng)該高壓、低速，兩臺(tái)迸速度及壓力應(yīng)盡量保持一致。

4.3 系梁安裝技術(shù)方案

系梁預(yù)制段標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度為9.0m，對(duì)應(yīng)的起吊重量約30t。構(gòu)件預(yù)制時(shí)應(yīng)考慮到吊鉤安裝方便，預(yù)制構(gòu)件上預(yù)埋光圓吊環(huán)鋼筋應(yīng)露出混凝土面不小于20cm，吊環(huán)鋼筋間距也不小于20cm。每個(gè)預(yù)制構(gòu)件預(yù)埋4根吊環(huán)鋼筋，對(duì)稱分布于構(gòu)件上。因?yàn)榭紤]到體外預(yù)應(yīng)力布置于系梁上側(cè)，為了便于起吊，系梁構(gòu)件預(yù)制好后按照安裝順序?qū)⒏鳂?gòu)件分布于橋位的北岸，縱橋向按兩端對(duì)稱的原則進(jìn)行，橫橋向按從西邊橋位到東邊橋位的原則進(jìn)行。 系梁構(gòu)件同樣采用1臺(tái)110t浮吊吊裝，浮吊先將預(yù)制構(gòu)件吊放入150t的駁船上，駁船將構(gòu)件運(yùn)輸?shù)皆O(shè)計(jì)位置的正下方，浮吊依靠鋼絲繩牽引移位到駁船邊，浮吊扒桿吊鉤從體外預(yù)應(yīng)力束之間穿下去，吊住系梁構(gòu)件緩慢提升，提升至離設(shè)計(jì)標(biāo)高1.5m處，然后利用加工好的工具將吊桿延長(zhǎng)，利用延長(zhǎng)的吊桿臨時(shí)固定系梁。然后進(jìn)行兩次起吊至設(shè)計(jì)標(biāo)高，工人從旁邊將吊桿從上向下穿出，同時(shí)測(cè)量預(yù)制構(gòu)件頂面標(biāo)高，在誤差允許范圍內(nèi)即可將吊桿螺母擰緊，當(dāng)預(yù)制構(gòu)件的兩根吊桿螺母均調(diào)整到位后放松浮吊吊鉤，讓吊桿承受預(yù)制構(gòu)件荷載重量。

4.4 中橫梁安裝技術(shù)方案

中橫梁預(yù)制節(jié)段長(zhǎng)為13.6m，為了安裝方便，橫梁兩端向內(nèi)50cm腹板中心處各預(yù)留一個(gè)φ50mm的孔洞用于捆綁吊裝，設(shè)計(jì)吊鉤用于臨時(shí)固定。在每片橫梁上方安裝單排單層2×6片貝雷桁架，全橋共需384片貝雷桁架，貝雷桁架擱置于系梁上吊桿邊50cm高方木墩上。安裝橫梁之前必須安裝貝雷桁架，用1臺(tái)110t浮吊進(jìn)行安裝。安裝西邊貝雷桁架時(shí)浮吊停靠在東邊橋位拱肋間；安裝東邊貝雷桁架時(shí)浮吊停靠在東邊橋位東側(cè)。 由于邊吊桿處拱肋下緣與系梁上緣之間的凈空僅為1.7m，安裝貝雷桁架需要的高度為2.0m，故此處系梁上無(wú)法安裝貝雷桁架。因此采用圖1中所示方法，在邊吊桿拱肋上堆放方木，方木采用22＃槽鋼固定，槽鋼與拱肋間采用麻布袋保護(hù)拱肋以免受損，槽鋼之間采用焊接方式連接，貝雷桁架放置于方木上，采用鋼管支架固定貝雷桁架以免桁架側(cè)傾。 中橫梁構(gòu)件預(yù)制好后按照安裝順序?qū)⒏鳂?gòu)件分布于橋位南北河岸，浮吊將橫梁構(gòu)件吊放入150t的駁船上，駁船將構(gòu)件運(yùn)輸?shù)皆O(shè)計(jì)位置的正下方，將鋼索從貝雷架中穿過(guò)，捆綁中橫梁，慢慢提升至設(shè)計(jì)標(biāo)高。利用φ32鋼筋固定中橫梁。

5 工程實(shí)施中技術(shù)問(wèn)題

施工技術(shù)方案的確定解決了總體施工的主要問(wèn)題，但在實(shí)施過(guò)程中仍然存在大量的技術(shù)問(wèn)題必須解決，主要包括以下幾點(diǎn)。

5.1 整個(gè)鋼管拱的運(yùn)輸問(wèn)題由于鋼管拱長(zhǎng)度較長(zhǎng)，普通駁船無(wú)法滿足其運(yùn)輸要求，而太大的駁船無(wú)法駛進(jìn)蘊(yùn)藻浜，如何將其運(yùn)至距離拼裝場(chǎng)地800m的施工現(xiàn)場(chǎng)成了一個(gè)技術(shù)問(wèn)題，最后決定利用鋼管拱自身浮力，用駁船拖至施工現(xiàn)場(chǎng)。

5.2 鋼拱肋吊點(diǎn)的確定每片拱肋采用兩點(diǎn)對(duì)稱捆綁吊裝，根據(jù)鋼管拱肋的幾何特性建立模型，考慮拱肋自重及吊桿處加勁板重量，取吊點(diǎn)水平間距為25m對(duì)拱肋進(jìn)行計(jì)算分析，計(jì)算得出： Μmax＝337.64t.m；σs=95.73 ＜210 ，σx＝95.30 ＜210 ； δx＝21.2cm（向內(nèi)）， δy＝11.1cm（向下）， 計(jì)算結(jié)果詳見(jiàn)圖2、圖3，計(jì)算表明吊點(diǎn)水平間距可取25m，但最終應(yīng)以設(shè)計(jì)單位或施工控制單位提供的數(shù)據(jù)為準(zhǔn)。

5.3 混凝土輸送泵的選擇

砼頂升時(shí)要求混凝土輸送泵的額定速度v>1.2Q/t，其中Q為要灌注的混凝土量，t為混凝土終凝時(shí)間。由于混凝土頂升不得中斷要求，在頂升時(shí)配備備用砼輸送泵，輸送泵壓力： pa=1.2[p工程+γ（h+hm+hf）] 式中p工程為工程大氣壓，γ為要頂升的混凝土容重，h為砼輸送泵和最高頂升面的高差，hm為局部水頭損失，hf為沿程水頭損失。 hm=ζv2/2g ，ζ為局部阻力系數(shù)；hf=λ（l/d）v2/2g ，λ為沿程阻力系數(shù)。

6 工程實(shí)施情況

本工程自2003年6月開(kāi)工后在業(yè)主、設(shè)計(jì)、監(jiān)理和有關(guān)各方面的大力支持下于9月完成了拱腳的施工，12月完成了鋼管拱、系梁及中橫梁的制作，并于2004年4月完成所有構(gòu)件的吊裝工作，2004年6月竣工。經(jīng)過(guò)精心組織、精心策劃節(jié)約了吊裝時(shí)間，減少了封航時(shí)間，積累了豐富可貴的施工經(jīng)驗(yàn)。