《交通运输科学技术新成果推广目录》（２０２０）—第二部分桥梁《浮吊法扩建跨运河钢管拱桥装配式施工技术》​

完成单位: 中铁十局集团有限公司、 中铁十局集团第四工程有限公司

主要完成人: 栾志强、 李永光、 赵世杰、李海超、 王华东、 杨基好、 陈虎、 陆宏、 郑茜、杨文超

项目简介

　　(一)项目背景

　　钢管混凝土有着很多优良的力学性能以及施工方便等优越性,所以钢管混凝土这种组合材料成了很多业内人士建造大跨度拱桥的首选。

　　丹阳市丹金溧漕河横塘大桥拆除扩建工程主要包括老桥钢系梁拱桥整体拆除及新建横塘大桥主跨90m钢管混凝土系杆拱桥装配式施工两部分。现在大跨度钢管混凝土拱桥基本采用浮拖法进行施工,施工过程中抬升桥梁和落桥施工质量不易控制,且在航运繁忙的河段施工,允许断航时间短,通航作业安全隐患大,必然对施工造成较大影响。且由于航道拓宽,老的桥梁跨径及通航高度已不能满足日常船只通行需要。

　　以丹阳市横塘大桥为工程载体,通过现场调研、专家论证、设计计算、工程实施等过程,前后经历一年半的时间来验证方案的科学性,合理性、安全性。最终通过总结,形成“浮吊法扩建跨运河钢管拱桥装配式施工技术冶科技成果。

　　(二)技术概况

　　针对现状,钢系杆拱桥老桥拆除施工工艺仍采用浮拖至岸边进行整体破碎施工,施工风险较大,采用整体浮吊拆除,施工安全风险较小,施工质量容易控制。

　　对于无劲性骨架的钢管系杆拱桥,采用装配式施工技术,利用老桥墩搭设大跨度贝雷支架,用于系杆吊装。拱肋采用岸侧单拱平铺法拼装,单拱浮吊架设法施工。中横梁采用岸上预制,采用浮吊吊装施工,其施工质量易于控制,安全风险最小。

　　(三)使用范围

　　该项技术适应于跨河的钢结构形式桥梁拆除及重建施工,尤其是在通航航道上无劲性骨架钢管混凝土系杆拱桥的架设施工中有着明显的环保和技术优势,对于我国类似的结构工程施工有着非常强的适用性和优越性。

　　(四)获奖情况

　　1.专利

　　《系杆拱桥装配式施工方法》获得国家知识产权发明专利;《大跨度钢系杆拱桥预制中横梁安装用吊挂体系》获得国家知识产权实用新型专利。

　　2.工法

　　《浮吊法扩建跨运河钢管拱桥装配式施工工法》获得2020年度公路工程工法、中国中铁股份有限公司级工法。

项目创新点

　　(1)老桥浮吊法整体拆除关键技术:通过采用整体浮吊拆除施工技术,在断航条件下2个小时完成了主桥吊装拆除作业,确保了通航管制时间要求。通过吊装至岸上进行分解拆除,将施工风险降到了最低,既安全环保又高效。

　　(2)拱肋预埋段钢管柱支架搭设关键技术:通过拱肋预埋段钢管柱支架的搭设,为后续拱肋单片拱吊装提供了操作平台及横向限位措施,也为后期拱肋拼装提供了具体的尺寸数据。

　　(3)系梁装配式施工,关键通过优化设计贝雷梁方案,通过节点荷载有效降低了后期安装就位后贝雷梁的变形,通过节点对贝雷梁的加固,从而有效地减少了节点局部受力过大情况的发生,确保了整体贝雷梁的整体稳定性。在吊装过程中通过优化吊装顺序,可有效控制贝雷梁的整体稳定性。通过限位装置的设置,从而提高了系梁安装的精度和效率。

　　(4)拱肋装配式施工技术:拱肋现场平铺施工,最大限度地降低了拼装安全风险,提高了拱肋线性的精度控制,也节约了施工成本的增加。单拱浮吊安装,通过优化施工工序,提高了吊装就位后临时固定的稳定性。通过对拱肋的临时就位调整采用“三种措施、一种检查、一种固定冶等方式提高拱肋精确定位。

　　(5)中横梁装配式施工,通过设计吊挂结构体系,从而最大限度地节约了施工措施,简化了安装程序,提高了施工效率。

同类项目比较

　　(一)老桥拆除施工方案同类项目比较目前针对跨河道的老桥拆除方法,以整体浮拖法为主,即采用一台600吨驳船,在驳船上搭设贝雷支架,利用水的浮力将桥托起,通过预先在岸上设置的轨道,通过卷扬机的动力,将钢系杆拱桥整体拖拉至河岸西侧,进行破碎拆除。而横塘大桥老桥拆除采用整体吊装拆除,即采用浮吊船进行浮吊拆除,在满足4小时的封航条件下,采用两台浮吊船同步吊装拆除,及时减少了临时支架的投入,也满足了航道通航的要求。

　　(二)无劲性骨架系杆拱桥新建施工方案同类项目比较

　　常规方案采用桥位支架拼装法施工,在水中搭设钢管支架,预留35m伊5m的通航净宽,水中搭设临时钢管立柱,在临时钢管立柱上搭设贝雷片构成施工平台,单片拱肋在加工厂加工成七个吊装节段,现场桥位处搭设钢管格构柱支架,进行桥位处拱肋拼装施工。中横梁在拼装平台上进行现浇施工。

　　而浮吊装配式施工方法利用老桥桥墩作为系杆的支撑立柱,优化系梁支撑体系,不再在水中搭设钢管柱支架;拱肋采用岸侧单拱平铺法拼装,单拱浮吊架设法施工。中横梁采用岸上预制,采用浮吊吊装施工,从而降低了施工航道安全风险。

应用案例

　　2017年1月至2018年6月中铁十局集团有限公司安全、优质、高效地完成了丹阳市横塘桥老桥钢系梁拱桥整体拆除及新建横塘大桥主跨9Om钢管混凝土系杆拱桥施工,通过合理组织、精心施工,保证了横塘桥钢系杆拱桥浮吊整体拆除及新桥浮吊法装配式施工的工期目标,受到了丹阳市交通重点工程建设办公室、丹阳市交通局一致认同,在技术难度大、工期紧和桥下通航任务繁重的情况下进行科技攻关,形成了一套技术领先的“浮吊法扩建跨运河钢管拱桥装配式施工技术冶,实现了工程施工安全、质量、工期、效益及环保目标,获得了良好的经济和社会效益。

　　本课题以横塘桥老桥钢系梁拱桥整体拆除及新建横塘情大桥主跨90m钢管混凝土系杆拱桥为工程实例,通过研究分析和施工总结,形成一套技术领先的“浮吊法扩建跨运河钢管拱桥装配式施工技术冶。该项技术适应于跨河的钢结构形式桥梁拆除后扩建的施工,尤其是在通航繁忙的航道施工中有着明显优势,对于我国类似的结构工程施工有着非常强的适用性和优越性。

社会效益与经济效益

　　在经济效益方面,横塘桥老桥整体拆除及新建横塘大桥主跨90m钢管混凝土系杆拱桥采取了浮吊法扩建跨运河钢管拱桥装配式施工技术方法,节约了资金并提高了生产效率,缩短了工期。中铁十局通过科技攻关、工艺改进、优化及“四新冶技术的研发,共节约成本183郾42万元。

　　社会效益方面,通过对“浮吊法扩建跨运河钢管拱桥装配式施工技术冶施工中的关键工序进行科技攻关、工艺创新、优化、资源合理配备,既节省了工程成本、提高了工效,又保证了工程的安全、质量、工期和环保目标的实现。该项技术适应于跨河的钢结构形式桥梁拆除及重建施工,尤其是在通航航道上无劲性骨架钢管混凝土系杆拱桥的架设施工中有着明显的环保和技术优势,对于我国类似的结构工程施工有着非常强的适用性和优越性。