獨(dú)塔斜拉橋鉸接鋼塔安裝施工工法

獨(dú)塔斜拉橋鉸接鋼塔安裝施工工法1前言獨(dú)塔斜拉橋鉸接鋼塔安裝施工工法是以XX市XX城XX橋工程為載體，針對本工程中鉸接鋼塔安裝方面的技術(shù)難點(diǎn)和控制要求，分析、論證鉸接鋼塔施工的控制技術(shù)和方法，并進(jìn)行總結(jié)，形成一套有針對性、指導(dǎo)性的鉸接鋼塔安裝的施工控制方法。XX市政公路工程有限公司在XX市XX城XX橋工程的施工過程中，就采用了獨(dú)塔斜拉橋鉸接鋼塔安裝施工工法，并取得了較好的效果?！禭X橋彩針型主塔及主墩施工技術(shù)研究》課題經(jīng)過設(shè)計評審、施工應(yīng)用、性能分析、成果評審等一系列專家評議，被鑒定為國際先進(jìn)的XX市科學(xué)技術(shù)成果。2工法特點(diǎn)2.1施工速度快由于鋼塔都是加工廠內(nèi)預(yù)制好的，不受施工現(xiàn)場的進(jìn)度影響，可與施工現(xiàn)場同時施工，有效地加快了施工速度。2.2適用范圍廣鋼塔安裝工法適用范圍較廣，它主要適用于各種大、中、小型橋梁鋼塔的安裝，并且鋼塔斷面結(jié)構(gòu)形式也可為多種形式斷面。3適用范圍本工法內(nèi)容主要適用于各種大、中、小型橋梁鋼塔的安裝，并且鋼塔斷面結(jié)構(gòu)形式也可為多種形式斷面。4工藝原理4.1鋼塔在工廠內(nèi)加工制造時，須經(jīng)過預(yù)拼合格后方可運(yùn)往現(xiàn)場，并做好鋼塔塊現(xiàn)場安裝用限位裝置和臨時固定措施，即采用螺栓現(xiàn)場臨時連接固定工藝。4.2鋼塔在工廠內(nèi)加工制造時，需要將安裝用橫縱軸線標(biāo)記在鋼管外壁上，現(xiàn)場安裝時根據(jù)標(biāo)記進(jìn)行精確定位對準(zhǔn)基準(zhǔn)。4.3由于鋼塔為空間鋼管彩針型結(jié)構(gòu)，安裝時保證各段鋼塔安裝到位和安裝后線性順暢，必須精確控制每一段的安裝位置，每根鋼管取一個點(diǎn)作為三維控制坐標(biāo)，每一個坐標(biāo)值都來源于空間三維模型，為理論坐標(biāo)值達(dá)到精度要求提供保障。鋼塔的安裝精度控制主要通過放置于橫管上的限位板來完成的，限位板的外形做成與所安裝段鋼塔位置的形狀一致，安裝時，先將限位板準(zhǔn)確的焊接在橫撐上（通過全站儀測量，在橫撐上準(zhǔn)確定位），限位板在平面上可以作為一個調(diào)整平臺，在上部放置千斤頂，待鋼塔段就位后，對鋼塔進(jìn)行微調(diào)，以此來確保鋼塔的安裝精度。每一段鋼塔安裝就位后，通過測量預(yù)先在鋼塔段上定好的點(diǎn)的三維坐標(biāo)值與理論上的值進(jìn)行對照，并據(jù)此進(jìn)行鋼塔段的調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)準(zhǔn)確后方可進(jìn)行鋼塔段的焊接作業(yè)。5施工工藝流程及操作要點(diǎn)5.1簡單工藝流程：安裝下鋼鉸支座→安裝上鋼鉸支座→布置搭設(shè)鋼塔安裝支架→安裝下塔柱→安裝中塔柱→安裝上塔柱5.2操作要點(diǎn)：5.2.1安裝下鋼鉸支座下鉸支座安裝采取固定支架的施工方法。由于下鉸支座預(yù)埋螺栓一半位于墩身里，在施工墩身混凝土?xí)r在下鉸支座下側(cè)螺栓位置預(yù)留2.5m×0.8m×0.5m混凝土后澆帶。下鉸支座支架采用12根I120×74×5mm工字鋼焊接而成，在澆筑墩身時將工字鋼埋入混凝土內(nèi)130cm，工字鋼下底腳焊接一塊250×250×20mm鋼板，并用鋼筋與墩身主筋連接牢固，同時工字鋼支架做好斜撐防止在振搗混凝土?xí)r工字鋼移位。工字鋼擺放盡量避開鋼筋所在位置，如需切斷鋼筋，則切斷的鋼筋與工字鋼焊接牢靠。工字鋼位置詳見下圖。圖5.2.1-1下鉸支座工字鋼位置及基座圖在安裝下鉸支座前按鉸基座基礎(chǔ)上頂面角度在工字鋼上用[200×73×7mm槽鋼焊接一個370cm×265cm的基座，基座中心線與下鉸支座對齊。將下鉸支座固定好后將鉸支座與基座周邊焊接牢固。同時為確保鉸基座與鉸支座密貼，施工人員鉆入鉸支座下方將基座槽鋼與鉸支座進(jìn)行焊接，焊接完成后將切斷鋼筋按規(guī)范要求補(bǔ)強(qiáng)好，再進(jìn)行后澆帶墩身和鉸基座混凝土的澆筑。為保證鉸基座混凝土澆筑質(zhì)量，該部分混凝土采用微膨自密實(shí)混凝土。圖5.2.1-2下鉸支座安裝立面圖圖5.2.1-3下鉸支座安裝側(cè)面圖圖5.2.1-4下鉸支座安裝現(xiàn)場照片5.2.2安裝上鋼鉸支座為保證下塔柱吊裝就位后能夠與鋼鉸上構(gòu)件準(zhǔn)確順利的進(jìn)行連接，在安裝前應(yīng)該在平地上，搭設(shè)合適的胎具，對上鉸支座和下塔柱進(jìn)行試拼裝，對與鉸支座和下塔柱配合不合適的地方，應(yīng)進(jìn)行修磨處理，直至兩件能夠很好的配合后方可進(jìn)行安裝作業(yè)。待鉸基座混凝土基礎(chǔ)澆筑完成達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后進(jìn)行上鉸支座的安裝，上鉸支座由于重量較輕，利用50t汽車吊將上鉸支座安裝就位。上鉸支座安裝完成并調(diào)整好角度后，上下鉸支座之間空隙用鋼板填充使上鉸支座不發(fā)生轉(zhuǎn)動，同時將填充鋼板在四周焊接牢固，達(dá)到臨時固結(jié)的作用。5.2.3布置搭設(shè)鋼塔安裝支架鋼塔安裝采用φ600×10mm的鋼管搭設(shè)支架，逐段拼裝的方式進(jìn)行，鋼塔各部件的安裝采用500t履帶吊吊裝完成。鋼塔安裝支架為43根φ600×10mm鋼管樁組成，鋼管樁有的落在承臺上，有的直接打入河中，有的穿過鋼箱梁再打入河中（具體位置參見下圖鋼管布置平面圖），橫縱方向除下塔柱范圍外其余均采用φ300×10mm的鋼管進(jìn)行連接，斜撐采用[20槽鋼進(jìn)行搭設(shè)。支架平面尺寸為41m×12.3m，鋼塔結(jié)構(gòu)最寬處尺寸為5432.9mm，支架高度為90米，支架采用階梯形式，根據(jù)鋼塔的安裝高度搭設(shè)相應(yīng)高度的支架。豎向主管之間橫縱采用φ300×8mm的鋼管或者工字鋼進(jìn)行連接，間距7m一道。圖5.2.3鋼塔支架平面布置圖安裝鋼塔支架的搭設(shè)采用塔吊來完成，根據(jù)塔吊的起重能力，塔吊在70m的高度，30米的作業(yè)半徑范圍內(nèi)起重能力為8t，完全達(dá)到起重要求。綜合考慮鋼塔重量和風(fēng)載等因素，對支架進(jìn)行有限元分析計算后，確定支架的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性都是安全的。5.2.4安裝下塔柱下塔柱安裝前先搭設(shè)支架，支架搭設(shè)通過塔吊完成。支架搭設(shè)范圍為主墩承臺上、主墩身上及承臺外3排4列鋼管樁，支架高出主墩墩身頂面23m。支撐下塔柱塔身處鋼塔橫連采用φ600×10㎜的鋼管，對于其它部位的橫縱連鋼管采用φ300×10㎜規(guī)格的鋼管。斜撐采用[20槽鋼。下塔柱重約170t，下塔柱通過輔助棧橋運(yùn)輸至吊裝平臺，采用1臺500t履帶吊吊裝到位。吊車中線距主塔中線26m，吊車尾部位于下塔柱下部投影線位置，履帶吊就位位置見：圖5.2.4-1履帶吊就位位置圖鋼塔就位后，根據(jù)鋼塔的外形和位置加工δ20mm的限位板焊接于支架上φ600×10㎜的鋼管上面，用于控制下塔柱精確調(diào)整，限位板形式如所示。圖5.2.4-2限位板形狀示意圖下塔柱和上鉸支座連接成為一體后，用φ300×16㎜鋼管與支架將下塔柱固結(jié)，保證下塔柱的穩(wěn)定。圖5.2.4-3下塔柱固定示意圖安裝中塔柱在安裝主塔塔身前先搭設(shè)鋼管支架，由于φ600×10㎜鋼管樁單根長度為12m，所以每搭設(shè)一步鋼管樁支架后安裝兩節(jié)塔身，然后再搭設(shè)支架、安裝塔身。支架立管采用φ600×10㎜鋼管樁，每隔7m設(shè)一道橫連，橫連采用φ300×8㎜鋼管，斜撐采用[20槽鋼。圖5.2.5-1鋼塔支架立面圖采用500t履帶吊吊裝中塔柱，每節(jié)塔通過輔助棧橋運(yùn)輸至吊裝平臺，吊車中線距主塔中線26m，吊車尾部位于每節(jié)塔身下部投影線位置。隨著塔節(jié)的逐步升高，吊車逐步前移。履帶吊就位位置見圖5.2.5-2：圖5.2.5-2履帶吊就位位置圖鋼塔安裝采用限位板和法蘭板進(jìn)行固定，限位板為750×250×30mm四塊鋼板，兩塊加工成與鋼塔線型一致，另外兩塊為直線型，邊250mm范圍內(nèi)倒角，以便就位。鋼塔單元段的固定同下塔柱一樣，通過鋼管支架進(jìn)行固定，鋼塔段在工廠內(nèi)加工制造時，需要將安裝用鋼塔縱向中心線標(biāo)記在鋼塔梁外壁上，現(xiàn)場安裝時根據(jù)標(biāo)記進(jìn)行精確定位調(diào)整基準(zhǔn)，再利用控制點(diǎn)坐標(biāo)來校核鋼塔安裝精度。圖5.2.5-3安裝中塔柱第一節(jié)圖5.2.5-2安裝中塔柱最后一節(jié)鋼塔安裝采用500噸吊車進(jìn)行安裝，安裝順序是由下往上一次安裝鋼塔第一到十一節(jié)，第一、二節(jié)鋼塔無拉索，完全靠支架支撐。從第三節(jié)鋼塔開始，每節(jié)鋼塔都有3根索連接，一根前索和兩根背索，待第三節(jié)鋼塔安裝完成后，掛索張拉背索，將鉸支座、下塔柱及第一、二節(jié)固定根打開，再施加預(yù)應(yīng)力。然后依次安裝，掛索，張拉直至十一節(jié)鋼塔安裝完成。鋼塔安裝施工順序：5.2.6安裝上塔柱主塔安裝完成后，在支架的上部布置腳手架，用于安裝上塔裝飾部分。鋼塔塔頂分為2部分st1和st2，st1重13.1t、st2重1.69t，安裝時st1通過在平臺上搭設(shè)腳手架來完成安裝，st1分成3段用塔吊安裝，st2于重量較輕，采用塔吊直接進(jìn)行吊裝作業(yè)，在兩段接口處搭設(shè)工作平臺，工人在上面進(jìn)行焊接作業(yè)。5.2.7現(xiàn)場焊接現(xiàn)場焊接由于作業(yè)條件相當(dāng)困難，焊接時必須按照焊接工藝評定要求進(jìn)行。施焊前應(yīng)對所有焊件進(jìn)行檢查，焊件是否平整、拼接是否密合、縫隙、坡口是否符合圖紙及工藝要求，并檢查各種焊接設(shè)備是否良好，焊接材料是否符合工藝，焊劑與焊條在使用前須烘干，焊劑中的污物要清除干凈，焊絲亦清理干凈。焊接工藝參數(shù)以焊接工藝評定試驗(yàn)通過的參數(shù)為準(zhǔn)，對于施工時經(jīng)歷雨季，應(yīng)按照國家規(guī)范中關(guān)于空氣濕度等相關(guān)規(guī)定的要求實(shí)施。施焊時必須加引、熄弧板，嚴(yán)禁在梁體上引吸弧，完成后氣割掉兩側(cè)引弧板（不可傷及主材），再修磨順直。厚壁鋼管和板件焊前需對焊縫兩側(cè)及坡口內(nèi)的銹蝕進(jìn)行充分清理，焊劑及焊劑墊使用前應(yīng)進(jìn)行450℃烘干2.5小時以上，并進(jìn)行200℃保溫待用，首先將襯墊裝配到焊縫鈍邊下側(cè)，襯墊應(yīng)與鋼板表面貼緊，適度擠壓。首先進(jìn)行母材預(yù)熱，預(yù)熱應(yīng)采用電熱毯或加熱棒預(yù)熱，預(yù)熱溫度控制在焊接側(cè)表面溫度為150～200℃為宜，焊前預(yù)熱范圍應(yīng)沿焊縫中心向兩側(cè)至少各100mm以上，并按最大板厚三倍以上范圍實(shí)施，加熱過程力求均勻，當(dāng)預(yù)熱范圍均勻達(dá)到預(yù)定值后，恒溫20～30分鐘，然后進(jìn)行焊接作業(yè)。焊接檢驗(yàn)：按設(shè)計文件要求、《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/TF50－2011）和《鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB50205-2001）規(guī)定對焊縫進(jìn)行檢驗(yàn)。5.2.8鋼塔安裝測量控制鋼塔現(xiàn)場安裝過程中需要嚴(yán)格控制安裝精度。根據(jù)監(jiān)控計算主塔安裝時，需向河岸側(cè)預(yù)留預(yù)偏量，以保證在調(diào)索與體系轉(zhuǎn)換過程中，由于主塔兩側(cè)索力不對稱引起的主塔變位，在成橋狀態(tài)時正好處在塔中心線設(shè)計位置，主塔預(yù)偏角度向河岸側(cè)偏移0.248°。鋼塔安裝控制是是通過控制制所有拼接接點(diǎn)三維坐坐標(biāo)來控制制鋼塔線型型的。根據(jù)據(jù)設(shè)計給定定的鋼塔形形狀、線型型和角度，建建立空間三三維模型，計計算出每一一個拼接點(diǎn)點(diǎn)處的理論論三維坐標(biāo)標(biāo)值，將理理論坐標(biāo)值值轉(zhuǎn)換成測測量用的大大地坐標(biāo)值值，用三維維坐標(biāo)來控控制鋼塔的的安裝尺寸寸和精度。安安裝過程中中進(jìn)行了兩兩次測量，一一次是鋼塔塔拼接定位位完成后進(jìn)進(jìn)行一次測測量，等鋼鋼塔焊接完完成并掛索索完成后再再進(jìn)行一次次測量，分分別跟理論論三維坐標(biāo)標(biāo)值進(jìn)行比比較，控制制安裝誤差差在規(guī)范要要求范圍內(nèi)內(nèi)。測量設(shè)備采用全全站儀進(jìn)行行測量，儀儀器精度為為1″+1ppm。為保證測量量精度，選選在溫度較較穩(wěn)定的時時間段進(jìn)行行測量。11鋼塔安裝控制制精度要求求項(xiàng)目規(guī)定值或允許偏偏差(mm)軸線偏差鋼塔中線10兩孔相鄰橫梁中中線相對偏偏差5梁底標(biāo)高墩臺處梁底±10兩孔相鄰橫梁相相對高差5支座偏位支座縱、橫線扭扭轉(zhuǎn)1固定支座順橋向偏差連續(xù)梁或60mm以上簡支支梁2060m以下簡支支梁10活動支座按設(shè)計計氣溫定位位前偏差3支座底板四角相相對高差222測量使使用的主要要儀器設(shè)備備儀器名稱型號數(shù)量狀態(tài)全站儀1良好經(jīng)緯儀1良好水準(zhǔn)儀1良好6材料與設(shè)備6.1材料6.1.1鋼鋼材：鋼塔塔采用的鋼鋼材材質(zhì)為為Q3455qD高強(qiáng)度橋橋梁專用鋼鋼。6.1.2焊焊接材料：：埋弧焊接接采用H08MMn2E型號焊絲絲；氣體保保護(hù)焊采用用TWE--711型號焊絲絲；手工電電弧焊采用用E50116型號焊條條。6.2設(shè)備表6.2主要機(jī)機(jī)具設(shè)備表表設(shè)備或機(jī)械名稱稱規(guī)格型號單位數(shù)量用途埋弧自動焊機(jī)臺5鋼塔焊接CO2氣體保護(hù)護(hù)焊機(jī)臺5鋼塔焊接手工電弧焊機(jī)臺10鋼塔焊接烘干機(jī)臺4烘干焊材汽車吊車160t臺2安裝汽車吊車50t臺2安裝汽車吊車500t臺1安裝超聲波探傷儀PXUT-2111B臺1焊縫檢測磁粉探傷儀MT-3臺1焊縫檢測經(jīng)緯儀TDJ2E臺1測量定位水準(zhǔn)儀AT-G2臺1測量定位全站儀GTS-7111臺1測量定位涂層測厚儀MIK-IV臺1測漆膜厚度7質(zhì)量控制根據(jù)ISO90001-22000質(zhì)質(zhì)量管理體體系標(biāo)準(zhǔn)要要求建立項(xiàng)項(xiàng)目質(zhì)量體體系，落實(shí)實(shí)本各崗位位的職責(zé)，建立質(zhì)量責(zé)任制制度。通過全面、綜合的質(zhì)量管理以控制整個施工過程的質(zhì)量要求和工藝標(biāo)準(zhǔn)，施工質(zhì)量主要從以下幾方面進(jìn)行控制：7.1本工程所所有鋼板經(jīng)經(jīng)過嚴(yán)格檢測，檢檢測結(jié)果均均滿足《低低合金高強(qiáng)強(qiáng)結(jié)構(gòu)鋼》（GB/T1591-94）的相關(guān)規(guī)定。7.2鋼塔焊接完成后，對對其結(jié)構(gòu)進(jìn)進(jìn)行檢驗(yàn)，均均符合《鋼鋼結(jié)構(gòu)工程程施工質(zhì)量量驗(yàn)收規(guī)范范》（GB500205--20011）和圖紙的相相關(guān)規(guī)定。7.3鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件現(xiàn)場安安裝時嚴(yán)格格控制工程程質(zhì)量，主主要是測量量精度和現(xiàn)現(xiàn)場焊接質(zhì)質(zhì)量。8安全措施本工程中的安全全措施應(yīng)按按以下標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)執(zhí)行：8.1焊接和板材的切切割的安全全操作應(yīng)嚴(yán)格格按照《HYPERLINK"/standard/classearch.asp?class=bz00""/standard/classearch.asp?class=bz00"焊焊接與切割割安全》（GB94488）執(zhí)行。8.2起重機(jī)械安全操操作應(yīng)嚴(yán)格格按照《起起重機(jī)安全全規(guī)程》（GB6067）執(zhí)行。8.3腳手架、鋼管樁樁、臨建設(shè)設(shè)施等設(shè)施施的拆除應(yīng)應(yīng)嚴(yán)格按照照《HYPERLINK"/standard/classearch.asp?class=bz05""/standard/classearch.asp?class=bz05"建筑拆拆除工程安安全技術(shù)規(guī)規(guī)范》（JGJJ147）執(zhí)執(zhí)行。8.4應(yīng)按照《安全標(biāo)標(biāo)志使用導(dǎo)導(dǎo)則》（GB1161799）設(shè)置安安全警示標(biāo)標(biāo)志，保證證人員安全全。8.5現(xiàn)場施工安安全用電按按照《施工工現(xiàn)場臨時時用電安全全技術(shù)規(guī)范范》（JGJ446-20005）有關(guān)規(guī)定定執(zhí)行。8.6其他項(xiàng)目的安全全要求按《建建筑施工安安全檢查標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)》(JGJ559)的相關(guān)規(guī)規(guī)定執(zhí)行。9環(huán)保措施9.1降低和和防止揚(yáng)塵塵。施工現(xiàn)現(xiàn)場的主要要道路全部部建成瀝青青道路。場場區(qū)內(nèi)其他他道路，全全部采用混混凝土硬化化。建立灑灑水清掃制制度，專人人負(fù)責(zé)對現(xiàn)現(xiàn)場道路進(jìn)進(jìn)行日常養(yǎng)養(yǎng)護(hù)、保潔潔、灑水降降塵工作，保保證路況良良好。9.2防治施施工噪聲污污染。施工工現(xiàn)場的電電鋸、電刨刨、大型空空氣壓縮機(jī)機(jī)等強(qiáng)噪聲聲設(shè)備搭設(shè)設(shè)封閉式機(jī)機(jī)棚，并設(shè)設(shè)置在遠(yuǎn)離離居民區(qū)的的一側(cè)，以以減少噪聲聲污染。9.3能源利利用和管理理。水資源源使用：現(xiàn)現(xiàn)場沿環(huán)路路埋設(shè)環(huán)型型雨水管，兼兼做雨水排排放及蓄水水使用，對對自然降水水進(jìn)行收集集。在工地地出口位置置設(shè)置雨水水收集池，收收集雨水和和基坑降水水。車輛清清洗使用循循環(huán)水洗車車池，使用用高壓節(jié)水水噴射系統(tǒng)統(tǒng)進(jìn)行車身身沖洗，并并將沖洗用用水沉淀回回收再利用用。9.4電資源源使用。施施工現(xiàn)場和和辦公區(qū)域域使用節(jié)能能燈具，開開關(guān)選用節(jié)節(jié)能型開關(guān)關(guān)。工作人人員休息或或下班后及及時關(guān)閉照照明燈、計計算機(jī)、空空調(diào)等用電電設(shè)備。10效益分析10.1施工進(jìn)度度成果應(yīng)用獨(dú)塔斜拉橋橋鉸接鋼塔塔安裝施工工工法技術(shù)，實(shí)實(shí)現(xiàn)了鋼塔塔的快速安裝裝，縮短了施施工工期。10.2工程質(zhì)量量成果獨(dú)塔斜拉橋鉸接接鋼塔安裝裝施工工法法的編制、實(shí)施等方方面均有其其獨(dú)特的思思路，使得得比較難控控制的傾斜“彩針型”鋼塔安裝質(zhì)量得得到有力的的保證，并并滿足本工工程創(chuàng)優(yōu)的的技術(shù)要求求。安裝鋼鋼鉸支座下下構(gòu)件時采采用了支