简述钢拱塔安装技术的实践

王兵

摘 要：文章着重介绍了辽宁本溪北地跨线桥二期工程钢拱塔的现场安装工艺、工装，以及安装过程中的线型控制和焊接技术。

关键词：钢拱塔；现场安装

中图分类号：U445 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）14-0021-02

1 工程概况

北地跨线桥二期工程主桥结构形式为独塔斜拉桥，引桥采用钢筋混凝土现浇箱梁和预应力混凝土现浇箱梁。

主塔分为两段：

下塔墩为梯形实体墩结构，

承台位置截面尺寸为14.75 m×15 m，

梁底位置截面尺寸为14.75 m×8 m；

下塔墩顶以上塔高78.0 m，向边跨侧倾角75 ？觷，采用拱形塔、钢箱型结构，断面外形尺寸5.69 m×2.5 m～3.0 m×2.5 m，拱塔轴线塔底13 m段为直线，13m以上为椭圆线，轴线理论椭圆方程为：

■+■=1（y≥0）。

钢拱塔单肢断面为单箱多室布置；钢拱塔共分为43个施工节段，其中单肢划分为21个节段（T1～T21），设20个拼接接缝，节段长度为2.6～5.4 m，节段重量为21.8～47.0 t（T1节段）；合拢段一节（T22），设2个拼接接缝，节段高度3.648 m，重24.5 t。

2 总体施工方案

钢拱塔分节段在工厂集中制造成构件单元，通过便道运输至现场，在20#墩布置动臂塔吊，提升吊装钢塔节段，进行原位节段拼装，部分斜拉索挂索与钢塔节段拼装同步进行，拼装时通过斜拉索利用已滑移到位的钢箱梁作为配重。钢塔首节通过劲性骨架预埋在下塔墩内，第二节钢塔吊装定位后与首节塔柱焊接，依次施工其他节段，直至钢塔施工完成。钢拱塔拼装完成后再挂设剩余斜拉索。

钢拱塔节段拼接处设置焊接钢操作平台，各平台之间设置爬梯，供施工人员通行。焊接操作平台和爬梯在拉索吊装阶段作为拉索塔端的操作平台。钢拱塔原位拼装过程中，两肢之间设置临时支撑。

施工总体流程：钢混结合段施工（T1、T2节段施工，塔-墩固结）→安装T3～T21节段→安装合拢段T22。

3 主要的施工方法

3.1 施工平台及通道

在每节钢拱塔节段的对接处外侧均设有工作平台，上下层平台间设置竖向爬梯相连。工作平台由钢拱塔工厂加工、安装，与节段一起运输、吊装。

3.2 定位、调位、牵引装置

3.2.1 限位件

吊装过程中为使下一吊装节段能够较容易地与已安装节段对接，在钢拱塔已安装节段与待安节段内箱加劲板上安装限位件。

在牵引系统的配合下，待安节段下落时利用限位板对位。限位件采用24 mm厚钢板，宽200 mm，高800 mm，与已安装节段焊接400 mm，伸出对接口400 mm，如图1所示。

3.2.2 匹配件

在钢拱塔节段壁板和侧板内侧以及加劲板上设置匹配件，匹配件主要具有两个作用，在工厂加工制造节段，进行短线匹配对位加工时起到定位作用，在现场安装时，匹配件起到临时定位锁定的作用。匹配板应保证孔位及尺寸形状能满足使用要求。匹配板设置22 mm的销孔，匹配时打入冲钉固定。

3.2.3 手拉葫芦

由于节段截面面积大，在高空中受风的影响大，并为了保证节段能顺利对位，需在已安节段与待安节段间设置牵引系统，以帮助节段对位。牵引系统是由4个手拉葫芦和8个卸扣组成的，手拉葫芦通过卸扣与节段连接。在吊装节段时，手拉葫芦预先安装在已安节段上，当待安节段吊至已安节段上方约50 cm处停住，将节段下端的卸扣与葫芦相连，收紧葫芦链。

3.2.4 调整千斤顶

钢拱塔吊装节段初定位后，匹配件打入冲钉前，节段对接处的精确调位是通过设置在节段上口的千斤顶来完成的（横桥向设有限位装置，主要调整顺桥向位移）。

现场采用16 t和32 t机械顶进行钢拱塔节段的位置调整，千斤顶反力座设置在壁板内箱侧，布置示意图如图2所示。

钢拱塔节段对位时当利用千斤顶无法实现微调整时，则利用丝杆顶进行微调，丝杆顶如图3所示。

节段对位精调到位后，匹配板打入冲钉，钢拱塔节段临时固定完成。

3.3 钢混结合段施工

下塔墩高10.67 m，采用定型钢模施工，分两次浇筑，首次浇筑至钢拱塔T1节段底口处，即6.67 m处，利用动臂塔吊吊装T1节段，通过预埋限位件调整定位后进行下塔墩第二次浇筑，浇筑高度为4 m；安装钢拱塔T2节段，浇筑塔墩顶以上2 m的范围内钢拱塔内T2节段锚板下混凝土，待混凝土强度达到95%、弹性模量达到100%后，张拉预应力束并压浆。完成拱塔钢-混结合段施工，形成钢拱塔与塔墩间固结。

钢拱塔底节T1定位装置由高0.5 m、0.3 m的焊接H400×150型钢及其底座预埋件组成。

塔墩浇筑第一次混凝土时预埋导向限位装置预埋件，预埋件由钢板和锚固钢筋组成。预埋件需精确确定好平面位置和标高并固定牢靠，浇筑混凝土的过程中避免扰动。

预埋件在钢塔T1节段就位前需进行复测其平面位置及平整度，T1节段就位后对其位置进行精调；利用千斤顶进行空间位置的调整，逐步逼近，使之达到要求，立即锁定焊接。

T1节段底口平面位置及高程偏差控制在1 mm以内，现场准备1 mm、2 mm、5 mm等规格钢片备用。

3.4 钢拱塔节段吊装施工

3.4.1 钢拱塔节段吊装流程

钢拱塔节段单元均利用STL1400动臂塔吊原位吊装，其中T9节段至T17节段拼装过程中需通过挂设临时索（C6#～C18#、C6'#～C18'#斜拉索），利用已滑移到位的钢箱梁作为配重。

施工过程共计挂索13对，每次挂索2对进行初张拉一次。各对索的初张力以调整钢塔线型和钢塔应力状态为准进行试算，得出合理的初张力。

在T10、T15、T20三个节段处分别设置横向临时支撑，用以调节钢拱塔横桥向位移。

钢拱塔施工顺序见表1。

3.4.2 钢塔调整

吊装到位后，测量人员对钢拱塔进行检查，利用千斤顶、侧面匹配板将钢塔平面位置调整好，根据测量结果调整竖向位置，并检测钢塔金属接触率情况，当满足要求后，打入冲钉定位。

3.4.3 施焊、松钩

测量无误后，进行钢拱塔节段环焊缝施焊后方可松钩，并拆卸吊具。

①焊接顺序。

节段对接到位后，首先焊接钢塔节段侧板焊缝，两侧板同时对称施焊，焊接顺序为由中间向两侧焊接；侧板焊接完成后，焊接壁板，同样为两壁板同时对称施焊，顺序为由中间向两侧焊接。

环焊缝焊接完成，塔吊松钩，开始焊接加劲板和肋板，嵌补段可以同时施工，先焊接对接焊缝，后焊接角焊缝。

②焊接工艺流程。

③焊接的环境要求。

在工地放风速仪，定时测量及记录施工期间的风速；焊接作业区风速当手工电弧焊超过8 m/s，气体保护焊超过2 m/s时，必须设置防风棚。

工地地面拼装焊缝位置处设置防风防雨棚；雨天施工时，顶板的焊接工作必须在临时工作棚内进行，另外CO2气体保护焊宜在防风棚内进行。

湿度过大（≥80%），不利于焊接时，宜对焊接位置附近进行除湿处理，可采用局部加热的方法，减小焊接区域的湿度。

雨天焊接时，应采取措施避免雨水直接落在刚焊接的焊缝表面，避免雨水流到刚焊接的焊缝表面。

工地准备足够的雨具，小雨不影响焊接及施工；在雨天施焊时，施焊人员必须戴绝缘手套，穿绝缘鞋，做好防漏电工作；尽量避免在雨天的高空的焊接。

高空焊接时，在构件下面设置接火盆及监护人，防止焊花随意飘落引起火灾及伤害行人。

④焊接工艺评定。

⑤焊接方法也很重要。

⑥焊接要求。

多层多道焊时，各层各道间的熔渣必须彻底清除干净。角焊缝的转角处包角应良好，焊缝的起落弧处应回焊10 mm以上。不允许在焊缝以外的母材上随意打火引弧。

施工人员如发现焊缝出现裂纹，应及时通知工艺员，查明原因后才能按工艺人员制订的方案施工。

⑦焊接前后检查清理。

焊接前，仔细核对破口尺寸是否合格，清除破口内的水，锈浊，油污及定位焊外的焊渣、飞溅及污物。

焊接后，认真除去焊道上的飞溅、焊瘤、咬边、表面气孔、未熔合、裂纹等缺陷。

钢拱塔至放样点位，测量上口四角点三维坐标，与设计坐标相比较，若超出误差范围，利用动臂塔吊微调上口位置直至满足误差要求。安装第二节段时，底口与首节上口临时锁定，测量上口四角点三维坐标，若满足误差要求，可以焊接两节段钢拱塔，否则重新调整上口位置直至合格。以此类推，完成钢拱塔施工。

4 结 语

本工程钢拱塔目前已全部安装完毕，经检测，各指标均符合设计和规范要求，可以为类似工程提供参考。

参考文献：

[1] 鞠强，刘士峰.钢结构厂房施工与安装质量控制要点探究[J].城市建设理论研究，2012，（28）.