鋼管拱肋整體提升施工關(guān)鍵技術(shù)

鋼管拱肋整體提升施工關(guān)鍵技術(shù)摘要：鋼管拱肋支架作為重要的支撐結(jié)構(gòu)，其具有突出的應(yīng)用性能。但是在鋼管拱肋施工過程中提升施工難度相對較大。為了保證鋼管拱肋整體施工水平，本文主要分析鋼管拱肋的結(jié)構(gòu)特點，明確了鋼管拱肋的施工難點，主要包括安裝操作、制作精度要求以及焊接質(zhì)量、施工環(huán)境要求高等不同方面。與此同時，探索了鋼管拱肋整體提升施工的關(guān)鍵技術(shù)，為鋼管拱肋整體提升順利進行提供可靠的支撐。文中還從實踐案例出發(fā)明確了鋼管拱肋整體提升施工注意要點，以期為提升鋼管拱肋整體提升施工效果提供有益參考。關(guān)鍵詞：鋼管拱肋；提升要點；技術(shù)應(yīng)用；整體提升前言在大型工程數(shù)量增加的背景下，一些工程施工技術(shù)也越來越先進。大型建筑的鋼結(jié)構(gòu)連廊、大型橋梁以及隧道等都會利用整體提升施工技術(shù)保證施工質(zhì)量和施工效率。在鋼管拱肋整體提升過程中，需要對其進行優(yōu)化設(shè)計，加強整體提升線形測量和驗算，使鋼管拱肋可以順利合攏，提升鋼管拱肋的施工效果。1鋼管拱肋結(jié)構(gòu)特點分析鋼管拱肋是重要的支撐結(jié)構(gòu)，在實際應(yīng)用過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。通常鋼管拱肋結(jié)構(gòu)是由具有較高強度的鋼管組成的。在拼裝過程中可以利用彎曲和焊接技術(shù)制作成穩(wěn)定的拱形結(jié)構(gòu)。鋼管拱肋結(jié)構(gòu)的承載能力比較突出，還可以有效分散鋼管拱肋結(jié)構(gòu)在應(yīng)用過程中的應(yīng)力，進一步提高支撐結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性和安全性[1]。目前，在鋼管拱肋應(yīng)用過程中，其突出的特點是穩(wěn)定性與強度相對較高。鋼管拱肋支架以高強度鋼材為基礎(chǔ)進行設(shè)計，可以保證支架的承載能力以及穩(wěn)定性。在相對復(fù)雜的施工環(huán)境中，鋼管拱肋的支撐能力也相對較強。該結(jié)構(gòu)還具有顯著的抗壓性能和抗彎性能。鋼管作為拱肋結(jié)構(gòu)的主要材料，其本身具有較強的抗壓性能和抗彎性能，能夠保證拱肋結(jié)構(gòu)整體形態(tài)的穩(wěn)定性和支撐結(jié)構(gòu)的安全性。在鋼管拱肋施工過程中需要在內(nèi)填充混凝土，使其與鋼管進行結(jié)合，能夠進一步增強拱肋結(jié)構(gòu)的抗彎性能。尤其是在鋼管拱肋結(jié)構(gòu)受橫向作用力影響時，其穩(wěn)定性比較良好。鋼管拱肋的使用壽命也相對較長，在結(jié)構(gòu)制作過程中會通過一些防腐技術(shù)提高拱肋結(jié)構(gòu)的抗腐蝕和抗侵蝕能力，使用壽命相對較長，后期維護成本也比較低。此外，在鋼管拱肋施工操作過程中的最大優(yōu)勢是方便進行安裝和拆卸。鋼管拱肋結(jié)構(gòu)在設(shè)計時就會考慮到施工的可行性。整體結(jié)構(gòu)的模塊化設(shè)計特點可以提高拱肋的安裝效率，節(jié)省施工時間。目前，鋼管拱肋可以在不同工程項目中發(fā)揮作用，并且可以按照工程項目的實際情況進行定制，能夠適用各種結(jié)構(gòu)和施工場景。鋼管拱肋在橋梁、隧道以及高層建筑中的應(yīng)用也越來越受到重視。2鋼管拱肋工程施工難點在鋼管拱肋工程施工過程中還存在一些難點問題，如果不能對這些難點問題進行有效解決，會影響鋼管拱肋工程施工效率和質(zhì)量。某橋梁工程建設(shè)過程中，路線總長712.688m，其中盤龍嘉陵江大橋全長530.5m。該橋梁工程的主橋上部采用下承式鋼管混凝土桁架結(jié)構(gòu)，主拱凈跨徑為183m，凈矢高為36.6m，矢跨比1/5，兩條拱肋中距為19.8m。拱肋提升段總體長度為178.7m，重量約為800t。根據(jù)某大型橋梁鋼管拱肋整體提升方案，總結(jié)了施工中的難點問題與解決方案，具體見表1。表1某大型橋梁工程鋼管拱肋施工難點與解決方案序號123難點問題制作精度要求高鋼管拱肋安裝過程復(fù)雜，難度大，安全風(fēng)險系數(shù)高運輸與提升難度高具體表現(xiàn)鋼管拱肋在制作過程中需要關(guān)注下料、切割以及卷管、焊縫處理等不同環(huán)節(jié)。這些環(huán)節(jié)本身對操作精度要求比較高；對不同環(huán)節(jié)的焊接質(zhì)量要求相對較高。在鋼管拱肋結(jié)構(gòu)整體提升安裝時，需要對施工環(huán)境進行控制和管理。在鋼管孔內(nèi)混凝土澆筑施工中，混凝土倒流風(fēng)險高。浮運段鋼管拱肋長度大，上船與下船的難度高，甲板駁穩(wěn)定性控制難度大鋼管拱肋結(jié)構(gòu)屬于大尺寸、大重量節(jié)段，在運輸中對變形與損壞控制要求比較高，運輸難度大；鋼管拱肋整體提升時對提升系統(tǒng)性能要求高，提升過程比較復(fù)雜。解決對策在鋼板下料操作過程中必須對誤差進行嚴(yán)格控制，保持在2毫米以內(nèi)。在焊縫質(zhì)量檢測時，最好利用X射線或者超聲波探傷保證檢測結(jié)果的可靠性；在焊縫質(zhì)量檢測時，最好利用X射線或者超聲波探傷保證檢測結(jié)果的可靠性。在鋼管拱肋制作過程中，如果圓管在不同部位應(yīng)用，其弧度是存在一定差異的。這就要求在鋼管拱肋制作時必須保持較高精度，使后續(xù)作業(yè)順利進行。按照20%的比例進行抽檢，通過X射線進行探傷，進一步明確焊縫質(zhì)量。在焊接操作過程中，需要根據(jù)鋼管拱肋工程的具體要求對焊接方式進行選擇，最好采取滿焊方式，減少焊縫變形。同時要對鋼管澆筑質(zhì)量進行全面檢測，避免出現(xiàn)較大應(yīng)力。如果環(huán)境溫度超過40℃，鋼管溫度在60℃以上，需要及時進行灑水，降低鋼管溫度。需要根據(jù)結(jié)構(gòu)的實際情況進行多次測量和調(diào)整，保證安裝方案的合理性和精確度。整體提升法運用中還需要完成拱肋線形設(shè)計與測量，確保鋼管拱肋結(jié)構(gòu)可以準(zhǔn)確就位，提高整體提升的安全性和效率在鋼結(jié)構(gòu)拱肋運輸時，按照分段運輸?shù)脑瓌t，綜合考慮結(jié)構(gòu)構(gòu)造和運輸條件限制，合理劃分運輸塊段；運輸時，需要利用臨時加固工裝，在鋼管拱肋底部設(shè)置枕木支墊，保證拱肋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與牢固性。整體提升中需要由專人進行指揮，避免發(fā)生突發(fā)事故。3鋼管拱肋整體提升施工關(guān)鍵技術(shù)通過整體提升施工方法開展鋼管拱肋安裝工作時，整體工作相對復(fù)雜，并且要求相對較高，還需要開展有效的安全控制工作。在本文研究過程中以某大型橋梁為對象分析鋼管拱肋整體提升施工的關(guān)鍵技術(shù)。該大型橋梁中拱腳段提前預(yù)埋，提升段鋼管拱擬采用“陸地拼裝+浮運+整體提升”施工，鋼管拱在預(yù)定的溫度下采用“配切法”進行直接合攏。在施工過程中可以將鋼管拱肋在地面或者低位完成拼裝，之后通過智能化提升系統(tǒng)對鋼管拱肋進行整體提升施工，減少了高空作業(yè)風(fēng)險，保證了整體結(jié)構(gòu)的施工效率。大型橋梁鋼管拱肋整體提升施工過程中，主要從以下角度出發(fā)進行施工關(guān)鍵技術(shù)控制和管理。3.1鋼管拱肋整體提升設(shè)計要點3.1.1拱肋結(jié)構(gòu)拼裝設(shè)計在鋼管拱肋整體提升施工之前需要進行必要的設(shè)計工作，為后續(xù)施工提供可靠的指導(dǎo)方案。鋼管拱肋拼裝和臨時支架設(shè)計是重點內(nèi)容。拱肋拼裝作為整體提升施工的重要基礎(chǔ)，在實際拼裝過程中需要明確每一個節(jié)段的尺寸、型號和具體的位置。臨時支架的主要作用是保證鋼管拱肋在整體提升過程中的穩(wěn)定性。在某大型橋梁工程施工過程中，拱肋提升段總體長度為178.7m，鋼管拱總體寬度為22.4m，拼裝高度約為40m。提升段單榀拱肋縱向分為7個塊段，最大節(jié)段長度為33.4m，最大單節(jié)段重量約為58.12t。鋼拱肋在加工廠加工成長約15m左右的節(jié)段，單榀拱肋平躺運輸至現(xiàn)場拼裝場地，在拼裝現(xiàn)場搭設(shè)鋼管拱拼裝胎模，將鋼管節(jié)段組拼成為7個安裝節(jié)段，然后采用2臺100t履帶吊抬吊安裝節(jié)段，在拼裝場地搭設(shè)鋼管支架，進行拼裝，拼裝順序為自兩端至頂部主跨為90+200+90米的連續(xù)鋼構(gòu)拱橋。在實際施工過程中，為了保證整體提升作業(yè)順利進行，將整個拱肋結(jié)構(gòu)優(yōu)化為三段開展拼裝設(shè)計。拼裝支架主要包含原位拼裝、整節(jié)段拼裝和提升支架三部分。在設(shè)計過程中將這些支架通過預(yù)埋件在梁面進行固定。拼裝設(shè)計時，主要通過千斤頂對鞍座位置進行調(diào)整，保證了拱肋結(jié)構(gòu)不同節(jié)段位置的精準(zhǔn)度。在該特大橋施工過程中還將整體提升和低位拼裝進行結(jié)合完成拱肋拼裝，整體提升節(jié)段長度為202米，重量為1800噸。在整個拼裝設(shè)計過程中，拱肋結(jié)構(gòu)主要是在橋位處進行拼裝，之后通過整體提升系統(tǒng)對拱肋進行吊裝提升，提高了施工效率。此部分與文章上下內(nèi)容不符對整體提升段進行拼裝后，鋼筋拱肋的提升重量為1026.43t。此部分與文章上下內(nèi)容不符3.1.2鋼管拱肋整體提升系統(tǒng)設(shè)計與安裝在提升系統(tǒng)設(shè)計和安裝操作過程中，主要完成千斤頂、吊索以及錨索等部件設(shè)計與安裝。為了保證整體提升作業(yè)順利進行，所有部件必須保證設(shè)計精度。在提升操作過程中，某整體提升段拼裝完畢后的鋼管拱提升重量合計為1026.43t。根據(jù)工程的特點采用LSD液壓同步提升系統(tǒng)。特大橋施工采取的提升系統(tǒng)主要通過4臺連續(xù)千斤頂與配套的吊索、錨索等部件完成操作。在這些部件計算和安裝時，以該橋梁工程的實際情況也就是鋼管拱肋結(jié)構(gòu)尺寸和具體的形態(tài)為基礎(chǔ)進行計算與選擇，保證了整體提升效率與質(zhì)量。為了突破整體提升后拱肋內(nèi)結(jié)構(gòu)自重產(chǎn)生的形變問題。在設(shè)計中還利用了水平拉索。提升系統(tǒng)的設(shè)計和安裝比較復(fù)雜，主要因為橋梁結(jié)構(gòu)在整體提升過程中跨徑與噸位都相對較大。因此，開展提升系統(tǒng)設(shè)計和安裝時，最好應(yīng)用一些新的技術(shù)。例如在特大橋梁拱肋結(jié)構(gòu)整體提升系統(tǒng)設(shè)計中，通過離合式免拆散同步外模井節(jié)接高技術(shù)以及裝配式拼裝技術(shù)，保障了提升系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，同時保障了鋼管拱肋結(jié)構(gòu)整體提升質(zhì)量。3.1.3整體提升線形設(shè)計線形設(shè)計的目的是完成線形控制和測量控制。這是保證整體提升施工質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在實際設(shè)計過程中，相關(guān)技術(shù)人員設(shè)計全方位全程測量與監(jiān)測方案，要動態(tài)監(jiān)測和調(diào)整拱肋線形，使其與結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計要求相符合。這意味著鋼管拱肋整體提升操作中線形測量貫穿始終，至關(guān)重要。從拱肋結(jié)構(gòu)拼裝到整體提升都必須開展有效的測量工作。在某特大條拱肋結(jié)構(gòu)整體提升操作中，主要通過位移傳感器和全站儀等完成線形測量工作。通過實時監(jiān)測的數(shù)據(jù)對拱肋線形和位移進行及時調(diào)整，保證了拱肋線形與設(shè)計要求相符合。除此之外，通過BIM輔助技術(shù)開展高精度定位測量。利用BIM技術(shù)對施工過程進行模擬和預(yù)測，可以及時優(yōu)化線形控制方案，能夠獲取更加精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)資料。還可以利用多元感知的智能化技術(shù)對鋼管拱肋結(jié)構(gòu)整體施工方案進行優(yōu)化，進一步保障線形控制和測量的整體效果。3.2鋼管拱肋整體提升施工技術(shù)要點在鋼管拱肋整體提升施工之前，必須做好充分的施工準(zhǔn)備工作，要完成施工場地清理并安裝臨時支架，保證提升系統(tǒng)調(diào)試結(jié)果與設(shè)計方案相符合。還要完成測量控制網(wǎng)布設(shè)。在實際操作過程中，具體技術(shù)要點如下：3.2.1鋼管拱肋拼裝技術(shù)要點在整個施工過程中，拼裝是主要的施工環(huán)節(jié)，必須嚴(yán)格按照施工設(shè)計圖紙和施工方案開展精確拼裝，保證拱肋結(jié)構(gòu)的各項參數(shù)準(zhǔn)確無誤。在施工操作過程中，還需要對輔助設(shè)備進行調(diào)整。3.2.2提升系統(tǒng)安裝技術(shù)要點在提升系統(tǒng)安裝時，需要根據(jù)設(shè)計方案進行控制和管理。提升系統(tǒng)安裝完成后必須開展必要的調(diào)試工作。在調(diào)試過程中可以及時發(fā)現(xiàn)提升系統(tǒng)安裝問題并快速糾正，保證提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。3.2.3整體提升與合攏技術(shù)要點整體提升與合攏是鋼管拱肋整體提升施工過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。完成拱肋拼裝以及提升系統(tǒng)安裝調(diào)試工作之后，開展整體提升施工作業(yè)。在整個提升操作過程中必須通過臨時支架和其他輔助設(shè)施保證鋼管拱肋的穩(wěn)定性以及安全性。并且要實時監(jiān)測拱肋線形數(shù)據(jù)，及時開展線形調(diào)整和測量。鋼管拱肋合攏施工中需要搭設(shè)合攏段操作平臺，微調(diào)拱肋接口，并連續(xù)測量上合攏口尺寸；根據(jù)測量數(shù)據(jù)，配切合攏鋼管；在合適的溫度下，完成鋼管拱的合攏施工。該工程提升到設(shè)計位置后要及時進行合攏施工，主要是將拱肋與兩側(cè)橋段或者梁體進行連接。在合攏操作中，需要確保拱肋結(jié)構(gòu)準(zhǔn)確就位，之后可以使用吊索等進行微調(diào)，保證合攏質(zhì)量。整體提升示意圖見圖1。圖1某橋梁拱肋整體提升施工圖3.2.4后續(xù)施工與驗收要點完成鋼管拱肋整體提升作業(yè)后，需要進行必要的驗收和檢測。主要是對拱肋焊接、防腐處理效果進行全面檢查。特別是在焊接質(zhì)量監(jiān)測中，需要使用相關(guān)技術(shù)提高檢測結(jié)果的精準(zhǔn)度，并出具質(zhì)量驗收和安全評估報告，確保施工質(zhì)量符合設(shè)計要求與工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。3.3鋼化拱肋整體提升工程實例分析在本文研究過程中主要是對某特大橋的鋼管拱肋整體提升方案進行研究。該工程項目的該特大橋大橋全長530.5m。工程主橋上部采用下承式鋼管混凝土桁架結(jié)構(gòu)，主拱凈跨徑為183m，凈矢高為36.6m，矢跨比1/5，兩條拱肋中距為19.8m。拱肋提升段總體長度為178.7m，重量約為800t。的主橋為跨徑260米的下沉式鋼管混凝土拱橋。在鋼管拱肋整體吊裝施工過程中主要采用“提升段鋼管拱擬采用“陸地拼裝+浮運+整體提升”施工，鋼管拱在預(yù)定的溫度下采用“配切法”進行直接合攏。低位拼裝+中段拱肋整體提升”施工方案。需要提升的節(jié)段為202米，整體重量為1800噸，一次性完成的提升高度為63米。在該大橋施工過程中因為拱肋跨徑相對較大，通過纜索吊裝和轉(zhuǎn)體施工會影響周邊構(gòu)筑物的安全與穩(wěn)定性。通過綜合對比采取“低位拼裝+中段拱肋整體提升”施工方案。在操作中需要將拱肋結(jié)構(gòu)在橋位處完成拼裝作業(yè)，之后利用提升系統(tǒng)進行整體提升操作。該施工方案效率相對較高，占用場地也比較少，并且可以在最大程度上降低鋼管拱肋施工操作中對周邊構(gòu)筑物產(chǎn)生的負(fù)面影響。除此之外，在該特大橋工程建設(shè)過程中，為了保證整體提升的安全性和施工質(zhì)量，將臨時鋼箱上下兩部分解鎖，利用提升塔架頂8臺液壓連續(xù)同步千斤頂將鋼管拱平穩(wěn)提升至設(shè)計位置；精確測量和調(diào)整鋼管拱的位置。還建立了多元感知為基礎(chǔ)的智能化大跨徑鋼管拱肋整體提升施工控制系統(tǒng)。通過BIM模型對整體施工方案進行了模擬和分析，明確了在整體提升操作過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，并針對可能出現(xiàn)的突發(fā)情況制定了有效的應(yīng)急方案，為保證鋼管功能整體提升提供了可靠支撐。4鋼管拱肋整體提升施工注意要點鋼管拱肋結(jié)構(gòu)本身施工相對復(fù)雜。為了保證鋼管孔內(nèi)整體提升施工質(zhì)量，需要從質(zhì)量控制、安全管理和工程驗收等不同角度掌握鋼管拱肋整體提升施工要點，為類似工程施工提供可靠借鑒。4.1施工質(zhì)量控制要點在鋼管管內(nèi)施工過程中，需要從鋼管管內(nèi)的制作環(huán)節(jié)出發(fā)進行嚴(yán)格的質(zhì)量控制和管理。拱肋制作必須按照設(shè)計圖紙和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求進行，同時要重視原材料選擇與加工管理。尤其是在拱肋焊接操作過程中必須實現(xiàn)精細(xì)化管理，確保焊接質(zhì)量。在原材料選擇時，需要進行材料質(zhì)量檢測，保證材料規(guī)格、型號與設(shè)計要求符合。對鋼管拱肋結(jié)構(gòu)進行加工前，工作人員需要根據(jù)加工制作的要求對工藝設(shè)備進行檢查，保證加工精度。特別是在卷管、切割和焊接操作中，要對每一個環(huán)節(jié)的施工參數(shù)進行控制，保證焊接質(zhì)量。焊接完成后開展焊縫檢查時，要明確焊縫作為鋼管拱肋的薄弱環(huán)節(jié)，是影響鋼管拱肋性能水平的重要因素。最好完成超聲波探傷，保證焊縫內(nèi)部無缺陷。同時要重視成品檢驗，主要是鋼管拱肋在加工完成后開展外觀檢測、尺寸測量和焊縫探傷等，進一步保證成品質(zhì)量與設(shè)計要求相符合[3]。4.2施工操作中的安全管理要點雖然某特大橋梁工程制定了“陸地拼裝+浮運+整體提升”施工，鋼管拱在預(yù)定的溫度下采用“配切法”進行直接合攏的低位拼裝+中段鋼管拱肋整體提升的施工方案，不符減少了高空作業(yè)。但是因為鋼管拱肋的施工操作相對較多，施工環(huán)境比較復(fù)雜，也存在一定的高空作業(yè)。因此，鋼管拱肋整體提升也具有一定的安全風(fēng)險。在實際施工過程中必須保證施工人員和設(shè)備使用安全。不符施工之前需要進行必要的施工技術(shù)交底和安全教育培訓(xùn)，提高施工人員的安全責(zé)任意識與操作水平。在安全教育培訓(xùn)中還要加強高空作業(yè)安全防范和急救知識培訓(xùn)。同時在施工現(xiàn)場還要布置必要的安全防護設(shè)施，例如安全帶、防護欄等。開展拱肋結(jié)構(gòu)整體提升施工時，相關(guān)工作人員必須佩戴安全裝置，包含安全帽、安全帶，保證安全裝置穿戴到位。此外，整體提升施工之前，施工方需要制定必要的應(yīng)急預(yù)案。針對可能發(fā)生的高空墜落、坍塌、火災(zāi)等突發(fā)事件制定科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽?yīng)對措施。還需要對施工操作進行全程動態(tài)監(jiān)控，特別是對關(guān)鍵工序進行重點監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)安全隱患需要及時處理，提升鋼管拱肋提升施工安