1 前言
1.1 工艺工法概况
在装配式混凝土或钢筋混凝土拱桥上部结构施工中，通常采用节段预制吊装工艺。先于预制场地加工预制拱箱节段，再根据工程的实际情况，使用龙门吊、塔式吊机、浮吊或缆索吊装等方法进行预制节段的吊装施工作业，其中缆索吊装是使用较广泛的方案。 1.2 工艺原理
场地预制拱箱的各个节段，通过吊装设备和临时稳定系统，将拱的各个节段快速的拼装组合到一起，形成主要的承重结构，以便后续的施工作业。 2 工艺工法特点
2.1吊装法施工可以省去部分或全部的支架系统，适合于深谷、河流和公铁路等不适合架设支架的地形条件；
2.2吊装系统架设不需要现场浇注混凝土，在工期上有较大优势，也减少了部分高空作业，有利于施工安全；
2.3吊装施工方法虽然减少了支架的使用量，但是吊装作业本身需要大型的起吊设备（吊装过程如图1所示），施工作业人员方面也有更高的要求。
图1 缆索吊装施工示意图
3 适用范围
适用于装配式钢筋混凝土肋拱、组合箱形拱施工。也可用于桁架拱、钢管拱、刚构拱和采用预制吊装的其他类型的桥梁。 4 主要技术标准
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《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60）
《公路钢筋混凝土及预应力混凝土 桥涵设计规范》（JTG D62 ） 《铁路混凝土工程施工技术指南》（TZ210 ） 《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50 ） 5 施工方法
缆索吊装施工是将钢筋混凝土拱预制节段利用缆索吊机进行吊运，通过扣挂、组拼，使主拱圈合拢成形，施工由吊装、挂扣、侧向稳定等系统组成。吊装前应该对各个预制节段的外形、尺寸以及墩台拱座的位置进行检查，并调整误差。然后用吊装系统试吊构件，试吊中观察缆索、牵引及锚固的工作情况。然后正式进行吊装作业，并用扣索固定各个预制节段，直至合拢。 6 工艺流程及操作要点
缆索吊装施工须在吊装前严格控制预制件的长度和尺寸，检查拱座间距离与预制构件的误差，及时做出相应调整措施。拼装过程中应严格执行吊装作业程序，并对处于悬拼状态的拱圈进行稳定控制，直至合拢。 6.1 施工工艺流程
预制拱箱节段 架设吊装系统、施工拱座 检查预制节段和拱座 检查吊装系统 调整误差 吊装拱箱节段 扣索固定拱箱 横向稳定拱箱 拱箱合拢 浇注多条拱箱接缝 拆除索扣
图2拱箱拼装施工工艺流程图
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拱箱拼装工艺流程如图2所示。 6.2 操作要点
6.2.1吊装设备的检查与试吊
1 吊装前，对吊装系统各设施进行全面检查，然后组织试吊验收。分工况按逐级加载的方式进行。
2 各阶段试吊中，重点检验塔架位移、主索垂度和主索受力均匀程度，动力系统工作状态，牵引、起重系统运转状况及索力，主索地锚稳固情况及通讯、指挥系统的通畅性能和各作业组之间的协调性。
3 试吊后，综合各种观测数据和检查情况，对吊装系统的技术状况进行分析、评价和鉴定，确定能否吊装。
6.2.2扣索及调整系统检查
拱箱吊装时，除合拢段以外，各段在悬拼期间均需设一组扣索进行纵向稳定。 扣架一般设在墩、台顶上，底部固定，塔顶设置缆风；各扣索位置必须与所吊挂的拱箱在同一竖直面内。扣索一般采用钢丝绳，悬拼节段数量较多时，也可采用钢绞线。扣绳宜采用单扣，即扣点设置在拱箱中心线上。单扣受力明确、易于计算控制，设备需用量少。
在起吊前，须将各段扣索布置好，并分块存放，不得混乱，要做到条理清楚，放索时方能顺利。
吊绳制作需在台座上进行，并保证两肢等长，且模拟拉紧后再安装定位卡子。扣绳和吊绳在拱箱底部连接位置，在销子与混凝土之间，安装一块钢板，分散压力，以保证混凝土不被局部压力破坏。扣索在底板连接如图5所示。
施工前对以下项目进行重点检查：用于扣索安装的牵引卷扬机工作状态和性能是否正常，扣索滑车组的完好和安装情况，扣索地锚变形观测标志、绳卡准备是否齐备，大小型号是否齐全。
6.2.3吊装工艺及程序 1 起吊方法
拱箱(肋)节段采用平吊就位的吊装方式。拱箱节段水平起吊后，运输至安装位置，缓慢下降高度，调整后端头位置，将连接端与上一节段接头或拱脚相连接，提升拱箱前端，逐步调整前后起重索吊钩，使拱节段达到设计标高，进行临时锁
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定。
2 吊装程序
主拱根据跨度不同，分为三节段、五节段、七节段等吊装。 1)三节段吊装程序及工艺
当采用梯形搭接接头时，宜先准确扣挂两拱脚段，调整扣索使其上端头较设计值抬高3～5 cm，再安装拱顶段，实现合拢。当采用对接接头时，宜先悬扣拱脚段初步定位，使其上端头较设计值抬高5～10cm，然后将拱顶段吊扣至比设计抬高l～2 cm，再逐渐放松拱脚段扣索使其均匀下降与拱顶段合拢。施工顺序见图3。
图3三节段吊装程序及工艺示意图
2)五节段吊装程序及工艺
从拱脚段开始，按下图顺序将1、2、3、4节段吊扣就位，并使次边段的上端接头比设计抬高10cm，拱脚段上端接头比设计抬高5cm。次边段上端接头与拱脚段上端接头抬高量按2倍关系控制。施工顺序如图4所示。
图4 五节段吊装程序及工艺示意图
3）拱箱松索成拱程序及工艺
在松索成拱前，须先对拱箱轴线、各接头标高作校正，使之符合设计要求。 每次松索量宜小，拱脚段上端接头高程变化不宜超过1cm，次边段上端接头高程变化不宜超过2cm。每次松索压紧接头缝后，应将接头螺栓全部拧紧一次。当接头标高接近设计值时，宜用钢板嵌塞接头缝隙。通过侧向缆风对拱箱轴线进行调
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整，然后将扣索、起重索放松到基本不受力，拧紧各接头螺栓，最后用缆风检查和校正拱箱轴线，固定缆风，观测各接头及拱顶高程。
当主拱合拢并按设计固定缆风后，可按拱脚段扣索、次边段扣索、拱顶段起重索三者先后顺序完全放松绳索。
3 合拢方式 1)合拢原则
主拱合拢方式有：单肋合拢和双基肋合拢，多采用单肋合拢。 (1)单肋合拢
单肋合拢是指合拢肋两侧没有加强稳定作用的基箱的合拢方式。中小跨径箱形拱桥，当其拱箱高度大于0．009～0．012跨径，拱箱底面宽度为拱箱高度的0．6～1.0，且横向稳定系数不小于4时，可采用单肋合拢方式。单肋合拢水平稳定索扣布置如图5所示。
图5 单肋合拢示意图
大、中跨径箱形拱，其单肋横向稳定系数小于4时，可先悬扣多段拱脚段或次拱脚段拱箱，并将相邻两肋连接后，安装拱顶段单根肋合拢。
(2)双基肋合拢
双基肋合拢是指合拢肋两侧有加强稳定作用的基箱的合拢方式。
当拱箱跨径不小于80m或横向稳定系数小于4时，应采用双肋合拢松索成拱的方式，即当第一根拱箱合拢并校正拱轴线，楔紧拱箱接头缝后，稍松扣索和起重索，压紧接头缝，但不卸掉扣索和起重索，待第二根拱箱合拢，两根拱箱横向连接稳定并张拉好风缆后，再同时松卸两根拱箱的扣索和起重索。
双基合拢一般较少采用。 7 劳动力组织
吊装施工需要多台设备及施工作业面协同工作，吊装作业过程由总指挥和吊装现场指挥协调完成，所需劳动力见表1。
表1 吊装系统施工劳动力表（单个工作面）
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序号 1 2 3 4 5 6 工种名称 总指挥 吊装现场指挥 起重卷扬机司机 牵引卷扬机司机 扣索卷扬机司机 装吊工 总人数 单位 人 人 人 人 人 人 数量 1 1 2 2 2 24 32 8 主要机具设备
吊装施工所需的机具设备量主要取决于不间断完成整个施工工艺流程所需要的机械设备数量，所需机具设备见表2。
表2 拱箱拼装机械设备表
序号 1 2 3 4 5 设备名称 扣索卷扬机 起重卷扬机 牵引卷扬机 扣绳牵引卷扬机 全站仪 单位 台 台 台 台 台 数量 2 2 2 4 2
9 质量控制
9.1 易出现的质量问题
9.1.1 线形控制
吊装完成后的拱箱线形直接关系到拱桥使用阶段的受力状态，因此施工的各个阶段必须严格控制与拱圈线形相关的因素。
9.1.2 合拢前的稳定
由于吊装起重能力有限，通常把拱圈分成多个拱箱拼装。这样每个拱箱都较窄，合拢前的拱箱是一种细长状态，其稳定性较差，施工时应用拉索多处约束拱箱，防止拱箱横向失稳。
9.1.3 接头质量控制
接头是连接各个拱箱之间连接的重要部件。也是拱桥在悬臂拼装合拢前的薄弱环节，处理好吊装接头的质量，可以使拱圈的质量得到有效的保障。
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9.2 保证措施
9.2.1横向缆风索的设置
横向缆风的主要作用在于：在拱箱吊装中用以调整和控制拱箱中心线；在拱箱合拢时用以约束各个接头的横向位移；在拱箱成拱后，用以减少拱箱的自由长度，增大拱箱的横向稳定；同时抵抗横向外力。
缆风设置应满足以下要求：
1 上下游对称布置，防止出现不均衡荷载。
2 缆风索与拱箱轴线夹角大于45°，与地面夹角在30°～40°，距离宜大于100 m。缆风索的收紧和放松，应在测量观测下统一指挥进行；对于5节段以上拱箱的吊装，对缆风进行专门设计，将缆风作为结构的一部分，在最不利横向荷载时，要计入缆风的弹性变形和非线性影响，要求横向稳定系数不小于4。
当采用双基肋合拢方案时，主拱节段的侧缆风设置应对每段基箱分别设置，不宜将两段或多段基箱连接后，只在两侧设置。因为独立主拱节段安装的横向稳定性很差，主要由侧向缆风提供稳定，只有将各基箱的侧缆风独立设置，基箱段的稳定才会明显提高。
横向缆风安装位置一般在拱箱上端接头处，一般左右侧对称设置。当受地形影响不能对称设置时，需使两侧缆风对主拱的横向稳定力相同。
缆风绳宜安装在拱箱上端接头的下部，以免引起对后续拱箱的施工影响。 9.2.2临时横向连接系的设置
吊装过程中，减少拱箱自由长度，就能有效地增加横向的整体稳定，拱箱横向联结系是必不可少的措施，常用螺栓、木夹板、钢筋拉杆、钢横梁、花篮螺栓、链子滑车等作为实现临时横向联结的辅助措施。每吊装合拢一片拱箱后，尽快与已成拱箱设置好横向联结系。
一般在拱箱接头处采用型钢设置剪力架。剪力架焊接在拱箱接头连接型钢上或预埋件上。剪力架设置在拱的背面。 10 安全措施
10.1 主要安全风险分析
10.1.1超重吊装作业无方案，有作业方案但未经上级审批，方案针对性不强。 10.1.2吊装设备无力矩限制器，吊钩无保险装置。
10.1.3钢丝绳磨损、断丝超标、缆风绳安全系数小于3.5倍。
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10.1.4司机或指挥无证上岗，非本机型司机操作。 10.2 保证措施
10.2.1吊装前必须按程序组织试吊验收，验收合格后，开始吊装施工。吊装过程中，定期对塔架、地垄、卷机底座、索具等部位进行检查，发现问题，及时整改完善。
10.2.2吊装系统结构设计安全系数必须满足相关规范要求，吊装按程序规范操作，严禁违规违章作业。
10.2.3严格按照施工工序、工艺及方案要求进行施工。
10.2.4加强电气及动力系统设备的检查，保证设备的正常使用。
10.2.5吊装实施前，做好施工组织设计和详细安装方案，对拱箱（肋）在吊运过程及合拢之后的施工加载等各阶段的预制构件的自身强度和稳定性进行设计验算，确保工程安全。 11 环保措施
11.1环境保护检查制度。定期、不定期地进行环保及水保检查。采取群众与领导相结合，自查与互查相结合，定期与经常相结合，专业与综合检查相结合。
11.2环境保护奖罚制度。采取严格的奖罚措施，通过强制的经济手段，对违反环境保护制度的单位和个人进行处罚，不断促进广大干部职工的环境保护意识。 12 应用实例 12.1 工程简介
小峡黄河拱桥由两孔净跨径80m的等截面薄壁箱型截面拱桥组成，主拱圈横向分为六箱，纵向分为两孔，每孔分五段，共计60片拱箱，单片最大重量约25t。设计要求采用无支架吊装架设安装工艺，并且合拢方式为“双基”合拢。 12.2 施工情况
全桥共12条拱箱，由该桥施工中，先对其中一孔靠近桥轴线的4条拱箱进行安装，然后安装另一孔同样位置的4条拱箱。此时已形成基本的桥跨系统，上下游移动吊装系统，继续架设轴线两侧的拱箱，直至整个主拱圈系统的完成。 12.3 工程结果评价
小峡黄河桥的建设是一次利用吊装系统架设连拱桥的施工实践。施工过程中成功的解决了拱箱架设顺序、拱箱水平及竖向稳定控制、拱轴线形调整、吊装系统的移动等技术问题。使我们积累了不少经验，总结出一套经济可行、技术先进、
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的施工方案、方法及工艺，在连拱桥拱箱吊装系统架设技术方面有所突破，实现了一定的技术储备，为同类型桥梁施工积累了经验。
在施工过程中，对每一个部位的方案都进行认真比选，论证，并在施工过程中不断优化，尽量采用现有的材料、设备达到预想的效果，节省施工的投入。相比于满堂支架法施工，吊装系统的施工不仅大大缩短了施工工期，而且有效地节约了施工成本。
12.4 建设效果及施工图片
图6扣索对拱箱的临时固定 图8拱箱的吊装
图7 拱箱的吊装
图9索扣拉力的调整
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