穿洞泵站拱桥拱圈采用可调试钢拱架梆拼施工的研究

摘要：本文针对贵州省三岔河引子渡提水工程中穿洞泵站拱桥的建设，探讨了采用可调试钢拱架拼装施工技术在混凝土拱桥拱圈施工中的实际应用。拱桥横向跨度17米，净跨长度62.5米，净矢高13.889米，设计采用悬链线拱轴线。通过该技术，提高了施工效率，保障了施工质量和安全。详细阐述了可调试钢拱架的安装、调试及拆除过程，并分析了施工中的关键技术难题及解决方法。实践表明，该技术在地形复杂且横向宽度较大的混凝土拱圈施工中具有显著优势，可为类似工程提供宝贵借鉴。

关键词：穿洞泵站拱桥；可调试钢拱架；悬链线拱轴线；拼装施工

一、引言

随着水利工程规模的扩大，混凝土拱桥在复杂地形中的应用日益广泛。传统施工方式存在周期长、效率低、安全性差等问题。本文以贵州省三岔河引子渡提水工程中的穿洞泵站拱桥为例，研究了可调试钢拱架拼装施工技术在混凝土拱桥拱圈施工中的应用效果。该技术通过可调式钢拱架解决了上述难题，实现了高效、安全且高质量的施工目标。

二、工程概况及背景

贵州省三岔河引子渡提水工程位于贵州省中部，穿洞泵站拱桥位于三岔河引子渡水库库区右岸大寨村附近的水跳岩支沟垭口。泵站装机容量8兆瓦，提水流量每秒2.25立方米，设计净扬程174.692米。工程中共布置8台长轴深井泵，6台正常使用，2台备用。主厂房下部支撑结构为拱桥，上部结构为框架地面泵站。拱桥采用C40钢筋混凝土板拱，拱轴线为悬链线，拱轴系数m=1.7。净跨度为62.5米，净矢高13.889米，矢跨比1：4.5。拱桥两端的拱座建于中厚层至厚层块状灰岩与白云质灰岩之上。右拱座基础开挖高程1071.81米，左拱座1073.81米。拱座长度为19米，左岸拱座高6米，右岸8米。地基承载力2500千帕，施工采用C30钢筋混凝土。该区域地质条件复杂，施工环境恶劣，选择合适的施工方法至关重要。

三、可调试钢拱架拼装施工技术

1.拱架系统设计

拱架设计：穿洞泵站拱桥主拱圈采用专用钢拱架，具备多功能、可调节和标准化特性。钢拱架由基本节段和联结系组成，基本节段包括拱脚节段、标准节段、调节节段和拱顶合龙节段。节段两端下弦设有销孔，用于节段连接，上弦配备T型螺纹调节螺杆，通过旋转调节螺杆精确调整节段位置。拱架纵向单跨包含2段拱脚节段、14段标准节段、3段调节节段和1段合龙节段，横向采用10肋9联片拼装组合方式，确保结构稳定。

钢拱架铰支座设计与施工：拱座采用C30钢筋混凝土结构，拱座与拱架通过弧形钢板连接，弧形钢板材料为Q355B。铰管横向贯穿拱座，埋设长度为18米，预埋过程中确保位置准确，定位钢筋与拱座钢筋交叉连接，增强结构整体性。

锚固、扣挂体系：锚固体系由扣塔、锚索和后锚组成。扣塔后锚固采用人工挖孔桩，桩径2米，桩深6米，背索选用直径36毫米的麻芯钢丝绳。扣塔结构材料选用Q345BD820*12螺旋钢管，塔柱由底节、标准节、连接节和顶节组成，预埋8个直径28毫米的地脚螺栓，确保扣塔稳定。扣索与背索采用贯通式布置，共布置18道扣索，缆风索选用直径18毫米的麻芯钢丝绳，确保拱架稳定性。

2.钢拱架安装与调试

拱架安装施工准备：安装前全面检查塔吊、扣塔、扣索等设备，确保吊运安全。清理拱脚铰座杂物和积水，测量标定拱肋中心位置，确保安装精度。对两岸预埋拱铰半圆弧管的标高和水平度进行校核，保障钢拱架稳定性。

基拱安装：选取4号、5号和6号肋拱架作为“基拱”，两岸对称安装，确保拱架受力平衡。预拼拱脚节段与首个标准节段，利用塔吊吊运至拱脚节段前方，设置4个吊点，确保吊装平衡。扣挂第一组扣索，根据计算高程调整扣索，实现精确就位。

拱架梆拼安装：基拱拼装完成后，按照特定流程进行后续拱架梆拼安装。遵循上下游侧交叉对称原则，确保钢拱架稳定性。采用5t手动链条葫芦调整吊装单元姿态，确保贝雷销准确嵌入，连接横联和平联，紧固大螺栓，确保上弦接头稳固。测量拱架标高和线型，符合要求后松开吊索和手动链条葫芦，按流程循环推进剩余单元安装。

钢拱架定位调整：悬臂体安装至第3节段和第7节段时，布置侧向水平缆风索，确保悬臂体侧向稳定性。控制拱架横向偏位，精准把控安装高程和拱架轴线，安装过程中实时调整，避免整体调整的复杂性。

3.钢拱架拆除

准备工作：拱圈混凝土浇筑前预埋φ50PVC管，设置4排PVC管于拱架节段节点连接部位，确保贯穿拱圈混凝土与底模。拆除前使用φ32精轧螺纹钢通过PVC预留孔将拱架定位，配备卷扬机和钢丝绳用于垂直捆吊作业。

拱架拆除步骤：拆除顺序为顺桥向从跨中向左岸再向右岸，横桥向从下游向上游。先切割合拢装置，转运至岸边存放。拆除底模、分配梁及连接部件，使用卷扬机配合浮箱平台进行拱架单元拆除，确保拆除过程安全可控。

四、关键技术难点及解决方案

钢拱架安装精度控制：使用高精度测量仪器实时监测安装过程，及时纠正偏差，确保安装精度达到设计要求。

混凝土浇筑阶段钢拱架变形防控：采用合理的浇筑顺序和分层厚度，减少混凝土自重和浇筑压力对钢拱架的影响，控制变形和应力集中，确保结构稳定性。

钢拱架拆除环节安全保障：制定详细的拆除方案，明确拆除顺序和安全措施，包括人员防护、设备操作规范和现场安全管理，确保拆除过程安全可控。

五、施工效果与评价

采用可调试钢拱架拼装施工技术，穿洞泵站拱桥施工效率显著提高，施工质量得到有效保障。施工过程中未发生重大安全事故，得到了业主和监理单位的高度评价。该技术在跨越库区横向跨度大混凝土拱桥施工中具有显著优势，推广应用前景广阔。

六、结论

本文通过对贵州省三岔河引子渡提水工程中穿洞泵站拱桥采用可调试钢拱架拼装施工技术的研究，得出以下结论：可调试钢拱架拼装施工技术适用于横向跨度较大混凝土拱桥施工，能够显著提高施工效率和质量。通过合理的施工组织和关键技术难点的有效控制，能够确保施工过程安全和顺利进行。该技术在类似工程中具有重要的推广应用价值。

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