斜拉式橋梁施工技術探討

張志新

山西平陽高速公路建設管理處，山西 運城 045100

斜拉式橋梁又稱斜拉橋、拉索橋、斜拉索橋、斜張橋，是一種將橋面通過許多條拉索連接在橋塔上的橋梁，其結構體系主要由承受壓力的橋塔、承受拉力的拉索以及承彎的梁體組成，可以看做是將支墩用拉索替代的多跨彈性支承連續(xù)梁。斜拉式橋梁的建筑高度低、結構重量輕、梁體內(nèi)彎矩較小且造價相對較低，在大跨度橋梁中有著較為廣泛的應用。本文主要對其深水基礎施工、主塔施工和索力的形成方法進行了探討。

1 斜拉式橋梁深水施工技術

1.1 鉆孔樁的施工

1.1.1 鋼護筒的制作

在斜拉式橋梁的設計中，鋼護筒大多采用1cm厚的鋼板卷制，內(nèi)徑一般會比鉆孔樁大0.2m，并且在其底部還要設置1.2cm厚、50cm寬的鋼帶作為刃腳。在進行鋼護筒的焊接時，應盡量采用坡口雙面焊接的方式，同時要注意保持焊縫的連續(xù)性，以免發(fā)生漏水。在鋼護筒的最上一節(jié)要焊上牛腿，使其與鋼吊箱內(nèi)的吊帶共同承擔承臺混凝土和鋼掉箱的重力。

鋼護筒長度的選擇要以滿足穩(wěn)定性和承載力作為標準，在沉入水下并深入粘土層1m～1.5m的前提下，鋼護筒的頂部要比河床表面局部沖刷線低1m～1.5m、比潮水位高0.5m。由于河床大多屬于高液限粘土，厚度在11.5m～33.6m之間，且鋼護筒必須穿過淤泥層，因此一般會將鋼護筒的長度擬定為28m，待工程地質勘探結束后，再根據(jù)施工現(xiàn)場的實際情況進行適當調(diào)整

在對鋼護筒進行沉放時，要先在平臺樁的位置設置下沉導向定位架，將鋼護筒吊入導向架內(nèi)并將振動錘吊放至鋼護筒的米字形架上，開動振動錘使鋼護筒下沉同時對下沉位置進行測量，以確保其水平和豎直位置能夠符合設計要求。在對護筒下沉位置進行精確測量的基礎上，將下一節(jié)鋼護筒吊入導向架內(nèi)疊放到前一節(jié)護筒上并進行固定，將這兩節(jié)護筒焊接成為一個整體，在焊接過程中要注意包裝護筒的密封性和垂直度。如此往復循環(huán)，直到完成了全部的焊接任務為止。

1.1.2 鋼護筒的定位

在進行鋼護筒的沉放前，首先要用大型型鋼制作米字形架，以便在進行打樁時振動錘的力量能夠均勻的分布到鋼護筒的筒壁上，以免高達160t的振動力對護筒造成損傷。要在平臺樁的位置設置下沉導向定位架，將焊接結束的鋼護筒吊入導向架內(nèi)并將振動錘吊至護筒上部的米字形架上，在開動振動錘使護筒不斷下沉的同時要做好測量定位工作，以確保護筒的沉放能夠滿足設計標準。如此往復循環(huán)，直到護筒的刃部下沉到河床面位置，再通過打樁機將其打入預定深度，然后就可以按照常規(guī)的鉆孔樁施工方法進行施工。

1.2 沉箱基礎

在進行沉箱前，要先通過水下爆破的方式使施工位置的底層巖石和堆積層變得松散，再利用挖泥船或疏浚船對其進行清理。然后，要對地基面進行加工磨削及平整清理，待清理結束后將預制的大型沉箱通過船運或浮運等方式運送到施工現(xiàn)場并沉放到指定位置，最后通過水上灌注船只將混凝土灌入沉箱內(nèi)，使其與沉箱連接成為一個整體。

2 斜拉式橋梁混凝土主塔施工技術

2.1 施工測量

斜拉式橋梁的混凝土主塔基本上由基礎部分、承臺塔座、塔柱、橫梁及拉索錨固區(qū)組成，斜拉式橋梁主塔形式雖然多種多樣，但對于施工精度的要求卻都非常嚴格。為了確保主塔各部分的幾何尺寸和技術標準滿足設計要求，必須要建立獨立的、具有一定測量精度的控制網(wǎng)，同時注意做好該局部測量網(wǎng)與整體控制網(wǎng)的銜接。對主塔的測量時間最好選在每日清晨日出之前或傍晚日落之后，以便降低光照所導致的變形影響。另外，隨著施工的進行，主塔高度會不斷升高，因此施工后期的測量要選擇風力相對較小的時間進行。

2.2 塔柱的施工

斜拉式橋梁的塔柱主要分為下塔柱、中塔柱和上塔柱3部分，其中下塔柱的高度約為30m，一般采用支架法進行施工；中塔柱的施工一般采用爬模法；上塔柱的施工大多采用支架法和爬模法，結構大多為鉛直結構。由于上下塔柱的傾斜方向相反，為了確保在施工過程中塔柱保持穩(wěn)定的狀態(tài)并在最大程度上消除施工所帶來的結構初應力的影響，應在中下塔柱設置拉桿和支撐桿，并施加頂力和預拉力。在塔柱的設計中，大多設有貫穿全塔的勁性骨架。在現(xiàn)場加工并精確安裝后，勁性骨架會發(fā)揮其方便索道、綁筋和支模定位的作用。勁性骨架在斜拉式橋梁傾斜塔的施工中具有重要的作用，在施工過程中應根據(jù)現(xiàn)場的實際情況對其進行適當調(diào)整，以便能夠更好的完成施工任務。

2.3 混凝土主塔施工

以橋面作為起始點，混凝土主塔的高度大約在100m左右，因此施工必然會包含泵送大流動混凝土的工藝，為了在進一步提高混凝土的可泵送性能的同時滿足施工設計對于彈性模量和收縮性的要求，可采用低水灰比、高集料、低水泥用量、使用超細礦粉并添加了泵送外加劑的混凝土，以便在滿足泵送要求的同時確保緩凝、早強、高強的要求。在確?；炷恋母黜椥阅芊显O計要求的前提下，要根據(jù)混凝土主塔施工的季節(jié)、緩凝時間及泵送高度的不同選擇最為適合的工藝。由于斜拉式橋梁混凝土主塔施工必須要用到泵送工藝，因此相關人員一定要注意對泵送工藝進行優(yōu)化。一般來說，想要獲得更高的混凝土早期強度，就要降低水灰比、減少用水量，但是這就容易造成可泵送性的降低，所以要以提高混凝土拌合物的可泵送性味目標來對混凝土的配比設計進行甄選和優(yōu)化。

3 斜拉式橋梁索力的形成

斜拉式橋梁索力的形成主要有一次張拉法和多次張拉法兩種方法，其中，一次張拉法指的是在施工過程中將每一根拉索張拉到符合設計要求的拉力后就不再進行張拉。通過與下一粱段接縫轉角的調(diào)整來對在施工過程中出現(xiàn)的塔頂水平位移和撓度與設計值差異進行糾正，而非常規(guī)的利用調(diào)整索力進行糾正。由于采用一次張拉法后，施工已經(jīng)結束的主梁標高和索力都無法再進行調(diào)整，因此在很大程度上提高了對主梁線形的控制難度，對于構件的制作質量也提粗糧更高的要求，同時，強迫合攏的方法也容易造成理想恒載內(nèi)力狀態(tài)的擾亂。盡管存在著上述問題和不足，但一次張拉法的施工和操作都比較簡便，因此也獲得了較多的應用。

所謂多次張拉法就是在施工過程中對斜拉式橋梁的拉索進行分批張拉，直至符合設計要求的索力值位置。采用多次張拉法有利于提高各施工階段內(nèi)力的合理性，主梁和索塔的受力也大體上處于平衡狀態(tài)，并且承受的彎矩和軸向力也相對較小，對于主梁線形的控制主要通過調(diào)整拉索的索力來實現(xiàn)。

總的來說，多次張拉法在應用于大跨度斜拉式橋梁時會發(fā)揮更好的效果，而一次張拉法則更適合小型斜拉式橋梁的建設。

4 結論

除了上述內(nèi)容之外，斜拉式混凝土橋梁的關鍵工序和施工技術還有很多，雖然在文中沒有對其進行介紹，但它們對于橋梁整體結構的強度和投入運營后的穩(wěn)定性都起著重要的作用。就目前的情況看，日本對于相關技術的掌握處于國際領先水平，而國內(nèi)尚處于繼續(xù)摸索的階段，所以相關工作人員除了要積極進行經(jīng)驗的積累和知識的研究外，還要注意技術創(chuàng)新和工藝創(chuàng)新，從而為我國橋梁建設事業(yè)的發(fā)展做出自己的貢獻。

[1]高興元.橋梁工程[M].天津：天津大學出版社，2010，2.

[2]張喜剛.千米級斜拉橋——結構體系、性能與設計[M].北京：人民交通出版社，2010，2.

[3]李清.橋梁工程概論[M].北京：機械工業(yè)出版社，2009，6.

[4]董軍.橋梁工程[M].北京：機械工業(yè)出版社，2009，3.