淺談雙塔三跨自錨式懸索橋主橋施工方法

李文衛(wèi)

摘要:本文介紹了某大橋主體結(jié)構(gòu)特點和橋位處施工條件和施工方法。

關(guān)鍵詞:懸索橋;箱形梁;頂推法架橋;橋梁施工

1工程概況

某大橋位于湖南省境內(nèi)，是湖南省規(guī)劃的高速公路跨越某河的一座特大橋。大橋主橋為雙塔三跨自錨式懸索橋，主橋跨度為(160十406十160)m (圖1)。橋塔為門式混凝土結(jié)構(gòu)，包括上、下塔柱和上、下橫梁。塔柱為單箱單室截面;上橫梁為倒梯形截面，上緣寬8. 2 m，下緣寬7.6 m,高8m，長31m;下橫梁高7m，寬6m，長33. 6 m。橋塔墩承臺采用分離式，單個承臺尺寸為21. 3 m@21. 3 m@5m，承臺間采用系梁連接(系梁寬6 m,高5 m,南塔系梁長26. 831 m，北塔系梁長26. 575 m )。采用鉆孔樁基礎(chǔ)，單個承臺下設(shè)16根直徑2. 2 m的鉆孔

樁，樁長97 m;系梁下設(shè)3根直徑2. 2 m的鉆孔樁，樁長52 m。加勁梁為流線型鋼箱梁截面(圖2)，梁高3.5m，梁寬39 m，全長685. 75 m(不包括主纜錨固區(qū))，分為53個節(jié)段，標準節(jié)段長13.5m。主纜采用高強鍍鋅鋼絲預(yù)制平行索股。每根主纜有37根索股。吊索為鋼絲吊索，上端為銷接式連接，下端為承壓式連接，共49組。

圖1主橋立面布置

圖2鋼箱梁截面

該橋設(shè)計技術(shù)標準:雙向6車道;設(shè)計速度100km /h;橋?qū)?9 m，設(shè)計荷載為公路-?級@1. 3;設(shè)計基準期100年;設(shè)計安全等級為一級;設(shè)計防洪流量19 600 m 3 /s。

橋址處屬暖溫帶大陸性氣候，冷暖氣團交替頻繁，四季分明。橋位處白年一遇風(fēng)速28. 7 m /s。該河段河槽不穩(wěn)定，屬于游蕩型河道。主槽平均流速2. 48~3. 72 m /s。

根據(jù)該橋結(jié)構(gòu)特點和橋位處的施工條件，上部結(jié)構(gòu)施工按先梁后纜的順序進行，其中加勁梁采用頂推法施工，與鋼錨梁合龍后再施工主纜，最后施工橋面系。水中承臺采用鋼管樁圍堰施工，岸邊橋塔

采用大開挖配合深井降水施工，塔柱上橫梁采用托架法施工，下橫梁采用支架法施工，樁基采用旋挖鉆機與回旋鉆機結(jié)合施工。主要介紹該橋主橋的施工方案。

2工程特點

(1)主橋范圍內(nèi)樁基鉆孔深度100~ 110 m，由于該橋位于河流中、下游分界線處，橋位處地質(zhì)情況復(fù)雜，軟弱砂層和半成巖、巖層等地層交錯分布，且分布標高不同，同一墩位不同樁位地質(zhì)情況差異大，

對鉆機鉆進過程控制要求高。

(2)由于環(huán)境限制，只能從側(cè)單側(cè)進場頂推。單側(cè)頂推重量大，達17 850 t;頂推距離長，達670 m;單節(jié)鋼箱梁最大塊重339 t;鋼箱梁在頂推過程中要承受較大的彎曲應(yīng)力和局部壓應(yīng)力。

(3)該河流不具備通航條件，鋼箱梁節(jié)段無法從水路運至橋位，只能在鋼梁加工廠制作成板單元，運至現(xiàn)場拼焊成標準節(jié)段，再利用大型起升設(shè)備起吊至頂推平臺頂面進行頂推。

(4)頂推全過程為高位頂推，鋼箱梁頂面距河床53~ 65 m，河床局部沖刷最深處達29 m，橋位處冬、春季盛行東、西風(fēng)，兩季多數(shù)天數(shù)風(fēng)力不小于6級，與橋梁順橋向垂直。臨時墩受橫向風(fēng)力及縱向

頂推不平衡力共同作用，因此對臨時墩要求高，對頂推過程中的施工控制要求高。鋼箱梁頂面處于圓曲線上，頂推過程中的線形控制要求高。

3施工方案

該橋主橋施工的主要流程為:施工準備y棧橋施工y基礎(chǔ)施工y橋塔施工y搭建頂推平臺和臨時墩y鋼箱梁頂推(同時架設(shè)兩側(cè)鋼錨梁)y鋼箱梁合龍y主纜施工y橋面系施工y大型臨時設(shè)施拆除。

全橋施工總布置見圖3。 圖3全橋施工總布置

3. 1棧橋施工

首先貫通棧橋，棧橋長約410 m，棧橋中心線與橋梁中心線重合(棧橋布于橋中線的考慮:利于水中主墩和臨時墩施工、拆除，便于棧橋橫向與臨時墩連接成整體，棧橋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定安全可靠)，采用型鋼梁面。在主橋南塔墩系梁處設(shè)1跨型鋼梁，在南塔及南塔北側(cè)臨時墩之間設(shè)一通航孔(通航孔采用貝雷桁梁，跨度為18m，貝雷桁梁下弦標高99. 5 m)。棧橋通行55 t重車(含自重)及70 t履帶吊機。棧橋在此

河流調(diào)水調(diào)砂期間限制重車通行，僅允許30 t及以下(含自重)運輸車通行。棧橋頂面設(shè)運輸?shù)兰八堋⒛酀{管等。

3. 2基礎(chǔ)施工

南主墩鉆孔樁施工:在棧橋兩側(cè)墩位處橫橋向插打鋼管樁，并形成墩位平臺。在墩位平臺上拼裝50 t龍門吊機用以基礎(chǔ)施工。鉆孔平臺頂至樁底長達110 m，采用K P 3000型氣舉反循環(huán)鉆機施鉆施

工。北主墩鉆孔樁為陸域施工，鉆孔深度為104 m ,填筑土平臺，采用旋挖鉆機與回旋鉆機2種鉆機施工。南、北共用墩1. 8 m直徑鉆孔樁采用旋挖鉆機施工。

南側(cè)橋塔墩承臺采用整體式鎖口鋼管樁圍堰施工，系梁上設(shè)置合龍段，兩側(cè)承臺分2次澆筑。北主墩及邊墩承臺采用大開挖方式施工，輔以井點及深井降水，在枯水期進行橋塔墩承臺施工。

3. 3橋塔施工

橋塔施工包括塔柱、下橫梁及上橫梁施工。

塔柱采用液壓自升式爬模施工，兩塔柱布置2臺10 t塔吊及施工電梯輔助施工，塔柱爬模施工過程中設(shè)置鋼筋綁扎勁性骨架，塔柱澆筑標準節(jié)段高6m,模板采用進口維薩板，根據(jù)塔柱形狀及變坡點

設(shè)置情況調(diào)整模板配置(塔柱下部由大變小，上部由小增大，外觀質(zhì)量要求高)。

下橫梁采用支架法施工，由于棧橋布于橋中線，塔柱下橫梁的施工支架應(yīng)避開棧橋，并設(shè)置安全設(shè)施，保證下橫梁施工期間施工通道的暢通。

根據(jù)工期的需要，鋼箱梁需在北橋塔下橫梁施工完成后即頂推至北主墩處，故上橫梁采用托架法施工，以確保鋼箱梁頂推的按期實施。塔柱上節(jié)為薄壁箱形結(jié)構(gòu)，壁厚僅80 cm，而上橫梁高8m、長31m，如一次澆筑，傳于塔柱的力過大，對主體結(jié)構(gòu)不利，故上橫梁需分2次澆筑。

3. 4搭建頂推平臺和臨時墩

在側(cè)共用墩與主墩之間設(shè)置鋼箱梁頂推組裝平臺及橫橋向龍門吊機走道，頂推平臺上設(shè)鋼箱梁節(jié)段拼焊場、滑道及頂推設(shè)備。在頂推平臺上拼裝龍門吊機，并利用龍門吊機拼裝鋼導(dǎo)梁。鋼導(dǎo)梁為變截面鋼板桁架梁，由2片主梁加聯(lián)結(jié)系組成，主梁截面呈工字形，節(jié)間用高強螺栓連接，以利于制造、拼裝和拆除。導(dǎo)梁前端一節(jié)底面設(shè)置成斜坡口，以便鋼導(dǎo)梁能順利達到臨時墩上。

在棧橋上利用履帶吊機在設(shè)墩位處插打水中臨時墩鉆孔平臺。臨時墩間設(shè)置水平拉索，兩端臨時墩與邊墩或頂推組裝平臺拉緊，使各臨時墩及橋塔形成整體。臨時墩頂設(shè)滑道、豎向起頂裝置、水平頂

推裝置及橫向限位裝置。臨時墩頂滑道線形按相應(yīng)臨時墩及頂推平臺部位對應(yīng)圓曲線線形及標高進行設(shè)計，保證鋼箱梁頂推至設(shè)計高程。

綜合考慮受力及工程造價等因素，采用橋梁博士軟件分析頂推全過程受力情況，結(jié)果表明，主體結(jié)構(gòu)能夠滿足受力需要，并確定中跨406 m采用4排臨時墩，跨度為(80十82十82十82十80) m ,主體南

側(cè)邊孔考慮該河防洪控導(dǎo)工程影響及與南錨梁合龍的施工需要，北側(cè)邊孔考慮頂推平臺的因素，對臨時墩間距作了部分調(diào)整。臨時墩采用打入樁，滿足了河務(wù)部門相關(guān)要求，降低了后期樁基處理費用。

3. 5箱梁頂推及合龍施工

鋼箱梁在工廠加工成板單元，運至施工現(xiàn)場后拼裝成設(shè)計長度節(jié)段。為了保證鋼箱梁組焊質(zhì)量及工期，在施工現(xiàn)場設(shè)1座鋼箱梁組拼場。在鋼箱梁組拼場將鋼箱梁拼焊成設(shè)計節(jié)段，由運梁臺車通過

運輸?shù)肋\至起吊位，再由320 t提升吊機提升至頂推平臺，調(diào)整定位后與鋼導(dǎo)梁連接，開始頂推。頂推中，采用單向多點頂推計算機控制系統(tǒng)控制各點同步頂推。頂推過程中嚴格控制頂推精度，頂推至最前端與己架設(shè)好的南錨梁直接進行合龍施焊，頂推平臺后端設(shè)置合龍段鋼箱梁，提升至己架設(shè)的鋼箱梁上，根據(jù)實際尺寸調(diào)整合龍段鋼箱梁長度。

3. 6主纜施工

利用塔吊在塔頂拼裝塔頂?shù)跫?，利用塔頂?shù)跫苁┕に靼?，架設(shè)貓道。采用PPW S法施工主纜梁面布設(shè)放索架，以貓道為支架，軌道小車牽引主纜索股，逐根架設(shè)主纜索股，調(diào)股、緊纜。主纜施工完成后，安裝索夾、吊索，按要求張拉吊索，完成體系轉(zhuǎn)換。

3. 7大型臨時設(shè)施拆除

主纜完成體系轉(zhuǎn)換后即可開始橋面系及主纜纏絲防護施工。同時按照從上到下的順序進行大型臨時結(jié)構(gòu)拆除作業(yè)。首先拆除貓道;塔頂?shù)跫懿鸪缮⒓伤醯踔恋孛?從貫通的加勁梁上懸掛操作平臺至梁底，用履帶吊機拆除臨時墩;拆除頂推平臺;最后拆除棧橋，先回收橋面系型鋼梁，再拔樁。

4結(jié)語

某河大橋于2010年3月開工，根據(jù)該橋結(jié)構(gòu)特點并結(jié)合現(xiàn)場施工條件，該橋大直徑深孔樁基采用旋挖鉆與回旋鉆機施工;鋼箱梁采用單向多點同步頂推施工。日前主橋鉆孔樁施工己近尾聲，旋挖鉆機的應(yīng)用情況良好，頂推組拼平臺、臨時墩及鋼箱梁施工方案己確定并在實施中，具體施工方案在施工過程中需逐步完善，橋塔塔柱實施性方案正在編制中，以確保該橋施工的順利進行。該橋預(yù)計于2013年6月完工。

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