斜拉橋圓環(huán)鋼塔節(jié)段吊裝與支護(hù)

高 輝

(中交集團(tuán)第二公路工程局有限公司，陜西西安 710065)

1 工程概況

某斜拉橋橋長(zhǎng)180 m，跨徑布置為(62.5+55+62.5)m，分左右幅，中央分隔帶寬12 m。主塔為圓環(huán)鋼塔，橫橋向呈“人”字形，在近主梁頂面處分為左、右幅塔，順橋向呈圓環(huán)形，外徑為83 m，內(nèi)徑為77 m，“人”字形以上環(huán)形塔身截面高6 m、寬5 m，“人”字形以下高3 m、寬5 m，在近橋面處分離出塔腳，塔頂至塔腳高度為100 m。鋼塔分為49個(gè)節(jié)段，單段重量35 t～151 t。主塔外形及節(jié)段劃分見(jiàn)圖1。

2 鋼塔節(jié)段吊裝

根據(jù)方案比選，確定采用履帶吊與纜索吊相結(jié)合的方法施工。在實(shí)際施工過(guò)程中，鋼塔預(yù)埋段、T1～T4節(jié)段及H1～H3節(jié)段采用250 t履帶吊吊裝;T5～T14節(jié)段采用纜索吊吊裝。該項(xiàng)工程工期緊、任務(wù)重，受雨水、大風(fēng)天氣及冬季嚴(yán)寒的影響，前期采用250 t履帶吊施工及主塔外支架搭設(shè)致使斜拉橋主梁施工延期，為加快施工進(jìn)度，鋼塔與主梁同步施工，受主梁到地面的距離及支架影響無(wú)法搭設(shè)運(yùn)輸門洞，后期采用一臺(tái)600 t履帶吊與纜索吊配合施工。

圖1 主塔外形及節(jié)段劃分圖

2.1 預(yù)埋段、T1～T4及H1～H3吊裝

該部分為圓環(huán)鋼塔下半部分施工，采用CKE2500履帶吊(250 t)進(jìn)行吊裝，共需吊裝節(jié)段30節(jié)。

2.1.1 預(yù)埋段吊裝

吊裝工況:吊車回轉(zhuǎn)半徑為10 m;主臂長(zhǎng)度為45.7 m，節(jié)段最大起吊高度為11 m;節(jié)段單重為86 t，共4節(jié)。

1)準(zhǔn)備工作。a.主塔承臺(tái)施工完成后，對(duì)承臺(tái)基坑進(jìn)行回填，并分層碾壓夯實(shí)，確保回填后的土體有足夠的承載力。b.使用全站儀在塔腳預(yù)埋鋼板上放樣，并在各控制點(diǎn)處作出標(biāo)記。c.在吊裝位置旁邊設(shè)置一座土模，用以調(diào)整鋼塔節(jié)段的姿態(tài)。

2)吊裝施工。a.采用運(yùn)輸車將預(yù)埋段運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，然后采用250 t履帶吊將其卸至吊裝位置旁邊。b.根據(jù)節(jié)段重心焊接4個(gè)吊裝吊耳，吊耳焊接完且檢查合格后，先進(jìn)行試吊，檢查吊耳設(shè)置是否合理。c.采用250 t履帶吊將預(yù)埋段吊至土模位置，在土模上完成姿態(tài)調(diào)整。d.采用250 t履帶吊將預(yù)埋段吊至預(yù)埋鋼板上，采用全站儀測(cè)量，根據(jù)偏差微調(diào)預(yù)埋段上下端口，調(diào)整到位后，將下端口與預(yù)埋鋼板進(jìn)行焊接固定。

2.1.2 T1～T4，H1～H3節(jié)段吊裝

預(yù)埋段吊裝完成后，澆筑塔腳混凝土，再依次吊裝T1～T4，H1～H3節(jié)段，共26節(jié)。最重節(jié)段H2為111 t，最輕節(jié)段H3為35 t。

T1～T4節(jié)段吊裝時(shí)首先利用卸車吊耳將節(jié)段放在地面上，然后利用吊裝吊耳直接起吊同時(shí)進(jìn)行姿態(tài)調(diào)整。在鋼絲繩與鋼板磨口位置加橡膠墊塊防止鋼絲繩磨損，在相應(yīng)空箱位置增加豎向支撐防止局部變形。

2.2 T5～T14節(jié)段吊裝

T5～T14節(jié)段共19節(jié)，最重節(jié)段T5為151 t，最輕節(jié)段T7為70 t。

受鋼塔制作場(chǎng)地120 t龍門吊能力限制，T5節(jié)段制作時(shí)分為兩個(gè)小節(jié)段。在右幅箱梁現(xiàn)澆支架合龍前，用運(yùn)輸車將T5小節(jié)段分次運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，利用250 t履帶吊在纜索吊下方的平臺(tái)上進(jìn)行拼裝，拼裝完成后采用纜索吊吊裝，吊裝之前將纜索吊吊具的配重去掉以保證具有足夠的起吊能力。

該項(xiàng)工程工期緊、任務(wù)重，為加快施工進(jìn)度，塔梁同步施工，導(dǎo)致鋼塔節(jié)段運(yùn)輸通道封閉，在T5節(jié)段吊裝完成后，采用一臺(tái)600 t履帶吊配合施工。T6～T14節(jié)段用運(yùn)輸車運(yùn)至600 t履帶吊側(cè)面，利用600 t履帶吊進(jìn)行翻身后焊接操作平臺(tái)，然后將鋼塔節(jié)段吊至中央分隔帶內(nèi)，再用纜索吊吊裝。

2.2.1 纜索吊系統(tǒng)

受施工現(xiàn)場(chǎng)既有運(yùn)煤鐵路、輸油管線及其他條件限制，纜索吊跨徑組合設(shè)計(jì)為255 m(邊跨)+120 m(中跨)+255 m(邊跨)，設(shè)左右幅兩組起吊系統(tǒng)，單索道起重能力65 t，雙索道抬吊130 t，每組工作索道吊裝重量5 t。

纜索吊系統(tǒng)包括纜索體系、錨固體系和塔柱體系等。塔柱采用液壓自升、自卸結(jié)構(gòu)模式，塔柱高約128 m，塔柱基礎(chǔ)位于12 m寬中央分隔帶內(nèi)，采用樁基礎(chǔ)+混凝土承臺(tái)結(jié)構(gòu)，主索錨碇、纜風(fēng)索錨碇均采用重力式混凝土漿砌片石組合結(jié)構(gòu)，主索及跑車采用塔柱頂部施工平臺(tái)進(jìn)行吊裝。

2.2.2 德馬格CC2800-1型600 t履帶吊

斜拉橋右幅箱梁支架外側(cè)邊緣至橋中軸線距離約為35 m，最重節(jié)段T10為127 t。采用德馬格CC2800-1型600 t履帶吊配合施工，當(dāng)工作半徑為42 m、配重為300 t時(shí)，可以吊重140 t，滿足施工要求。

2.3 操作平臺(tái)設(shè)置

1)為方便鋼塔節(jié)段現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整及焊接，在鋼塔節(jié)段對(duì)接環(huán)口下方500 mm焊接操作平臺(tái)，平臺(tái)采用鋼板網(wǎng)和角鋼焊接而成。

2)平臺(tái)吊裝:鋼塔節(jié)段起吊前，首先在鋼塔外表面焊接橫梁，然后將已經(jīng)做好的鋼板網(wǎng)采用螺栓或直接焊接固定在橫梁上。當(dāng)平臺(tái)與鋼管支架干涉時(shí)，直接局部打斷。

2.4 匹配裝置

1)為保證鋼塔節(jié)段吊裝精度，在上下兩節(jié)段連接處設(shè)置形狀匹配裝置，見(jiàn)圖2。

圖2 匹配裝置構(gòu)造圖（單位：mm）

2)節(jié)段定位:鋼塔節(jié)段起吊至預(yù)定吊裝位置后，利用手拉葫蘆、千斤頂?shù)裙ぞ邔撍醪蕉ㄎ?，使匹配裝置插口進(jìn)入槽口，然后緩慢下降吊裝系統(tǒng)，再利用鋼塔外側(cè)拉桿系統(tǒng)進(jìn)行臨時(shí)錨固定位。

3 鋼塔自重受力分析及支護(hù)

鋼塔采用逐段吊裝形式進(jìn)行拼裝，施工中根據(jù)監(jiān)控單位提供的監(jiān)控報(bào)告，調(diào)整鋼塔線形。依據(jù)鋼塔各節(jié)段自重及風(fēng)荷載作用下變形計(jì)算，確定采用鋼管型鋼支架支護(hù)方案。

3.1 鋼塔自重受力分析

根據(jù)鋼塔構(gòu)造采用等厚度板單元建模計(jì)算，鋼塔受力狀態(tài)考慮了自重荷載、工作風(fēng)荷載和極限風(fēng)荷載。

由計(jì)算可知，T10節(jié)段為最大縱橋向位移控制節(jié)段，理論最大縱向位移值為73.3 mm;T13節(jié)段為最大豎向位移控制節(jié)段，理論最大豎向位移值為135.7 mm;鋼塔節(jié)段合龍前，風(fēng)荷載作用產(chǎn)生橫橋向位移控制節(jié)段為T13節(jié)段。

3.2 鋼塔支護(hù)

根據(jù)鋼塔自重變形情況，T1～T3節(jié)段吊裝時(shí)設(shè)置外支架，橫梁H1～H3吊裝時(shí)設(shè)置下橫梁支架;T9，T10節(jié)段縱向變形較大，設(shè)置兩道主動(dòng)橫撐;T11～T14節(jié)段豎向變形較大，設(shè)置內(nèi)支架豎向支撐。鋼塔支護(hù)體系見(jiàn)圖3。

圖3 鋼塔支護(hù)體系立面布置圖

鋼塔內(nèi)外支架均采用鋼管、型鋼相結(jié)合的結(jié)構(gòu)。鋼塔外支架在承臺(tái)范圍以外采用12.6 m×11.6 m×1.0 m擴(kuò)大基礎(chǔ)，然后設(shè)置鋼管型鋼支架，外支架鋼管縱橋向間距4.8 m，5.0 m，橫橋向間距4.5 m，共計(jì)8排24根鋼管立柱。內(nèi)支架主要依靠承臺(tái)、系梁及鋼塔橫梁作為基礎(chǔ)，然后設(shè)置鋼管型鋼支架，內(nèi)支架鋼管縱橋向間距8.0 m，橫橋向間距4.5 m，共計(jì)7排14根鋼管立柱。

支架擴(kuò)大基礎(chǔ)采用C25鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，鋼管立柱采用φ820，φ630 鋼管，φ273，φ630 鋼管作為平聯(lián)、斜撐，2［32 作為斜撐型鋼，承重梁采用2H588和2I45型鋼。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)該斜拉橋圓環(huán)鋼塔的施工，不但了解了250 t履帶吊和600 t履帶吊的吊裝工況，同時(shí)在自頂升纜索吊系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、施工方面積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)，為今后類似工程的大型吊裝、鋼結(jié)構(gòu)施工提供了有效借鑒。

［1］GB/T 3811-2008，起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［2］GB 5976-1986，鋼絲繩夾［S］.

［3］GB 8918-2006，重要用途鋼絲繩［S］.

［4］黎桂英，何悅勝，陶亞秋，等.最新五金手冊(cè)(修訂版)［M］.廣州:廣東科技出版社，2001.

［5］楊文淵.起重吊裝常用數(shù)據(jù)手冊(cè)［M］.北京:人民交通出版社，2001.