雅康高速大渡河特大橋貓道設(shè)計與架設(shè)

周詠凱,張潤澤

（四川路橋華東建設(shè)有限責(zé)任公司,四川成都610200）

雅康高速大渡河特大橋貓道設(shè)計與架設(shè)

周詠凱,張潤澤

（四川路橋華東建設(shè)有限責(zé)任公司,四川成都610200）

雅康高速大渡河特大橋地處大渡河峽谷地帶，山高谷深，氣象多變，風(fēng)環(huán)境極其復(fù)雜，給貓道設(shè)計及施工帶來諸多困難。根據(jù)以往特大橋貓道設(shè)計及架設(shè)經(jīng)驗,并結(jié)合峽谷地帶特殊環(huán)境，確定三跨連續(xù)式貓道設(shè)計,及川內(nèi)首次采用無人機(jī)牽引先導(dǎo)索的施工工藝,對今后的峽谷地帶大跨徑懸索橋施工具有借鑒意義。

雅康高速;大渡河特大橋;貓道;設(shè)計;架設(shè)

0 引言

雅安至康定高速公路通往我國四川西部藏族地區(qū)，是《國家公路網(wǎng)規(guī)劃》高速公路G42橫線“上?！啥肌奔癎4218聯(lián)絡(luò)線“雅安—葉城”的重要組成部分；是《四川省高速公路網(wǎng)規(guī)劃》成都引入線“成都—雅安—巴塘—西藏”、橫線“康定—雅安—瀘州—重慶”的重要路段；是通往藏族地區(qū)的重要國防通道及生命通道。雅康高速具有工程施工極其困難、地形條件極其多變、地質(zhì)條件極其復(fù)雜、氣候條件極其惡劣、生態(tài)環(huán)境極其脆弱等“五個極其”特點(diǎn)，是中國在建橋隧比最高、施工難度最大的高速公路之一，也是內(nèi)地進(jìn)入藏區(qū)的經(jīng)濟(jì)大動脈，穩(wěn)藏安康的大走廊。

在建大渡河特大橋有“川藏第一橋”之稱，是一座建在高海拔、高地震烈度山區(qū)、復(fù)雜風(fēng)場環(huán)境下的超大跨徑鋼桁梁懸索橋。大橋建設(shè)面臨穿越斷裂帶，地震烈度高，泥石流、滑坡、崩塌災(zāi)害頻發(fā)，沿線氣候條件極其復(fù)雜等問題。建設(shè)過程中能否攻克高地震烈度下的大橋錨碇及索塔基礎(chǔ)施工、復(fù)雜風(fēng)場條件的貓道主纜及主梁架設(shè)安裝、高陡邊坡不穩(wěn)等世界級施工難題，成為大橋能否保質(zhì)保量按期完工的關(guān)鍵。

1 工程概況

雅康高速大渡河特大橋，是雅康高速主要控制性工程之一，為1100 m單跨鋼桁梁懸索橋。大橋雅安岸采用隧道式錨碇，全長159 m，為世界第一長隧道式錨碇；康定岸采用重力式錨碇。兩岸主墩索塔高188 m。大橋主纜安裝矢度為113.1 m，兩根主纜中心間距為27 m。全橋共設(shè)置兩根主纜，主纜采用預(yù)制平行鋼絲索股，單根主纜索股共187股，每根索股由91根直徑為5.3 mm、公稱抗拉強(qiáng)度為1860 MPa的高強(qiáng)度鍍鋅鋼絲組成。

2 貓道設(shè)計

2.1 貓道設(shè)計總體介紹

大渡河特大橋貓道跨徑布置為217 m+1100 m+249 m。在左右幅對應(yīng)的主纜中心線下方各設(shè)置一幅貓道，貓道線型與主纜安裝線型一致，結(jié)合大渡河特大橋工程實(shí)際，貓道選用三跨連續(xù)式貓道系統(tǒng)[1]。雅安岸貓道面層距主纜中線的設(shè)計距離為1.7 m，中跨和康定岸貓道面層距主纜中心線設(shè)計間距為1.5 m，貓道設(shè)計寬度為4 m。

貓道由貓道承重索、貓道門架承重索、扶手索、貓道面層、貓道門架、塔頂轉(zhuǎn)索鞍及變位系統(tǒng)、橫向通道、錨固體系等組成[2]。貓道總體布置見圖1。

2.2 貓道承重索及扶手索

圖1 貓道總體布置圖（單位：m）

圖2 貓道橫斷面圖（單位：mm）

2.3 貓道錨固體系

2.3.1 康定岸錨固體系

康定岸貓道承重索錨固在錨碇散索鞍支墩處的錨固系統(tǒng)上，錨固系統(tǒng)采用鋼板焊接而成。單套錨固系統(tǒng)長5 m，露出砼自由長度為60.6 cm。錨固系統(tǒng)前端設(shè)大小拉桿及錨梁組合結(jié)構(gòu)作為貓道調(diào)整系統(tǒng)[3]。每幅貓道兩岸各設(shè)4根大調(diào)節(jié)拉桿，整體調(diào)整線形，并與錨固橫梁相連。錨固橫梁上設(shè)槽孔，承重索小拉桿穿過錨固橫梁的槽孔后依靠錨固墊板錨固（錨固墊板為球面結(jié)構(gòu)，滿足風(fēng)力作用下貓道的橫向擺動）?？刀ò跺^固體系見圖3。

2.3.2 雅安岸錨固體系

雅安岸貓道承重索通過在錨碇散索鞍支墩上的鋼箱+錨固拉桿進(jìn)行錨固。鋼箱位于散索鞍承臺前端，通過100 mm錨固拉桿與散索鞍支墩共同形成錨固體系。每根錨固大調(diào)節(jié)拉桿通過銷栓將索力傳給鋼箱，最終通過錨固拉桿傳遞給散索鞍支墩基礎(chǔ)。

圖3 康定岸錨固體系圖（單位：mm）

2.4 調(diào)節(jié)拉桿

調(diào)節(jié)拉桿分為大、小兩類調(diào)節(jié)拉桿，分別長10.5 m和4.5 m。小拉桿前期用于消除承重索制作誤差，使貓道承重索垂度保持一致，后期貓道拆除時也可用于放松貓道。大拉桿用于貓道線形整體調(diào)整和貓道改吊期間的放松。

2.5 塔頂轉(zhuǎn)索鞍及變位系統(tǒng)

對于三跨連續(xù)式貓道結(jié)構(gòu)，為了確保貓道線型與主纜空纜線型一致，貓道承重索連續(xù)穿越塔頂時，需在塔頂兩側(cè)設(shè)置貓道承重索變位及下壓裝置（見圖5）。

圖4 雅安岸錨固體系圖（單位：mm）

圖5 塔頂結(jié)構(gòu)布置圖（單位：mm）

為降低塔頂轉(zhuǎn)索鞍的高度，增加塔頂附近主纜和貓道間的間距，將塔頂轉(zhuǎn)索鞍設(shè)置在塔頂門架基礎(chǔ)旁（見圖6）。

變位下壓架通過型鋼焊接形成一個整體，在變位下壓架上設(shè)置一個操作平臺[4]。待變位下壓架安裝完畢后，現(xiàn)場操作人員進(jìn)入操作平臺內(nèi)進(jìn)行下壓系統(tǒng)的安裝工作（見圖7）。

2.6 貓道面層

貓道面層由兩層鍍鋅鋼絲網(wǎng)構(gòu)成，其上每隔0.3 m綁扎一根防滑木條。在貓道面層網(wǎng)上每3 m交替設(shè)置小橫梁（50 mm×50 mm×2.5 mm方鋼管）和大橫梁（80 mm×80 mm×4 mm方鋼管）。

2.7 橫向通道

據(jù)抗風(fēng)穩(wěn)定性計算分析，同時考慮施工需要，貓道共設(shè)9道橫向通道，主跨設(shè)7道，間距137.5 m，兩岸邊跨分別設(shè)1道。橫向通道除滿足左右幅貓道之間人員通行外，還能提高貓道自身整體穩(wěn)定性，使貓道具備足夠的抗風(fēng)能力。

2.8 貓道門架承重索及貓道門架

2.8.1 貓道門架設(shè)計

貓道門架是提高貓道整體穩(wěn)定性的關(guān)鍵構(gòu)件，同時也是形成后期主纜索股牽引系統(tǒng)的主要構(gòu)件?？紤]貓道及門架各自承重索錨固點(diǎn)差異，線形不完全平行，貓道門架立柱設(shè)為可調(diào)式。間距約47 m設(shè)一道門架，貓道門架由2×54 mm（6×37S+IW R-1870 MPa）鍍鋅鋼芯鋼絲繩固定，并與貓道共同形成空間結(jié)構(gòu)。單側(cè)貓道共設(shè)門架31道(中跨23道，邊跨各4道)。

2.8.2 貓道門架承重索錨固

康定岸門架承重繩通過散索鞍支墩門架轉(zhuǎn)向裝置轉(zhuǎn)向后錨固于重力錨上錨塊頂面。雅安岸門架承重繩通過隧道錨洞口轉(zhuǎn)向裝置轉(zhuǎn)向后錨固于承臺順橋向加寬段。

2.9 制振系統(tǒng)

為改善貓道抗振力，提高人員施工操作舒適性，需要設(shè)制振裝置。其中豎向制振通過在門架上設(shè)豎向制振索，橫向制振通過在橫向通道上設(shè)水平制振索。

2.10 抗風(fēng)系統(tǒng)

通過橫向通道、貓道門架、水平及豎向制振系統(tǒng)（每道橫向通道兩側(cè)設(shè)水平叉及每道門架縱橋向兩側(cè)設(shè)豎向制振鋼絲繩）以及其他包括大小橫梁、面層等將8根貓道承重繩連成整體共同受力，也進(jìn)一步提高了貓道的抗風(fēng)穩(wěn)定性。

圖6 塔頂轉(zhuǎn)索鞍平面圖（單位：mm）

圖7 變位下壓架總體布置圖（單位：mm）

2.11 國道防擊棚設(shè)計

考慮到貓道在架設(shè)和使用過程中，防止雜物高空掉落至318國道上，故在318國道上對應(yīng)貓道位置設(shè)置防擊棚。防擊棚寬9 m、高5 m、長63 m，總共有7跨，每跨9 m（見圖8）。

圖8 防擊棚斷面圖（單位：cm）

3 貓道架設(shè)

3.1 貓道架設(shè)施工工藝流程（見圖9）

3.2 先導(dǎo)索架設(shè)

經(jīng)綜合考慮地理、氣象等因素，采用FXQ-2電力架線無人機(jī)牽引法架設(shè)先導(dǎo)索。無人機(jī)空載5 kg，有效荷載9.5 kg，滯空約20min，接力飛行4000 m，僅需3min可飛完單程。與船、直升機(jī)、火箭彈等架設(shè)先導(dǎo)索工藝相比，無人機(jī)架設(shè)具有安全風(fēng)險和成本低、效率高的特點(diǎn)。先導(dǎo)索為2 mm韓國絲，二、三級牽引繩分別為4 mm、16 mm迪尼瑪高強(qiáng)繩。通過人工及塔頂卷揚(yáng)機(jī)往返牽引各級牽引繩，直至完成先導(dǎo)索架設(shè)（見圖10、圖11）。

3.3 牽引索架設(shè)

圖9 貓道架設(shè)施工工藝流程圖

圖10 無人機(jī)牽引先導(dǎo)索架設(shè)示意圖

圖11 無人機(jī)牽引先導(dǎo)索

圖12 牽引索架設(shè)示意圖

施工中，做到不超過繩索安全儲備，嚴(yán)格控制牽引繩的垂度、跨度及反拉卷揚(yáng)機(jī)的反拉力，仔細(xì)檢查。過河時，派專人觀察垂度，建立完善的指揮系統(tǒng)，保持兩岸高度統(tǒng)一，步調(diào)一致。

3.4 托架承重索及托架安裝

為減小牽引力和提高承重索架設(shè)安全性，中跨貓道承重繩采用托架法架設(shè)。單幅貓道托架承重索由2根36 mm鋼繩組成，托架承重繩架設(shè)過程中無任何支撐，因此是整個貓道架設(shè)過程中最危險的階段。托架承重繩架設(shè)采用自由拽拉的方式進(jìn)行。

3.5 貓道承重索架設(shè)

中跨采用托架法架設(shè)貓道承重繩，邊跨采用拽拉器直接牽引上提法架設(shè)貓道承重繩。單幅貓道承重繩由8根54 mm鍍鋅鋼絲繩組成，采用左右幅對稱架設(shè)的方法，以控制索塔偏位處于允許范圍內(nèi)。

3.6 貓道線性監(jiān)測

在貓道承重索架設(shè)、調(diào)整完成后，監(jiān)理單位、監(jiān)控單位和施工單位一同進(jìn)行塔錨聯(lián)測，確保貓道的實(shí)測線形符合設(shè)計要求。

3.7 變位下壓裝置安裝

利用塔吊整體提升變位下壓系統(tǒng)組件至安裝位置，安裝近塔側(cè)變位梁夾板，使變位下壓裝置鉤掛在貓道承重索上，并安裝防滑裝置。然后利用塔頂卷揚(yáng)機(jī)提升下壓梁，利用手拉葫蘆將貓道承重繩牽拉至繩槽內(nèi)，并安裝夾具。全部承重索就位后，將變位梁處臨時安裝的防滑夾具移至下壓梁處設(shè)計位置，即完成下壓裝置安裝。

3.8 貓道面層、橫向通道及門架、扶手繩安裝

貓道承重索架設(shè)及垂度調(diào)整完成后（嚴(yán)格按照監(jiān)控單位所給的空纜垂度進(jìn)行調(diào)整），開始鋪設(shè)貓道面層、安裝橫向通道及門架。（待安裝完成后，根據(jù)監(jiān)控所給的恒載線形復(fù)核貓道線形）。

4 結(jié)語

作為“川藏第一橋”的大渡河特大橋于2016年12月20日采用無人機(jī)牽引貓道先導(dǎo)索成功跨越大渡河。至2017年3月29日，歷時約3個月完成貓道架設(shè)施工任務(wù)，比預(yù)計工期提前一個月，提前進(jìn)入主纜架設(shè)關(guān)鍵工序施工，意味著雅康高速大渡河特大橋建設(shè)取得了階段性成果，同時為實(shí)現(xiàn)2018年貫通邁出關(guān)鍵一步。

[1] 米長江,金倉，杜洪池，等.跨海大橋西堠門大橋貓道設(shè)計與施工的關(guān)鍵技術(shù)[J].公路,2010(2)：47-51.

[2] 馬青云，盧偉，龍勇，等.南溪長江大橋貓道設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)[J].公路與汽運(yùn)，2012(6):148-152.

[3] 薛光雄.公路橋梁施工系梁手冊-懸索橋[M].北京：人民交通出版社，2014.

[4] 賓熊，屈加林，曾杰.駙馬長江大橋貓道設(shè)計與施工技術(shù)[J].公路，2017(3):110-116.

U445

B

1009-7716（2017）11-0143-06

2017-07-20

周詠凱（1990-），男，四川蓬溪人，助理工程師，從事道路橋梁施工技術(shù)管理工作。

10.16799/j.cnki.csdqyf h.2017.11.044