山區(qū)大跨度載重索橋施工關(guān)鍵技術(shù)

范 道 林, 余 文 華

(中國水利水電第七工程局有限公司 第一分局，四川 彭山 620860)

1 工程概況

楊房溝水電站右岸場內(nèi)公路工程上游臨時索橋為一座單車道索橋，分別連接雅礱江左岸上游低線道路與右岸低線道路，是施工期間壩址上游左、右岸場內(nèi)交通公路連接的主要通道。該臨時橋凈跨250 m，載重60 t，承重鋼索為112根6×37+FC、直徑50 mm，屬國內(nèi)大跨度索道橋。筆者介紹了該橋施工采用的關(guān)鍵技術(shù)。

2 主要技術(shù)特點及難點

(1)兩岸地形陡峭，右岸地形坡度在70°以上且無工作面，左岸地形坡度在50°以上，但修建施工便道能夠到達(dá)橋址；

(2)錨索孔區(qū)域為變質(zhì)粉砂巖，鉆孔時出現(xiàn)塌孔，成孔率較低；

(3)主索過江困難，張拉無場地；矢量調(diào)整受溫度、風(fēng)力影響較大；

(4)橫梁35根，為水上懸空安裝，單根長16 m，重1.6 t，安裝難度大，安全風(fēng)險極高。

3 大跨度載重索橋施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1 軸索設(shè)計及采用的施工工藝

通過對過江軸索現(xiàn)場施工環(huán)境、左右岸巖體情況、鋼絲繩選型及后期用途4個方面進(jìn)行研究，對過江軸索的設(shè)計參數(shù)及對施工工藝性能的影響因素進(jìn)行了一系列的比對和分析，了解了各類因素對過江軸索后續(xù)運行的影響。其中，8 t過江軸索鋼絲繩的選型是過江軸索系統(tǒng)最基本的組成成分，直接影響過江軸索后續(xù)的運行安全，通過分析，主承載索選用φ42(6×37+1，破斷拉力為1 230 kN)合成纖維鋼絲繩，牽引索φ23(6×19+1，281.5 kN)合成纖維鋼絲繩，起重索為φ21.5(6×19+1，271.5 kN)合成纖維鋼絲繩綜合性能最好。鑒于施工環(huán)境、左右岸巖體情況是制約纜索能否過江及錨固段質(zhì)量的最主要因素，對纜索吊是否能成功架設(shè)具有直接影響。通過力學(xué)分析計算，最終鋼索過江采用“套換牽引法”(因汛期河水較急，渡船無法過江)是最安全的工藝。通過對左右岸巖體進(jìn)行勘查，從安全和費用出發(fā)進(jìn)行分析，左右岸不宜采用錨筋樁、錨墩錨固連接纜索，錨固采用L=30 m、45°、孔徑為70 mm錨索孔穿φ42合成纖維鋼絲進(jìn)行注漿(水灰比為1∶0.45)用以提高錨固端的安全系數(shù)。

纜索吊在現(xiàn)代橋梁建設(shè)中被較多地采用，結(jié)合該工程的實際特點及纜索吊特征(起重能力和適應(yīng)性強，總體結(jié)構(gòu)簡單、施工快速、周期短，基本不受氣候和地形限制)，利用左右岸的錨固端，采用繩卡將主索與錨固端錨索相連接，起重索通過牽引卷揚機牽引，起重卷揚機和安裝卷揚機同時放線，將起重繩牽引至右岸。利用承重索的預(yù)留繩頭，采用繩夾將承重索連接在承重錨固端上?？紤]到后期的橋臺混凝土澆筑、橫梁的吊裝，將纜索吊設(shè)置在索橋軸線正上方高程2 070 m的位置，以保證纜索吊后續(xù)運行過程中不會對主索造成影響。

通過采用該系統(tǒng)，改變了橋臺傳統(tǒng)混凝土澆筑的“泵送”入倉方式，縮短了主索過江的工期，增大了橫梁安裝的安全系數(shù)，使左右岸通用材料的倒運更為便利且大大降低了成本。

3.2 所采用的錨索成孔關(guān)鍵技術(shù)

由于錨索施工部位為強風(fēng)化三疊系上統(tǒng)新都橋組變質(zhì)粉砂巖錯動帶下盤，為Ⅳ級偏弱圍巖，巖石呈碎塊及碎屑狀，延伸深度較長(30 m以上)，在進(jìn)行試驗孔施工過程中塌孔卡鉆情況嚴(yán)重，無法正常鉆進(jìn)施工。而采用單孔固結(jié)灌漿的方式進(jìn)行后續(xù)鉆進(jìn)施工因其每鉆進(jìn)約2 m需進(jìn)行一次固結(jié)灌漿、等強、掃孔、再次鉆進(jìn)等工序，進(jìn)度較緩慢。

采用單純跟管鉆工藝鉆孔的試驗結(jié)果表明：其能解決進(jìn)度較慢問題；但存在拔管塌孔現(xiàn)象，導(dǎo)致無法下索的情況出現(xiàn)。經(jīng)研究討論后決定采用跟管鉆進(jìn)成孔下索后，采用邊拔管、邊注漿的工藝施工，采用該工藝后，所有問題迎刃而解。針對變質(zhì)粉砂巖進(jìn)行錨索施工時，采用該工藝工法，順利地完成施工，對今后類似工程能起到較好的指導(dǎo)作用：采用套偏心鉆具、跟管鉆進(jìn)，調(diào)整鉆孔孔徑為168 mm，鉆孔下索后，采用拔管器具拔出跟管。

鉆進(jìn)采用ZSY-40型錨固鉆機，該鉆機的特點是扭矩及頂升壓力大，鉆具配套適應(yīng)性強，成孔深且質(zhì)量高。配套鉆具為跟管鉆進(jìn)的沖擊器和偏心鉆頭，沖擊器以中低壓空氣為動力。鉆具組成：φ168套管(長度為1.5 m標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，采用絲扣聯(lián)接)、管鉗、管靴、沖擊器、偏心鉆頭、φ68空心鉆桿、拔管器。

由于巖體質(zhì)量較差，采用跟管鉆進(jìn)技術(shù)解決了成孔困難的難題；同時，通過“邊拔管邊注漿工藝”，提高了下索成功率，縮短了施工工期。

3.3 主索過江及矢度調(diào)整關(guān)鍵技術(shù)

為充分利用安裝完成的過江軸索，通過對多主索跨江的跨度(大于250 m)、主索自重、軸索定點起吊(無法上下移動)、施工安全等各種影響因素進(jìn)行綜合分析后認(rèn)為：需以索橋軸線為對稱中心，在上、下游車行道中部索鞍之間架設(shè)一條寬度為2 m的簡易承重纜索架，主要用于承載主索過河時主索的自重，防止主索墜入河中并減小軸索卷楊機索引力；在左岸錨板平臺上游安裝一臺2 t卷揚機用于主索過河后主索安裝位置的上下游調(diào)整(利用導(dǎo)向滑輪)；采用導(dǎo)向滑輪及2 t卷揚機將已過江的主索移至下游或上游張拉(主索從下游側(cè)穩(wěn)定索往下游側(cè)車行道中部按序逐一張拉完成)。

待橋面主索全部張拉完成后，再進(jìn)行主索矢度的統(tǒng)一調(diào)整。為便于主索調(diào)整及儀器測量觀測，調(diào)整時間選在氣溫較恒定、風(fēng)速較小的時段進(jìn)行(根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂蚣皽囟?，矢度調(diào)整時間為7∶30～10∶00)。主索矢度調(diào)整時利用扳手?jǐn)Q調(diào)節(jié)器兩端的左、右旋螺母，將其調(diào)整至空索狀況下的設(shè)計矢度值并使每根主索保持自由狀態(tài)，調(diào)整完成后，使所有橋面的主索橫斷面處于對稱水平狀態(tài)，完成初步調(diào)整工作；待初步調(diào)整完成24 h后再根據(jù)設(shè)計矢度用初步調(diào)整的方法進(jìn)行2次調(diào)整以使其達(dá)到設(shè)計值，且所有橋面主索橫斷面處于對稱水平狀態(tài)，至此，橋面主索安裝完畢，空纜單根索的矢度為2.048 m。

通過纜索吊、簡易的貓道及2 t卷揚機便利、快速、安全地完成了主索過江、張拉工作，以最小的投入獲得最大的功效，同時保證了主索施工質(zhì)量與施工功效。

3.4 橫梁高空安裝采用的施工工藝

(1)橫梁的垂直運輸。

焊接完成的橫梁自重約1.6 t，安裝高差較大，而左岸場地有限(無法采用吊車安裝)。從安全角度考慮，橋面鋼橫梁安裝時利用定點軸索，用吊裝鋼絲繩將橫梁對稱固定后垂直起吊至橋臺索鞍處，按設(shè)計圖紙中的主索位置將其對位后將銷軸及液筒安裝好，拆除吊裝用的鋼絲繩后重復(fù)其工序，直至完成全部鋼橫梁的吊裝工作。

(2)橫梁高空安裝工藝的研究。

待鋼橫梁吊裝完成后，利用牽引走線配合導(dǎo)向滑輪掛住鋼梁兩端、將鋼橫梁逐一拖拉到位，完成鋼橫梁的安裝工作，大大減少了安全風(fēng)險。

通過對現(xiàn)場橫梁安裝工藝的實施及分析，進(jìn)一步了解了軸索的用途，同時與吊車安裝橫梁相比其具有的優(yōu)勢顯而易見，不僅縮短了安裝時間，還可以保證施工過程中的安全，節(jié)省了大量的勞動力資源，具有顯著的經(jīng)濟效益。

4 結(jié) 語

臨時索橋工程通過采用以上技術(shù)方法，有效地解決了影響工程安全、質(zhì)量及進(jìn)度的難題，既確保了上游臨時橋的施工質(zhì)量，也保證了索橋工程的順利進(jìn)行，降低了施工成本，同時還加快了現(xiàn)場施工進(jìn)度，經(jīng)濟社會效益顯著。該研究成果可為類似工程提供有益的借鑒，應(yīng)用潛力很大。