高原山區(qū)大跨徑懸索橋施工關(guān)鍵技術(shù)研究

沈 裕

(南通公路事業(yè)發(fā)展中心，江蘇 南通 226000)

1 大跨徑懸索橋施工關(guān)鍵技術(shù)

1.1 主塔、錨碇大體積混凝土施工關(guān)鍵技術(shù)

主塔和錨碇的施工，要重視大體積混凝土的水化熱問題。針對主塔和錨碇大體積混凝土，應(yīng)提前采用MIDAS/FEA有限元分析軟件計算水化熱，對大體積混凝土水化熱進(jìn)行理論分析，并制定詳細(xì)的施工工藝文件和處置方案，在施工過程中隨時監(jiān)測，將理論值和實測值的對比分析，嚴(yán)格控制大體積混凝土內(nèi)外溫差，以免發(fā)生溫差過大引起混凝土內(nèi)部開裂。

1.2 鋼箱梁制作關(guān)鍵技術(shù)研究

為確保鋼箱梁成橋橫向線形達(dá)到設(shè)計的要求。采用MIDAS/FEA有限元分析軟件對鋼箱梁在自重作用下，每片鋼箱梁橫向跨中撓度進(jìn)行計算。在鋼箱梁的焊接過程中，給予鋼箱梁一定的橫向預(yù)拱度，為現(xiàn)場施工提供指導(dǎo)性的建議。

同時對鋼箱梁現(xiàn)場焊接拼裝質(zhì)量需要嚴(yán)格管控，包括焊縫質(zhì)量控制、焊縫變形控制、拼裝精度控制等。

1.3 貓道架設(shè)施工控制技術(shù)

貓道施工精度及質(zhì)量對后續(xù)施工精度控制影響重大，貓道施工關(guān)鍵工藝及施工安全控制技術(shù)需要在施工前提前研究。在貓道架設(shè)過程中，塔頂較大不平衡力，對主塔的質(zhì)量有較大的不利影響。為保證貓道架設(shè)過程中主塔的質(zhì)量，采用MIDAS/CIVIL有限元分析軟件，計算塔頂不平衡力限值，給予現(xiàn)場施工提供參考性的建議。

1.4 主纜纜索施工關(guān)鍵技術(shù)

主纜各索股無應(yīng)力長度采用MIDAS/CIVIL有限元分析軟件和懸索橋主纜線形計算系統(tǒng)相結(jié)合進(jìn)行計算。大跨徑懸索橋空纜線形控制，應(yīng)采用懸索橋主纜線形計算系統(tǒng)計算本橋空纜各跨跨中標(biāo)高值，給予現(xiàn)場施工指導(dǎo)性建議。

1.5 有限場地條件下現(xiàn)場鋼箱梁存放場地布置方案研究

鑒于高原山區(qū)大橋施工現(xiàn)場的特殊環(huán)境，鋼箱梁需要現(xiàn)場進(jìn)行節(jié)段匹配制造及預(yù)拼裝，涂裝工作。而現(xiàn)場的施工場地非常有限，必須進(jìn)行鋼箱梁現(xiàn)場場地布置規(guī)劃并進(jìn)行鋼箱梁加工進(jìn)度計劃研究，方便施工順利進(jìn)行和保證加工質(zhì)量和存放安全，同時盡量降低施工成本。

1.6 索夾位置及吊桿長度計算及其影響因素分析

主纜架設(shè)和緊纜完成后，成橋空纜線性成型。如何精確確定索夾位置和吊桿長度是確保鋼箱梁架設(shè)完成后的線形與設(shè)計成橋線形吻合的關(guān)鍵。可以利用midas和bnlas軟件進(jìn)行索夾位置和吊桿長度計算分析，開展進(jìn)行索夾位置和吊桿長度計算關(guān)鍵問題研究。

1.7 纜索吊裝施工關(guān)鍵技術(shù)研究

地錨式懸索橋施工過程中，加勁梁的吊裝是施工的關(guān)鍵工序，吊運(yùn)加勁梁的設(shè)備成為施工的關(guān)鍵設(shè)備。報告中對纜索吊機(jī)安裝工藝、鋼箱梁吊裝施工工藝及相關(guān)關(guān)鍵環(huán)節(jié)的注意事項進(jìn)行了研究。

2 高原山區(qū)大跨徑懸索橋施工面臨的難題

2.1 自然條件惡劣

地處中國的西南腹地的云貴高原西高東低，山多水多凍雨多，山區(qū)山高谷深，氣壓梯度和大溫差易引發(fā)強(qiáng)風(fēng)氣象，地形復(fù)雜使得風(fēng)向多變。在橋梁建設(shè)工程中，凍雨、強(qiáng)風(fēng)、大溫差等特殊條件下橋梁施工難度更為復(fù)雜。

2.2 現(xiàn)有基礎(chǔ)條件差

高原山區(qū)新建高速公路，往往遠(yuǎn)離城市，現(xiàn)有交通基礎(chǔ)設(shè)施薄弱，地形地貌以高山深谷為主。現(xiàn)有交通一般以依山而建的縣道為主，從縣道到大橋施工現(xiàn)場往往需要跟隨山勢修建較遠(yuǎn)距離的施工便道，這些便道往往坡陡彎急。以往在平原或大江大河沿岸建廠，在廠內(nèi)生產(chǎn)拼裝加勁梁節(jié)段后整體通過車輛運(yùn)輸或浮運(yùn)到達(dá)現(xiàn)場進(jìn)行的吊裝的生產(chǎn)組織條件難心實現(xiàn)，只能在現(xiàn)場就近建設(shè)廠房加工加勁梁節(jié)段后就近運(yùn)輸至橋址吊裝。山區(qū)一般是開山平地修建廠房，受地形和成本限制，大型設(shè)備和先進(jìn)機(jī)具難以展開，故廠房面積一般不會太大，流水施工的效率難以大規(guī)模展開，一般只有一到兩個臺架，所以工期一定的情況下，勢必要求施工速度加快，這樣就會引起鋼箱加勁梁質(zhì)量控制難度增加。

2.3 施工人員素質(zhì)影響施工質(zhì)量

國內(nèi)目前的橋梁建設(shè)過程中，主要施工力量是農(nóng)民工，農(nóng)民工數(shù)量龐大，這是我們國家的天然優(yōu)勢，在人力資源成本較低的情況下可以實現(xiàn)快速施工，縮短工期。但同時也存在一些問題，一方面大多數(shù)農(nóng)民工來自欠發(fā)達(dá)地區(qū)，未經(jīng)過系統(tǒng)的學(xué)習(xí)和專業(yè)的培訓(xùn)，雖然可以勝任普通工程施工工藝，但是對于像懸索橋這樣的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，由于專業(yè)知識不足，對施工工藝及要求難以準(zhǔn)確把握；另一方面由于專業(yè)素質(zhì)所限，工人對設(shè)計意圖及其重要性認(rèn)識不足，在施工過程中對于施工工藝要求和控制精度的不能引起重視，這樣施工過程中的質(zhì)量控制難度大大增加。

2.4 懸索橋結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施工精度要求高

懸索橋雖然具有超強(qiáng)的跨越能力和優(yōu)美結(jié)構(gòu)造型，主要由錨碇，主塔，加勁梁，主纜、吊桿等五大類構(gòu)件組成，構(gòu)件類型繁多且數(shù)量龐大，施工的各個環(huán)節(jié)專業(yè)化程度極高，各種構(gòu)件都需要制定專門的施工工藝、專項施工方案；由于構(gòu)件數(shù)量龐大，構(gòu)件初始安裝偏差累積效應(yīng)顯著，故對構(gòu)件安裝的精度更高。

3 應(yīng)該采取的措施

針對高原山區(qū)的特殊氣候特征，在橋梁施工前應(yīng)對橋位的多年氣象記錄進(jìn)行深入調(diào)研，提前掌握每年惡劣氣相特征、發(fā)生的時間和持續(xù)時間及類型，提前做好施工預(yù)案及施工保障措施。

針對現(xiàn)場薄弱的交通條件和施工環(huán)境，應(yīng)提交做好施工場地選址工作，對現(xiàn)場自然環(huán)境、場地進(jìn)行充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，可以采取施工現(xiàn)場、項目部分離設(shè)置，加工廠分散布置等措施，拓展現(xiàn)場廠房所需面積；同時要加大對施工便道的預(yù)算投入，改善交通運(yùn)輸條件。

針對施工難度大，專業(yè)化程度高的施工環(huán)節(jié)，要對現(xiàn)場施工人員采取精確到人的專業(yè)培訓(xùn)和交底，讓施工人員充分了解施工的難點(diǎn)、要點(diǎn)?，F(xiàn)場各個環(huán)節(jié)要落實技術(shù)人員的崗位責(zé)任，加強(qiáng)現(xiàn)場施工的監(jiān)督和檢查力度。

由于大跨徑懸索橋結(jié)構(gòu)復(fù)雜施工難度大，在開始施工前應(yīng)該設(shè)立專項資金通過招標(biāo)等方式聘請專業(yè)的橋梁施工控制團(tuán)隊對施工現(xiàn)場的質(zhì)量和建造流程進(jìn)行監(jiān)督并發(fā)布后續(xù)工作指令，通過項目部、監(jiān)理、專業(yè)施工控制團(tuán)隊三方的共同努力確保施工結(jié)果達(dá)到預(yù)期目標(biāo)

4 結(jié) 論

施工過程是把設(shè)計變?yōu)楝F(xiàn)實，高原山區(qū)修建大跨徑懸索橋，自然地理環(huán)境惡劣，人員素質(zhì)不足，橋梁結(jié)構(gòu)復(fù)雜，導(dǎo)致施工難度明顯高于平原地區(qū)。但是建設(shè)工程項目，尤其是大跨徑懸索橋，投入成本巨大，必須一次建設(shè)成功，不具備推倒重來的可能性。所以一定要做好事前和事中控制，如若待到施工結(jié)束后出現(xiàn)問題影響到橋梁的安全性或正常運(yùn)營，維修加固甚至返修費(fèi)用往往非常高昂，得不償失。施工前做好與自然環(huán)境調(diào)研、現(xiàn)場合理規(guī)劃和準(zhǔn)備充足的場地前期投入、加強(qiáng)人員專業(yè)知識培訓(xùn)或聘請專業(yè)有經(jīng)驗的人員隊伍，制定各類詳細(xì)的施工預(yù)案，才能確保建設(shè)目標(biāo)順利完成。