對賽格水電站蒲賽公路羅明索道橋的施工工藝探討

錢 怡

（中國水利水電第九工程局有限公司，貴州 貴陽 550008）

1 工程簡介

蒲賽公路羅明索道橋位于保山市隆陽區(qū)S230省道K93+500附近，為跨怒江的臨時索道橋。該索道橋地處屬于典型的高山峽谷地貌。為解決大壩壩肩開挖的出渣的運輸問題，經(jīng)過選址并進行對比研究，決定在此修建一座橋梁。具體指標(biāo)如下。使用年限:8年；設(shè)計荷載：汽車-80，掛-80級，全橋僅通行1輛重車，不疊加人群荷載；橋面高程:1710m；橋面凈寬：4.5m+2×1.00m；行車道數(shù)：單車道；設(shè)計行車速度：20km/h，高峰通行能力應(yīng)達到90車次/h；設(shè)計洪水頻率：20年一遇。

按以上要求，將該橋設(shè)計成單跨索道橋，跨徑230m，單車道，設(shè)計行車荷載80t，單車通過，橋面凈寬4.5m+2×1.00m。

2 主要構(gòu)件設(shè)計說明

2.1 主索

主索選用合格鋼絲繩廠出品的6×37m+IWR-52-1770的鋼絲繩，直徑為Φ52mm橋用鋼絲繩，材料強度F=1670MPa,柔性為特級車道主索28根，人行道主索2×4根，穩(wěn)定索2×8根，共計52根。

2.2 車道板

本橋車道板為金屬結(jié)構(gòu)型，長、寬、高為4500×630×92mm。內(nèi)設(shè)有橫隔板，以防局部變形，板厚6mm抗彎矩W=315.01cm3；當(dāng)單軸輪壓為40噸時，彎曲應(yīng)力σ=1590kgf/cm2。全橋共設(shè)有359塊同規(guī)格車道板。為增大橋面與車輪之間磨阻力，車道板面板選用花紋板。

2.3 車道、人行道壓梁及穩(wěn)定梁蓋梁

車道壓梁選用100mm×100mm×10mm角鋼，人行道壓梁選用10#槽鋼，穩(wěn)定梁蓋梁選用δ=6mm的Q345B鋼板焊制而成。

金屬材料表面進行防腐處理。

2.4 穩(wěn)定梁及付梁

全橋共設(shè)有22根穩(wěn)定梁及23根付梁，這樣的布局主要為了增加索橋縱向穩(wěn)定性，從而達到行車提速的目的。穩(wěn)定梁高584mm，翼緣寬250mm，梁長 13.0m，板厚 12mm，材質(zhì)為Q345B。最大斷面抗彎矩W=2282cm3。

付梁高396mm，由板厚8mm的Q345B鋼板焊制而成，最大斷面抗彎矩W=854cm3。

2.5 錨固系統(tǒng)

主索錨碇系統(tǒng)為鋼絲繩巖錨，設(shè)計錨索孔徑為Φ150mm，孔深25m，錨固長度12m，自由長度13m，在錨板中安裝導(dǎo)向板過渡到地面以上。

根據(jù)現(xiàn)場實際情況，決定選擇錨桿型錨碇。錨碇的相關(guān)計算如下。

式中,h為錨固深度,m；τ為巖體的剪切強度,kPa，根據(jù)現(xiàn)場試驗結(jié)果τ=25；a為錨索間距m，a=1.5m；TW為錨索錨固力，kN,TW=480kN；Sf為抗破壞安全系數(shù)，Sf=3。計算得h=13.56m，小于25m，故安全。

式中，Lr為巖體中錨桿粘結(jié)長度，mm；Sf為安全系數(shù)，取3；τr為巖體與注漿體之間的粘結(jié)強度，查閱得0.8；TW為錨桿工作錨固力；TW=480kN；D 為 錨 固 段 鉆 孔 直 徑 ，m,D=150mm。計算得Lr=3.82m，小于25m，故安全。

式中，Lg為注漿體與錨桿體之間的粘結(jié)長度，mm；Sf為安全系數(shù)，取3；T為錨桿工作錨固力，kN，T=480kN；n 為鋼絲繩根數(shù)，n=6；dg為鋼絲繩直徑，m；τg為粘結(jié)強度，kPa，取500kPa。計算得Lg=8.99m，小于12m，故安全。本工程中，由于受鉆孔孔徑的制約，不能將鋼絲繩解散成為單根絲，只能將其解散為單股，因此n的取值應(yīng)為6。鋼絲繩每股直徑近似取值為17mm，每股鋼絲繩表面均凸凹不平，實際與注漿體的粘結(jié)面積應(yīng)大于等效17mm的光面鋼筋。注漿體強度為30MPa?，F(xiàn)場安裝時，一般Lg≥3m。單個錨孔布置見圖1。

圖1 錨孔布置

3 主要施工方法

錨碇對稱布設(shè)在江河兩岸，用來錨固索道橋的承重索，將索的拉力傳給地層。它是索道橋最重要的基礎(chǔ)。錨碇工程涉及到復(fù)雜的地質(zhì)問題，是索道橋設(shè)計施工的難點及重點；橋身系統(tǒng)施工主要是主索的架設(shè)等，具有一定的危險性及要求有熟練的技術(shù)人員；因此本文重要介紹這兩部分的施工方法。

3.1 錨碇系統(tǒng)

錨碇系統(tǒng)為巖石錨索,布孔方法見圖2。

3.1.1 造孔

①采用QZ150型潛孔鉆造孔，沖擊鉆頭選用φ150。鉆孔孔向控制：首先排架搭設(shè)要牢固，鉆機定位準(zhǔn)確，水平孔須用2mm/m精度的水平尺校核鉆機鉆桿水平，測量儀測定鉆進方向角。調(diào)整好孔向再牢靠固定鉆機。

② 開孔鉆進要低轉(zhuǎn)速，低壓推進，當(dāng)成孔約50cm，需再次校核孔向，及時調(diào)整鉆機。在鉆進過程中若孔深已達到預(yù)定施工圖所示的深度，而仍處于破碎帶或斷層等軟弱巖層時，延長孔深，繼續(xù)鉆進，直至監(jiān)理人認(rèn)可為止。對于破碎帶或滲水量較大的圍巖，有關(guān)施工技術(shù)文件的規(guī)定對孔進行固結(jié)灌漿處理。

③ 鉆進過程中認(rèn)真記錄每一鉆孔的尺寸、鉆進速度和巖芯記錄等數(shù)據(jù)。造孔過程中應(yīng)做好巖粉采集，以確保錨固段位于穩(wěn)定的巖層中。鉆孔完畢時，用風(fēng)沖洗鉆孔。在安裝錨桿前，將鉆孔孔口堵塞保護。

④ 傾斜孔在鉆進時采用導(dǎo)向儀控制斜度，及時測斜、糾偏。鉆孔結(jié)束后，應(yīng)測量孔斜、方位角及孔深，不符合設(shè)計要求的孔作廢孔處理，并全孔灌注M25水泥砂漿回填后重鉆。

⑤鉆孔完成后反復(fù)用高壓風(fēng)清洗錨桿孔，直到孔內(nèi)無灰塵被吹出為止。

3.1.2 注漿

注漿時用水桶事先畫好刻度線，稱量好每桶水的重量，按重量配合比(水灰比)1∶0.45灌注水泥漿，注漿壓力控制在1.2～1.4MPa之間。注漿管采用硬塑管，邊注漿邊朝外拔，保持注漿壓力一定，確保注漿飽滿，然后進行二次注漿。

圖2 錨索孔位布置

3.1.3 施工注意事項

錨索采用二次注漿錨索，其施工工藝如下：測量放線→鉆孔→清孔→安轉(zhuǎn)錨索→一次注漿→澆筑混凝土墊板→張拉與鎖定→二次注漿→封錨。錨索制作前應(yīng)對實際孔深進行測量，按照編號截取相應(yīng)的孔深材料，并應(yīng)使用冷切割，避免使用電弧或其他熱切割。清孔完畢后應(yīng)對孔口進行封閉，避免污染。

3.2 橋身系統(tǒng)

3.2.1 安裝前的準(zhǔn)備工作

索橋在安裝前，要做好必要的準(zhǔn)備工作，準(zhǔn)備工作包括：對索橋軸線進行復(fù)測，對施工機具是否到位、設(shè)備完好率進行統(tǒng)計并調(diào)整，工作人員的到位率進行調(diào)查；經(jīng)現(xiàn)場察看，橋的右岸橋頭可作為施工場地，場地的布置視索橋基礎(chǔ)工作（包括開挖及混凝土的澆筑）完成后的情況而定。索橋的安裝工藝流程如下：

3.2.2 主索鋪設(shè)

1）主索裁料

為了節(jié)省時間可預(yù)先在廠內(nèi)裁料，根據(jù)設(shè)計跨度、垂度及施工余量等計算每根主索的下料長度。下料這一工序非常重要，它關(guān)系到索橋是否達到設(shè)計要求，因而要求下料要非常準(zhǔn)確。

2）橋面索架設(shè)

先架設(shè)一5噸走線，通過走線將材料運到施工現(xiàn)場，走線簡圖如下：

5噸走線主要設(shè)備和材料如下：

3t慢速卷楊機2臺，ф21.5鋼絲繩600m，起重小車1臺，Ⅰ20工字鋼40m，∠80×80角鋼50m。

卷楊機平面布置示意圖如下：

1號和3號卷楊機用作牽引，2號卷楊機用作起重。

3）主索的鋪設(shè)

由于主索自重比較重，為了防止鋼絲繩墮入河中和減少卷楊機索引力，能安全快捷鋪設(shè)主索，采用先架設(shè)一組簡易索道，在索道上均勻鋪設(shè)鋼管，使主索通過簡易索道的托護，安全、快速地被索引到左岸。鋼索牽引采用小走線加簡易索道的形式，簡易索道布置在橋中心線兩側(cè)，主索牽引到左岸后，分別從橋兩側(cè)往中心鋪設(shè)。簡易索道示意圖如下：

簡易索道所需材料如下：

ф18.5mm鋼絲繩 500m，ф50mm鋼管100m。

4）橋面索預(yù)拉和固定

為防此鋼絲繩塑性變形，主索預(yù)拉是必須的，根據(jù)設(shè)計要求，面索初張時采用兩次張緊的方法，第一次達到設(shè)計要求后停一周再張緊到位。從左、右岸錨桿的設(shè)計預(yù)埋件看，橋面索過河后利用預(yù)埋錨桿用于固定和初調(diào)鋼絲繩的工件。利用預(yù)先埋設(shè)的地錨，采用滑輪組牽引鋼絲繩掛于錨桿連接器上，最后用繩卡固定。預(yù)埋件簡圖如下：

埋件所需材料為100米Φ40的圓鋼。

5）主索初調(diào)

首先將鋼絲繩的一端按設(shè)計要求固于錨桿上，在另一端用滑輪組、卷揚機等設(shè)備預(yù)拉鋼絲繩，而后利用這套設(shè)備調(diào)節(jié)橋面鋼索使其空索矢度達到設(shè)計值，經(jīng)設(shè)計驗算，在0℃時矢高為575cm,經(jīng)計算空載狀況為496cm。

6）主索矢度調(diào)整

橋面索矢度調(diào)整必須達到兩個條件，第一，矢度等于設(shè)計值，且每根橋面索的拉力達到此種荷載情況（空索狀況或滿荷載狀況）所給定值；第二，所有橋面索橫斷面要對稱水平，調(diào)整后橋面索矢度應(yīng)處于較穩(wěn)定狀態(tài)。

調(diào)整過程分為二次進行：第一次調(diào)整達到設(shè)計值即可；第二次調(diào)整是在第一次調(diào)正后經(jīng)一天左右再調(diào)整，使之達到設(shè)計值。

3.2.3 鋼梁安裝

根據(jù)鋼梁現(xiàn)場安裝的要求，在右岸適當(dāng)?shù)匚恢?，設(shè)置安全可靠的平臺擺放一臺8t汽車吊。鋼梁運至現(xiàn)場后，根據(jù)安裝編號順序堆放。當(dāng)橋面索張拉完成，檢查各參數(shù)符合設(shè)計要求后做好記錄,才能進行鋼梁的安裝。在鋼梁吊裝過程中應(yīng)采取防止鋼梁變形的措施。根據(jù)鋼梁的安裝順序，將第一根鋼梁用吊車吊置于橋面索下面，用卷揚機配合吊裝就位，并與兩側(cè)人行道索及穩(wěn)定索連接，臨時固定好后撤勾，用3噸卷揚機牽引至安裝位置，按設(shè)計間距定位，牽引時要盡量保持同步，避免卡阻。安裝調(diào)整合格后將連接螺栓擰緊，使鋼梁和人行道索及穩(wěn)定索連接成一個整體，檢查合格后按同樣的工藝安裝下一根鋼梁，直到安裝完成為止。

3.2.4 橋面板安裝

用人力或小型機械設(shè)備運送橋面板，在運輸過程中應(yīng)對橋面板的菱角采取保護措施，按設(shè)計技術(shù)要求安裝固定。安裝順序可根據(jù)實際情況從一端或兩端按順序就位。

3.2.5 人行道板、欄桿系統(tǒng)等安裝。

人行道板在橋面板安裝完畢后，進行人行道板及欄桿系統(tǒng)的安裝。用人力或機械設(shè)備從一端或兩端按設(shè)計要求順序進行安裝固定。

結(jié)束語

現(xiàn)代索道橋由于在水電站建設(shè)期運行，其索道橋自身的建設(shè)施工就更早，一般施工時，工地的三通一平?jīng)]有完成。工地的風(fēng)、水、電、砂廠骨料基本沒有形成，常常以為其土建工程量較小而不重視，造成工期滯后，影響業(yè)主后續(xù)項目的進行。為此，作為施工須對工地的所有條件綜合考慮，注意每一個工序的進行。該橋于2007年建成通車，至今已經(jīng)3年多。根據(jù)筆者現(xiàn)場觀測，橋梁運行狀態(tài)良好，沒有出現(xiàn)任何異常情況。該橋自開工至建成通車，施工周期為6個月，其他橋型的施工周期均在12個月以上，故該橋型具有施工周期短的特點。現(xiàn)代索道橋是一種技術(shù)可行、經(jīng)濟合理、施工周期短、具有較大發(fā)展?jié)摿Φ臉蛐停瑫r也是值得廣大工程建設(shè)者推廣和研究的橋型。

[1]交通部公路規(guī)劃設(shè)計院.JTJ025-86公路橋涵鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].

[2]交通部公路規(guī)劃設(shè)計院.JTJ024-85公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范[S].

[3]黃紹金,劉陌生.現(xiàn)代索道橋[M].

[4]楊文淵.橋梁施工工程師手冊[M].

[5]桂業(yè)昆,邱式中.橋梁施工專項技術(shù)手冊[M].

[6]周水興,何兆益,等.路橋施工計算手冊[M].

[7]中交公路規(guī)劃設(shè)計院.JTGD60-2004公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范[S].