傾斜獨(dú)塔斜拉橋鋼塔豎轉(zhuǎn)施工技術(shù)

張 偉 盧 龍

(1.武漢交通工程建設(shè)投資集團(tuán)有限公司，湖北 武漢 430000; 2.武漢光谷交通建設(shè)有限公司，湖北 武漢 430075)

1 工程概況

高新二路跨外環(huán)橋梁主橋跨徑按95 m+65 m布置，為傾斜獨(dú)塔斜拉橋。主塔結(jié)構(gòu)呈網(wǎng)球拍造型(半橢圓形)，側(cè)立面與水平面夾角為80°，主塔總高度66.1 m，超出橋面高度為63.5 m；主塔采用鋼結(jié)構(gòu)，鋼箱截面尺寸是3.6 m×3.6 m，拱肋采用Q345qD鋼材，板厚為8 mm～40 mm。塔上設(shè)置鋼錨箱，斜拉索錨固定于鋼錨箱內(nèi)，全塔重875 t，各節(jié)段重量20 t～124.3 t。主橋總體結(jié)構(gòu)示意圖見圖1。

2 施工方案及優(yōu)點(diǎn)

2.1 施工方案

該橋塔受力復(fù)雜、施工難度大，針對(duì)該橋特點(diǎn)，參考國內(nèi)外施工經(jīng)驗(yàn)，采用“臥式拼裝，豎向轉(zhuǎn)體”的施工方案[1,2]。施工時(shí)利用拼裝平臺(tái)及吊車在已完成的墩頂推拼裝平臺(tái)作為施工平臺(tái)，在平臺(tái)上安裝好胎架，采用吊車先拼裝好整個(gè)鋼塔，鋼塔在胎架上拼焊完成后，安裝豎轉(zhuǎn)架及牽引系統(tǒng)，最后通過計(jì)算機(jī)同步控制液壓系統(tǒng)控制牽引索完成主塔豎向轉(zhuǎn)體。

2.2 方案優(yōu)點(diǎn)

同其他施工方案相比，豎向轉(zhuǎn)體有以下優(yōu)點(diǎn)：1)焊接在胎架上進(jìn)行，能夠保證焊縫焊接質(zhì)量。2)不需要強(qiáng)大的塔后支撐體系。3)鋼塔安裝時(shí)間短，效率高，能縮短施工工期。4)掛索可以在豎轉(zhuǎn)前完成，操作簡單，安全性高。5)豎轉(zhuǎn)采用計(jì)算機(jī)全過程控制，更安全、可靠。

3 主要施工方法

3.1 鋼塔拼裝

鋼塔自重875 t，分為17個(gè)箱梁，D0段～D7段為左右鏡像形式，D8節(jié)段為單節(jié)段，節(jié)段最大重量為124.3 t。鋼塔分段示意圖如圖2所示。

現(xiàn)場鋼塔整體組裝在胎架上進(jìn)行，按照鋼塔與橋面成13°夾角布設(shè)胎架?，F(xiàn)場組裝不包括D0，組裝順序從D1～D8組裝，先一側(cè)從D1組裝至D7，再另一側(cè)從D1組裝至D7，最后組裝合龍段D8。每安裝一節(jié)段，及時(shí)將該節(jié)段與上一節(jié)段焊接為整體，焊縫檢測合格后再進(jìn)行下一節(jié)段安裝。

3.2 鋼塔D0節(jié)段安裝

3.2.1鋼塔D0節(jié)段組成及拼裝

D0節(jié)段分為D0-1,D0-2兩個(gè)節(jié)段， D0-1節(jié)段與橋墩混凝土連接，D0-2節(jié)段與上部結(jié)構(gòu)焊接。D0-1,D0-2之間設(shè)置旋轉(zhuǎn)支座，通過銷軸連接，銷軸上安裝滑動(dòng)軸承，鋼塔D0-2節(jié)段及上部結(jié)構(gòu)通過軸線旋轉(zhuǎn)。為了保證D0-1和D0-2聯(lián)接軸在豎轉(zhuǎn)時(shí)的同軸度，在預(yù)拼裝時(shí)，D0-1和D0-2旋轉(zhuǎn)軸按尺寸加工并裝配，拆散運(yùn)抵現(xiàn)場前，旋轉(zhuǎn)軸再車掉2 mm，以利于現(xiàn)場豎轉(zhuǎn)時(shí)能夠克服同軸度誤差。

3.2.2D0-1節(jié)段安裝

D0-1節(jié)段與基座(鋼混凝土基座)采用高強(qiáng)螺栓連接。先在基座上安裝預(yù)埋部件，再澆筑基礎(chǔ)混凝土。為保證精軋螺紋鋼安裝尺寸精度，除在基座頂面布置定位板外，在距離基座頂板300 mm處增加一塊定位板。D0-1節(jié)段與基座連接時(shí)，先搭設(shè)臨時(shí)工作平臺(tái)，利用吊車吊裝D0-1段進(jìn)行定位，通過調(diào)整使D0-1底板與基礎(chǔ)頂面定位板對(duì)齊，確保D0-1預(yù)留孔位正對(duì)基座預(yù)埋螺栓，落位后再將高強(qiáng)螺栓逐一固定。D0-1節(jié)段固定后，再對(duì)拼接面進(jìn)行壓漿處理。

3.3 豎轉(zhuǎn)系統(tǒng)安裝

1)豎轉(zhuǎn)架組成。

豎轉(zhuǎn)架包括前拉索、前錨連接件、支撐架、支撐架支座、后錨連接件、后拉索。支撐架支座焊接在D0-2截段上，支撐架通過銷軸連接在鋼塔上，前拉索一端處于D5節(jié)段臨時(shí)拉錨點(diǎn)，另一端與前錨連接件前端連接，前錨連接件后端安裝在支撐架上端；其中后錨連接件一端也安裝在支撐架上端，一端再與后拉索連接。豎轉(zhuǎn)架結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示。

2)牽引系統(tǒng)安裝。

牽引系統(tǒng)安裝包括安裝千斤頂、穿束、鋼絞線預(yù)緊、系統(tǒng)空載調(diào)試四個(gè)主要步驟。

3.4 鋼塔轉(zhuǎn)體

3.4.1準(zhǔn)備工作

檢查牽引裝置的液壓與電路系統(tǒng)、控制及顯示系統(tǒng)、錨夾具、鋼絞線等是否正常。檢查豎轉(zhuǎn)架焊縫、卡板、連接銷軸、法蘭連接處螺栓緊固情況，檢查錨固設(shè)置是否牢固。將鋼塔與胎架的臨時(shí)連接及鋼塔上的無關(guān)荷載全部清除，確保豎轉(zhuǎn)時(shí)無拖掛和阻礙。

3.4.2試豎轉(zhuǎn)

為觀察整個(gè)豎轉(zhuǎn)系統(tǒng)的工作狀態(tài)，確保安全，在正式豎轉(zhuǎn)前進(jìn)行試豎轉(zhuǎn)。試豎轉(zhuǎn)采用手動(dòng)控制，先使千斤頂回到起始位，再根據(jù)具體情況調(diào)整泵站限壓，使千斤頂按照20%,40%,60%,80%,100%逐級(jí)進(jìn)行加載，將鋼塔提升10 cm，停止加載，讓鋼塔靜置24 h，檢查結(jié)構(gòu)變形、焊縫質(zhì)量及豎轉(zhuǎn)設(shè)備是否正常。

3.4.3正式豎轉(zhuǎn)

試豎轉(zhuǎn)完成后即進(jìn)行正式豎轉(zhuǎn)，正式豎轉(zhuǎn)采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制。具體步驟及關(guān)鍵控制點(diǎn)如下：1)啟動(dòng)液壓千斤頂，開始豎轉(zhuǎn)。2)豎轉(zhuǎn)時(shí)，重點(diǎn)關(guān)注同步控制誤差對(duì)構(gòu)件的影響、油壓最大值和最小值，并對(duì)節(jié)段梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)偏移進(jìn)行檢測，如有誤差，及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。3)豎轉(zhuǎn)時(shí)，結(jié)構(gòu)負(fù)荷、結(jié)構(gòu)狀態(tài)及豎轉(zhuǎn)通道安排專人進(jìn)行檢查。4)鋼塔豎轉(zhuǎn)到位后，停機(jī)懸空，檢查所有夾持器是否夾緊，確保結(jié)構(gòu)安全。鋼塔豎轉(zhuǎn)至80°示意圖如圖4所示。

3.4.4體系轉(zhuǎn)換

豎轉(zhuǎn)完成后，立即將牽引系統(tǒng)千斤頂進(jìn)行機(jī)械鎖定，并將轉(zhuǎn)體接口(D0-1與D0-2節(jié)段)鎖定、焊接為整體，然后進(jìn)行斜拉索的安裝、張拉、檢測驗(yàn)收，形成鋼塔、斜拉索、主橋鋼箱梁的平衡體系，最后拆除豎轉(zhuǎn)架及牽引設(shè)備，完成鋼塔的體系轉(zhuǎn)換。

4 結(jié)語

高新二路跨外環(huán)橋梁主塔采用豎轉(zhuǎn)法施工，避免了橋梁鋼塔的高空焊接作業(yè)，對(duì)焊縫的質(zhì)量更容易控制，增加了施工作業(yè)的安全性，降低了施工成本，施工效率大大提高。施工時(shí)，豎轉(zhuǎn)架與鋼塔組成穩(wěn)定的受力體系，整個(gè)過程安全可靠。該橋主塔的成功實(shí)施為傾斜獨(dú)塔斜拉橋的施工提供了借鑒，具有較高的推廣價(jià)值。