虎跳峽金沙江大橋鋼桁梁懸索施工技術(shù)

王成恩 王定寶 諶業(yè)焜 云南焜耀建設(shè)工程有限公司，曲靖 655000

1 工程概況

香麗高速公路虎跳峽金沙江大橋總長(zhǎng)為1020 米，橋面距目前的江面260 米，橋跨布置766+160 米，主橋?yàn)?66 米獨(dú)塔單跨地錨式鋼桁梁懸索橋，麗江岸引橋?yàn)?×41.5 米預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋，是麗香高速公路控制性工程，也是目前全國(guó)山區(qū)跨徑最大的橋梁。由于大橋地處馳名中外的虎跳峽景區(qū)較陡峭險(xiǎn)峻的地理位置，橋位區(qū)域地質(zhì)情況極其復(fù)雜，地震烈度高，下游電站蓄水位高，整座大橋的規(guī)劃設(shè)計(jì)比較特殊嚴(yán)謹(jǐn)，施工難度較大。

圖1 虎跳峽金沙江大橋效果圖

主橋?yàn)?66 米獨(dú)塔單跨地錨式鋼桁梁懸索橋，麗江岸引橋?yàn)?×41.5 米預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋。主橋加徑梁為鋼桁架，鋼混疊合梁橋面系，主梁寬26 米，設(shè)計(jì)行車速度80 公里/小時(shí)，雙向四車道設(shè)計(jì)。麗江岸采用擴(kuò)大基礎(chǔ)重力式錨碇，香格里拉岸采用隧道式錨碇，其采用獨(dú)塔單跨地錨式懸索橋結(jié)構(gòu)為世界首例。大橋共計(jì)6 個(gè)索鞍，分別為2 個(gè)主索鞍、2 個(gè)散索鞍和2 個(gè)復(fù)合索鞍。

整座大橋在香格里拉岸直接將主纜錨于巖層中，僅在麗江岸設(shè)置一座門型鋼筋混凝土大索塔。索塔為矩形截面，上下游塔柱采用不等高的形式，左側(cè)塔柱高134.5米，右側(cè)塔柱高149.5 米。全橋共設(shè)兩根主纜，采用預(yù)制平行鋼絲束股法（PPWS）制作，纜徑680 毫米，香格里拉岸設(shè)置了長(zhǎng)達(dá)107 米的主纜無懸吊區(qū)，并采用了能同時(shí)起到轉(zhuǎn)索和散索功能的滾軸式復(fù)合散索鞍。

2 方案優(yōu)化

初步設(shè)計(jì)階段在接線總體設(shè)計(jì)時(shí)，結(jié)合大橋兩岸地形、地質(zhì)情況等因素，對(duì)路線平面設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化；結(jié)合橋型方案設(shè)計(jì)，對(duì)路線縱斷面線形進(jìn)行了優(yōu)化；針對(duì)推薦線位建設(shè)條件，加強(qiáng)了橋位地質(zhì)勘察，對(duì)橋軸開展了邊坡穩(wěn)定性分析專題研究，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗風(fēng)、抗震、加勁梁等多方面專題及課題研究。根據(jù)專題研究結(jié)論，對(duì)主橋懸索橋方案的各構(gòu)造開展研究對(duì)比。

施工圖設(shè)計(jì)階段結(jié)合橋梁總體布置，對(duì)路線橫斷面進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)；針對(duì)線位建設(shè)條件，加強(qiáng)了橋位地質(zhì)勘察，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗風(fēng)、抗震、加勁梁等多方面專題及課題研究。根據(jù)專題研究結(jié)論，對(duì)主橋懸索橋方案的各構(gòu)造開展研究對(duì)比。對(duì)各分項(xiàng)進(jìn)行了詳圖設(shè)計(jì)，對(duì)橋梁附屬構(gòu)件進(jìn)行詳圖設(shè)計(jì)。

通過多次實(shí)地考察，綜合各方面因素考慮，專家意見比較，設(shè)計(jì)師們拿出了科學(xué)合理的設(shè)計(jì)方案。在橋型方案比選時(shí)，設(shè)計(jì)師們提出了6 個(gè)方案，經(jīng)過反復(fù)推敲和綜合比較最終選出的橋型方案為：主橋?yàn)?66 米獨(dú)塔單跨地錨式鋼桁梁懸索橋，主梁在麗江岸支承于索塔下橫梁，主梁在在香格里拉岸采用塔梁分離式結(jié)構(gòu)直接支承于橋臺(tái)上，麗江岸引橋?yàn)?×（3×41.5）米預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋。

3 主纜索施工

虎跳峽金沙江大橋主纜索股數(shù)量多、溫度影響大、控制精度高，每一根索股的線型調(diào)整與索力控制是主纜架設(shè)的關(guān)鍵工序，項(xiàng)目部通過優(yōu)化施工工藝，研究索股快速牽引施工方法，實(shí)行白天牽引、夜間調(diào)索的兩班工作制度，利用每日夜間22 時(shí)至次日早上6 時(shí)恒溫時(shí)段進(jìn)行索股線型精準(zhǔn)調(diào)整，控制相鄰索股間隙及絕對(duì)高程，確保施工精度，解決了山區(qū)狹小場(chǎng)地牽引系統(tǒng)布置，克服了山區(qū)高溫差、多強(qiáng)風(fēng)等不利因素，最后順利完成索股架設(shè)。2019 年4 月18 日，在距離地面260 米的貓道系統(tǒng)上，2 根基準(zhǔn)索股架設(shè)就位，拉開了大橋主纜施工的序幕。4 月27 日，經(jīng)過10 天的調(diào)索及穩(wěn)定觀測(cè)，開始一般索股架設(shè)，索股架設(shè)全面展開，大橋共兩根主纜，分別由97 股索股組成，每根索股又由127 根直徑5.4mm、公稱抗拉強(qiáng)度1770MPa 的高強(qiáng)度鍍鋅鋼絲組成，每根索股重達(dá)25 噸。5 月30 日，最后一根索股橫跨金沙江、在隧道錨精準(zhǔn)定位，至此，香麗高速虎跳峽金沙江大橋主纜索股架設(shè)全部完成。

圖2 虎跳峽金沙江大橋主纜索架設(shè)

4 鋼桁梁吊裝

為確保大橋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、牢固性和安全性，施工單位在吊裝前制定了合理可行且操作性強(qiáng)的吊裝方案，經(jīng)過專家論證，確保了吊裝的安全。云南建投集團(tuán)鋼結(jié)構(gòu)公司自主加工制造支撐大橋核心重量的架構(gòu)鋼桁梁，全橋?qū)⒂玫?9 節(jié)鋼桁梁，平均每節(jié)重量92.14 噸，通過組拼鋼材、運(yùn)送至橋位下方吊裝平臺(tái)的環(huán)節(jié)，在纜索吊機(jī)的輔助下，牽引上升至大橋指定位置與主纜相連，最終完成吊裝作業(yè)。為減輕吊裝重量，將主索鞍鞍體分兩半制造，吊裝過程中采用門架分次進(jìn)行吊裝。在交通運(yùn)輸方面，因大橋位于深切峽谷，地勢(shì)陡峭，場(chǎng)地狹小，道路曲折、狹窄，給運(yùn)輸帶來很大難度，大橋局科學(xué)部署，合理置換車輛，通過多次轉(zhuǎn)運(yùn)的方式將索鞍運(yùn)達(dá)索塔下方吊裝位置。

為保證鋼桁梁精準(zhǔn)架設(shè)，項(xiàng)目部架設(shè)前建立鋼桁梁施工工作清單及責(zé)任矩陣，做到分工明確，責(zé)任到人，同時(shí)進(jìn)行全員技術(shù)交底。拼裝架設(shè)過程中，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)與規(guī)范要求、施工方案及監(jiān)控指令執(zhí)行、落實(shí)，克服重重困難，將拼裝尺寸誤差控制在2 毫米之內(nèi)，孔位精準(zhǔn)，33 萬套高強(qiáng)螺栓全部合格，并如期完成施工計(jì)劃。

大橋首創(chuàng)非對(duì)稱獨(dú)塔單跨地錨式鋼桁梁懸索橋施工成套技術(shù)，該橋建成后將是目前世界上最大跨度的非對(duì)稱獨(dú)塔單跨地錨式懸索橋；首創(chuàng)滾軸式復(fù)合索鞍成套技術(shù)（設(shè)計(jì)、科研、制造、安裝），在國(guó)內(nèi)大跨度懸索橋中也是首次使用；首創(chuàng)山區(qū)大截面矩形抗滑樁旋挖成孔技術(shù)；首創(chuàng)世界最大直徑（130 毫米）懸索橋高強(qiáng)鋼拉桿錨固系統(tǒng)成套技術(shù)（設(shè)計(jì)、科研、制造、安裝）。