楠溪江斜拉橋掛籃施工工藝研究

王玉志

(北京鐵研建設(shè)監(jiān)理有限責(zé)任公司，北京 102628)

混凝土斜拉橋由于具有經(jīng)濟節(jié)約、結(jié)構(gòu)剛度大、維修養(yǎng)護工作量小等優(yōu)勢，廣泛應(yīng)用于公路市政橋梁。在鐵路橋梁工程應(yīng)用上，受限于鐵路活載重、工后徐變大、現(xiàn)有混凝土材料受壓強度、預(yù)應(yīng)力配置可行性等諸多因素和技術(shù)難題，混凝土斜拉橋僅應(yīng)用于少數(shù)幾座中小跨度橋梁，在大跨度鐵路橋梁上未見應(yīng)用。

根據(jù)項目交通功能、線路標(biāo)高、梁高限制、地形條件、通航防洪、濱海環(huán)境等建橋條件，并以經(jīng)濟節(jié)約為原則，杭溫鐵路楠溪江特大橋主橋采用雙塔雙索面混凝土斜拉橋，具有建設(shè)條件嚴(yán)苛、技術(shù)含量高、設(shè)計難度大、施工要求高等技術(shù)重難點。

1 牽索掛籃施工工藝概述

掛籃及外側(cè)模板在廠家完成加工，后用浮吊運至現(xiàn)場進(jìn)行組拼，掛籃組拼完成并吊裝到位后，進(jìn)行靜載試驗，測定掛籃相關(guān)參數(shù)。然后掛設(shè)斜拉索，斜拉索梁端錨固端通過接長器錨固于掛籃弧形首，根據(jù)試驗測試結(jié)果，第一次對稱張拉斜拉索(17#墩為S2，M2，18#墩為S4，M4)以調(diào)整主梁外側(cè)模標(biāo)高。然后綁扎鋼筋，安裝預(yù)應(yīng)力管道和預(yù)埋件，立內(nèi)模。對稱澆筑兩懸臂側(cè)混凝土，并在混凝土澆筑50%混凝土后進(jìn)行第二次索力張拉；混凝土達(dá)到張拉條件后張拉預(yù)應(yīng)力完成，然后進(jìn)行第三次索力調(diào)整并進(jìn)行體系轉(zhuǎn)換。兩次張拉力由掛籃前橫梁與主縱梁交點處的變形值確定，根據(jù)監(jiān)控單位指令可適當(dāng)調(diào)整。當(dāng)前一節(jié)段主梁節(jié)段施工完成后，兩組掛籃同步前移8m。掛籃錨固完畢后，對此段斜拉索進(jìn)行張拉調(diào)整外側(cè)模標(biāo)高，然后參照前一階段施工下一節(jié)段主梁，直至邊跨最后一個懸澆塊施工完成。

邊跨合龍段施工完畢后，中跨掛籃繼續(xù)施工。MG18號節(jié)段施工完畢后，拆除一側(cè)掛籃，另一側(cè)掛籃拆除弧形首并前移至合龍位置。進(jìn)行全橋調(diào)索，線形符合要求后安裝合龍口勁性骨架、錨固掛籃，施工中跨合龍段。根據(jù)懸澆梁線形調(diào)整的需要，在懸澆時，一般對懸澆塊段的后面4對索進(jìn)行微調(diào)，具體根據(jù)監(jiān)控指令進(jìn)行。全橋合攏后拆除掛籃。

2 牽索掛籃施工斜拉索掛設(shè)

采用“先塔后梁”方式掛設(shè)斜拉索，工藝流程為：施工準(zhǔn)備→斜拉索吊裝上橋→塔端掛設(shè)→橋面展索→梁端安裝。

2.1 斜拉索塔端掛設(shè)

梁端掛設(shè)采用軟牽引方式，以鋼絲繩作為牽引體。先利用塔吊將置于橋面放索盤上的索體拉出10m長度放置在梁面上，在斜拉索錨杯后端旋入連接板(滿絲扣)；再將塔頂卷揚機鋼絲繩從塔內(nèi)放下，通過塔內(nèi)轉(zhuǎn)向滑車、錨杯螺母，然后從索導(dǎo)管穿出，放到梁面并與連接板連接；然后在距錨杯6-9m左右處索體上用軟質(zhì)吊帶設(shè)置吊點，采用塔吊與塔頂卷揚機相互配合起吊索體至錨杯接近塔身索道管出口；最后塔頂卷揚機收繩將斜拉索錨杯牽入索塔直至錨杯露出錨墊板，錨杯螺母旋入至平帽位置完成塔端掛設(shè)。

2.2 斜拉索橋面展索

為縮短展索周期、降低操作人員工作量、保護索體護套，采用脫空式橋面展索。斜拉索塔端掛設(shè)完成后，采用塔吊提升索體(后期索體長度、重量大，可利用橋面汽車吊輔助提升)，直至斜拉索梁端錨杯脫離放索盤懸空0.5～1.0m，橋面卷揚機鋼絲繩繞過梁端轉(zhuǎn)向滑車組并穿過梁端索道管(此時梁端索道管平放于橋面，并未安裝定位)后與斜拉索梁端錨杯相連；下放索體，將錨杯安置在錨杯小車上，下放索體同時卷揚機收繩進(jìn)行水平牽引；展索過程中索體每隔2m～3m放置一臺單軸小車，小車與索體之間鋪墊橡膠皮，以保護索體。

2.3 斜拉索梁端安裝

梁端安裝采用軟硬牽引組合方式，軟牽引的牽引體為鋼絲繩、硬牽引的牽引體為張拉桿。

牽索掛籃懸澆的梁段，索道管先于梁體鋼筋安裝，即斜拉索在橋面展索過程中穿過索道管，臨時套掛于索體。斜拉索展索到位后，將張拉桿安裝于斜拉索梁端錨杯；利用橋面汽車吊及塔吊起吊索體以調(diào)整索體及張拉桿角度，利用橋面卷揚機將張拉桿向梁下牽引并穿入掛籃弧形首處的分配梁，張拉桿下端露出張拉分配梁15cm時，停止?fàn)恳?，將錨固螺母旋至平扣，以保證后期牽引安全；卷揚機繼續(xù)牽引，當(dāng)張拉桿下端露出分配梁80cm左右時，停止?fàn)恳M裝張拉機具；卷揚機繼續(xù)牽引，當(dāng)張拉桿下端露出千斤頂后端面15cm時停止?fàn)恳惭b張拉螺母；改用千斤頂將梁端錨杯拉到設(shè)計位置(此階段通過控制牽索掛籃弧形首處承壓支承座下平面距錨杯下平面的實際距離來實現(xiàn))；將張拉錨固桿螺母擰緊，千斤頂回油；梁端索導(dǎo)管精確定位后，斜拉索梁端錨杯上的錨固螺母應(yīng)往下旋離錨墊板5cm以防主梁節(jié)段懸澆過程中此部位受力。

3 牽索掛籃懸臂澆筑施工設(shè)計

(1)施工過程中以精軋螺紋和臨時支座、型鋼構(gòu)件、主梁橫向抗風(fēng)支座作為三向約束，將塔梁臨時固結(jié)以抵抗施工過程中可能出現(xiàn)的不平衡荷載和風(fēng)載。其中縱向臨時約束采用型鋼構(gòu)件將主梁阻尼器塔端擋塊和梁端擋塊相連，安拆簡便、可靠度高。

(2)利用既有主梁索塔區(qū)節(jié)段現(xiàn)澆支架立柱搭設(shè)掛籃臨時存放平臺，掛籃在后場組拼成型后利用大型浮吊浮運、吊放于臨時存放平臺，最后整體提升安裝。采用掛籃后場組拼、整體吊裝的方法使主梁索塔區(qū)節(jié)段施工與掛籃組拼二者平行作業(yè)，壓縮了施工關(guān)鍵線路、節(jié)約了工期。

(3)采用貝雷梁吊架和KTTS200型液壓提升系統(tǒng)安、拆掛籃。KTTS200型液壓提升系統(tǒng)提升或下放動作連續(xù)進(jìn)行，可在吊裝工況下實現(xiàn)帶載升降與停留，掛籃升降過程中不需人工反復(fù)松、緊吊桿螺帽或接長、拆除多余的吊桿，簡化了施工工序、加快了作業(yè)速度；其控制系統(tǒng)可準(zhǔn)確反饋各吊點受力大小，且具備多點聯(lián)動和單點調(diào)整功能，能夠使各吊點均勻受力、同步升降，保證了施工安全。

(4)采用鋼絞線和千斤頂以反拉方式進(jìn)行掛籃靜載試驗，既能克服常規(guī)堆載方法加載重量不易精確控制的缺陷，又可節(jié)約材料、加快進(jìn)度。

(5)牽索掛籃懸澆施工采用吊桿及斜拉索錨固。掛籃中吊掛吊桿設(shè)置于主梁橫隔梁和斜拉索錨固塊范圍以外，通過橋面型鋼錨梁將反力分配給主梁腹板，既使吊桿避讓了梁體鋼筋、便于預(yù)留孔的埋設(shè)，又避免了主梁頂板承受過大彎矩；掛籃后吊掛錨固于主梁底板，不占用橋面作業(yè)空間。掛籃尾部設(shè)走行輪，走行過程不需配重，使得掛籃全重較小。

(6)掛籃懸澆施工采用地泵及布料機整體一次性澆筑主梁節(jié)段混凝土。施工過程中兩懸臂端應(yīng)對稱同步布料。澆筑時現(xiàn)場操作人員通過敲擊模板、目測和尺量等方式確定混凝土高度，反饋給梁面指揮人員，指揮人員及時調(diào)整混凝土下料速度，保證澆筑方量相差不得超過5m3，以避免不平衡荷載過大。

(7)在底板頂面滿鋪15mm厚竹膠板作為壓板，壓板與梁體鋼筋間設(shè)墊塊控制保護層厚度；采用型鋼及方木作為背肋，利用拉桿及壓桿將壓板牢固固定以防止?jié)仓^程中壓板上浮。通過設(shè)置壓板的方式，即能保證混凝土成型美觀，又有利于主梁混凝土方量控制，有效減小了梁體超重對全橋結(jié)構(gòu)體系造成的不利影響。

4 結(jié) 語

本文從牽索掛籃的施工工藝、斜拉索的掛設(shè)施工、主梁懸臂澆筑施工設(shè)計等方面闡述，采取了科學(xué)合理、切實可行的措施，解決了大跨度橋梁主梁澆筑方量大、主梁懸臂平衡、斜拉索掛設(shè)等難題，提出了合理的大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋主梁牽索掛籃施工工藝，確保了主梁施工的質(zhì)量和進(jìn)度，取得了一定的經(jīng)濟效益。

本橋長平臺式牽索掛籃全重約181t，約為主梁懸澆節(jié)段最大重量的32.7%，頂推阻力小、走行速度快，懸澆節(jié)段平均工效達(dá)12d/節(jié)段，相比普通掛籃平均14d/節(jié)段，直接經(jīng)濟效益約119萬元；掛籃組拼與主梁索塔區(qū)節(jié)段施工平行施工，壓縮了工期，減少了租賃材料及機械設(shè)備的使用時間3d，節(jié)省了成本，直接經(jīng)濟效益約83.57萬元；主梁索塔區(qū)節(jié)段現(xiàn)澆支架可改制為掛籃臨時存放平臺，節(jié)約了施工材料，直接經(jīng)濟效益約12萬元；

通過經(jīng)濟對比測算，牽索掛籃施工方案較普通掛籃施工方案，費用節(jié)省約227.86萬元。