（108+80）m獨(dú)塔雙索面斜拉橋施工關(guān)鍵技術(shù)

摘 ?要：文章以永康南溪大橋（108+80）m獨(dú)塔雙索面斜拉橋施工為例，結(jié)合工程實(shí)際，從施工順序與方法、鋼箱梁、索塔、斜拉索張拉施工關(guān)鍵技術(shù)等方面做了詳細(xì)介紹，同時(shí)貫穿介紹了每個(gè)關(guān)鍵部位施工時(shí)監(jiān)控測(cè)量要點(diǎn)與方法，并針對(duì)性的提出了施工注意要點(diǎn)，通過(guò)工程實(shí)踐證明，文章所介紹的關(guān)鍵技術(shù)在同類型斜拉橋施工中具有參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：不等跨;特殊孔跨;組合體系;關(guān)鍵技術(shù)

1 工程概況

1.1 橋梁設(shè)計(jì)概況

永康南溪大橋主線橋全長(zhǎng)267m，全寬40m，主橋?yàn)椋?08+80）m獨(dú)塔雙索面鋼箱梁斜拉橋，主橋采用鋼結(jié)構(gòu)，半漂浮結(jié)構(gòu)體系，橋面西側(cè)縱坡3.3%，東側(cè)縱坡-1.4%，處于半徑3200m的豎曲線上。

橋塔整體造型為倒“Y”型，拉索區(qū)上塔柱結(jié)構(gòu)斷面為箱型空心斷面，外形尺寸為3.0x4.0m，下塔柱結(jié)構(gòu)斷面為矩形實(shí)心斷面，輔柱尺寸為2.5x4.0m。承臺(tái)以上塔高69m，橋面以上塔高約57m。

主梁采用正交異型板流線形扁平鋼箱梁，梁高3.0m（箱內(nèi)尺寸），全寬40m（含風(fēng)嘴）;頂板厚16mm，兩側(cè)2.5m范圍加厚到20mm，頂板U形加勁肋厚8mm;底板在索塔處厚度20mm，邊墩及索塔過(guò)渡區(qū)16mm，其他區(qū)域12mm，底板U形加勁肋厚6mm。

本橋采用環(huán)氧噴涂平行鋼絲斜拉索，標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度1670MPa，錨具采用冷鑄錨。斜拉索在塔上索距3.5m，梁上間距12m、8m;縱向共布置16對(duì)斜拉索，最大斜拉索長(zhǎng)度約108m，斜拉索錨固端設(shè)置在橋塔內(nèi)，張拉端設(shè)置在鋼箱梁腹板錨箱內(nèi)，全橋概貌如圖1所示。

1.2 氣象條件

本區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)氣候，四季分明，雨量充沛，降水主要集中在2～9月，7月中旬至9月受太平洋副熱帶高壓控制，盛行雷陣雨，受臺(tái)風(fēng)影響，形成大面積降水，且強(qiáng)度較大，歷時(shí)短，造成更大洪峰。

降水主要成因是鋒面雨、臺(tái)風(fēng)雨、地形雨和對(duì)流雨，多年平均降雨量為1503mm，7～9月以臺(tái)風(fēng)、暴雨和雷雨形成歷時(shí)短、面積小的大暴雨。

2 施工順序與方法

2.1 施工順序

橋梁總體施工順序?yàn)椋簶蛄夯A(chǔ)→墩、臺(tái)身→鋼箱梁施工→主塔（含輔柱）→斜拉索安裝、張拉→橋面系施工。

2.2 施工方法

橋梁下部結(jié)構(gòu)均為常規(guī)施工方法，不再贅述。

橋梁鋼箱梁采用工廠加工制造，汽車運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)，采用“分節(jié)段支架同步施工”，焊接成整體的施工方法。

橋塔采用搭設(shè)外部支撐腳手架、定型模板、泵送混凝土，翻模法施工。

斜拉索采用軟牽引與多種機(jī)械設(shè)備相結(jié)合的方法完成斜拉索安裝，兩次張拉方案完成全橋調(diào)索工作。

橋梁線形控制貫穿于施工全過(guò)程，為特殊孔跨組合體系橋梁關(guān)鍵技術(shù)之一。

3 鋼箱梁施工技術(shù)

3.1 鋼箱梁加工

根據(jù)總體計(jì)劃安排，進(jìn)行鋼箱梁鋼板的進(jìn)料、下料、預(yù)處理、預(yù)制、工廠防腐處理等，鋼結(jié)構(gòu)加工為專業(yè)作業(yè)，在此不再贅述。

3.2 鋼箱梁安裝

主橋?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、節(jié)段尺寸較大，施工干擾多等建設(shè)難題[1]。本橋鋼箱梁分成108段進(jìn)行吊裝，最重節(jié)段重約62t。具體安裝方案為：在河中設(shè)置臨時(shí)支撐，其上搭設(shè)貝雷梁，采用JQG130t-55架橋機(jī)按照從中心線向兩側(cè)架設(shè)。

主要施工過(guò)程為：

第1步：設(shè)置混凝土結(jié)構(gòu)臨時(shí)支墩。

第2步，搭設(shè)貝雷梁。

第3步，安裝架橋機(jī)準(zhǔn)備開始架設(shè)。

第4步：按照橫向從中心向兩側(cè)架設(shè)的順序安裝第一節(jié)段，節(jié)塊劃分如圖2所示。

第5步：安裝完成第一節(jié)段后，架梁機(jī)前移，按照第4步順序，完成第二節(jié)段安裝。

第6步：重復(fù)以上步驟完成所有梁段安裝，如圖3所示。

3.3 鋼箱梁線型控制

主橋支撐形式采用底部為混凝土條形基礎(chǔ)+錐形立柱+滿鋪貝雷架結(jié)構(gòu)形式。

在全橋支架的兩側(cè)，分別設(shè)置3個(gè)測(cè)量水準(zhǔn)點(diǎn)，將分節(jié)節(jié)段橫基線、橋梁中心線放樣到支架體系上，根據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)使用全站儀將每節(jié)節(jié)段縱基線放樣到支架工字鋼上。

在貝雷支架上需預(yù)先設(shè)置對(duì)接調(diào)整裝置，即在對(duì)應(yīng)的每段梁段隔板位置均設(shè)置有雙拼工字鋼，根據(jù)每節(jié)箱梁寬度，設(shè)置3道支撐牙板，同時(shí)在牙板考慮縱、橫向預(yù)拱度，通過(guò)調(diào)整每塊牙板高程來(lái)控制各段箱梁的線形。目標(biāo)要求是成橋變形穩(wěn)定后，主梁的標(biāo)高符合圖紙標(biāo)高要求。因此，施工難度較大[2]。

4 主塔施工技術(shù)

根據(jù)塔柱施工總體考慮，將整個(gè)橋塔劃分成19個(gè)施工節(jié)段，如圖4所示。

4.1 塔柱施工作業(yè)支架設(shè)計(jì)

施工作業(yè)支架采用φ48mm×3.5mm普通鋼管搭設(shè)，外側(cè)順著輔柱外形往上，其它三面豎直往上搭設(shè)，支架寬度1.2m，步距1.8m，底部不大于2.0m，施工操作層滿鋪竹笆四角綁扎固定，外側(cè)設(shè)置兩道扶手欄桿（高度分別為1.0m和0.4m）。由于輔柱為向內(nèi)傾的斜柱，故底部腳手架平面尺寸較大，往上逐漸收縮，至上塔柱錨固區(qū)處成為標(biāo)準(zhǔn)截面。

支架搭設(shè)時(shí)與塔柱間留有一定的距離，以便模板施工，待一節(jié)塔柱施工完畢，模板往上翻升后，將支架里側(cè)水平桿移位，夾緊塔柱，以確保支架整體的穩(wěn)定性。

4.2 輔柱實(shí)心段施工

輔柱施工時(shí)在塔柱四周采用型鋼拼裝成桁架式支架，作為模板支立的依據(jù)。輔柱的穩(wěn)定性對(duì)于塔柱整體的施工質(zhì)量起著關(guān)鍵性作用[3]。

輔柱內(nèi)側(cè)支架采用型鋼拼裝成梯形桁架，桁架總高度12.1m，桁架頂寬1.0m，內(nèi)側(cè)斜率與塔柱外側(cè)斜率相同，小型桁架側(cè)斜率為3：10，桁架順橋向布置5片，每片間距100cm，總長(zhǎng)度4.0m，桁架上下弦桿采用雙拼22#槽鋼，腹桿與斜桿采用小型鋼。

輔柱外側(cè)支架采用雙拼22#槽鋼構(gòu)成懸臂梁，斜率與塔柱內(nèi)側(cè)斜率相同，垂直高度12.1m，順橋向同樣布置5組，每組間距100cm，總長(zhǎng)度4.0m。

支架順橋向，以型鋼連接成一個(gè)整體，桁架片在地面加工制造，然后起吊安裝。

4.3 塔柱變截面處施工

變截面處（A4～A11塊）承重由已澆筑混凝土承重，無(wú)需另設(shè)承重支架，模板采用標(biāo)準(zhǔn)模與異形模結(jié)合的形式，以滿足變截面的需要。

4.4 塔柱及勁性骨架施工

4.4.1 塔柱施工

上塔柱（標(biāo)高+126.3m以上）直到上塔柱（標(biāo)高+148m）采用工廠預(yù)制裝配式大型鋼模板翻升施工，中塔柱施工高度21.7m，分6次施工，第一節(jié)塔柱施工豎直高度為3.45m～4.3m不等。

上塔柱標(biāo)準(zhǔn)段模板共配置四節(jié)，每節(jié)高度為1.5 m，平面尺寸與塔柱外形相同。下塔柱為異形段，單獨(dú)配置模板，塔柱模板安裝時(shí)上下接縫與塔柱垂直。

中塔柱底節(jié)模板的固定則依靠已施工完成中塔柱上的型鋼勁性骨架及預(yù)埋件，其上模板的固定與提升則完全依附于勁性骨架進(jìn)行。

4.4.2 勁性骨架施工

勁性骨架在施工現(xiàn)場(chǎng)地面上加工制成標(biāo)準(zhǔn)節(jié)桁架，然后用塔吊安裝，勁性骨架安裝時(shí)要求先粗安放、再精定位，先控制四角部骨架位置、斜率、幾何尺寸和標(biāo)高，以確保安裝位置的準(zhǔn)確。

4.5 塔柱幾何尺寸測(cè)量控制

索塔施工首先進(jìn)行勁性骨架定位，然后進(jìn)行塔柱鋼筋主筋邊框架線放樣，最后進(jìn)行塔柱截面軸線點(diǎn)特征輪廓點(diǎn)模板檢查定位，其幾何測(cè)量以全站儀三維坐標(biāo)法為主，輔以GPS衛(wèi)星定位測(cè)量方法校核。

根據(jù)實(shí)測(cè)索塔特征輪廓點(diǎn)及軸線點(diǎn)高程，計(jì)算相應(yīng)高程處該點(diǎn)設(shè)計(jì)三維坐標(biāo)。同時(shí)對(duì)幾何測(cè)量點(diǎn)位采用鋼尺丈量，邊長(zhǎng)檢核，塔柱表面檢查采用檢定鋼尺直接丈量。

⑴下塔柱外型幾何測(cè)量

根據(jù)施工監(jiān)控計(jì)算，下塔柱因風(fēng)、溫度等引起的索塔變形小于5mm，故下塔柱幾何測(cè)量采用三維坐標(biāo)法，不需要進(jìn)行索塔溫度、風(fēng)力等變形修正。

⑵中、上塔柱外型幾何測(cè)量

根據(jù)施工監(jiān)控計(jì)算，中、上塔柱因風(fēng)、溫度等引起的索塔變形大于5mm，中塔柱以上采用觀測(cè)索塔上布置的監(jiān)測(cè)棱鏡（整體線形修正）和拉索套管安裝的追蹤棱鏡方法進(jìn)行索塔溫差，風(fēng)等引起的變形實(shí)時(shí)修正，從而實(shí)現(xiàn)索塔全天候精確幾何測(cè)量控制。

5 平行鋼絲拉索施工關(guān)鍵技術(shù)

在鋼箱梁安裝到位之后，開始進(jìn)行斜拉索的施工，即“先梁后索”的工藝;斜拉索安裝采用“先塔端后梁端，先近端后遠(yuǎn)端”的安裝順序;梁上為張拉端，塔上為固定端;根據(jù)設(shè)計(jì)和監(jiān)控單位提供張拉力、鋼箱梁線形等指標(biāo)進(jìn)行斜拉索的張拉，采用對(duì)稱張拉;斜拉索張拉過(guò)程中，監(jiān)控單位同時(shí)監(jiān)控張拉索力、鋼箱梁線形、鋼箱梁應(yīng)力、塔柱偏位等，指導(dǎo)斜拉索的施工;張拉索力、鋼箱梁線形等滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求。

5.1 斜拉索塔端安裝

斜拉索塔端安裝采用索夾配合塔吊提升的方式，由于該過(guò)程中不使用張拉桿連接，成功解決了以往常規(guī)的塔端斜拉索安裝方法因張拉桿易斷裂而發(fā)生斜拉索墜落的難題[4]。

塔端安裝具體分為以下三個(gè)步驟：

第1步：塔端錨頭索夾安裝。在距離錨頭變徑位置約5m處安裝索夾，如下圖所示：

第2步：塔吊起吊斜拉索，下圖5所示：

第3步：塔端錨頭利用卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引至錨墊板銷孔處，麻繩輔助牽引錨頭至耳板銷孔處，并在塔壁三角撐處掛設(shè)手拉葫蘆，在叉耳位置設(shè)置環(huán)形螺絲配合手拉葫蘆，利用其輔助塔吊提升塔端錨頭（叉耳）穿入耳板銷孔位置，同時(shí)塔吊不松鉤，手拉葫蘆配合調(diào)好位置。

第4步：利用手拉葫蘆配合錘子擊打安裝銷軸，在銷軸上墊軟質(zhì)物品，防止擊打損壞其防腐涂層，并在塔端操作平臺(tái)上拉設(shè)麻繩錨頭作為臨時(shí)固定。

5.2 斜拉索梁端安裝

梁面上利用滑車組將斜拉索梁端錨頭牽引至錨孔較近處，安裝軟牽引設(shè)施，穿入錨孔后通過(guò)設(shè)置在梁上的千斤頂張拉使斜拉索錨頭穿出錨墊板，然后擰緊錨固螺母，完成斜拉索的掛設(shè)。

最后進(jìn)行張拉設(shè)備的安裝，張拉設(shè)備包括：變徑螺母、張拉桿、錨頭螺母、墊圈、撐腳、600t液壓千斤頂、壓力傳感器、張拉桿螺母等。

為滿足斜拉索梁段掛設(shè)的施工要求，投入斜拉索梁端掛設(shè)的設(shè)備和設(shè)施有：梁底操作平臺(tái)、橋面卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引系統(tǒng)、橋面導(dǎo)向輪、吊車。

此方式與常規(guī)的梁端安裝方式相比，不需在懸臂梁端設(shè)置大型施工吊架，避免了吊架對(duì)懸臂梁前端線形影響大、施工監(jiān)控難度大、操作效率低、安全性差的缺陷[5-6]。

5.3 斜拉索張拉

斜拉索采用鋼箱梁上同步對(duì)稱進(jìn)行張拉，張拉操作步驟：千斤頂及油表標(biāo)定→千斤頂安裝→安裝工具錨→分級(jí)張拉，測(cè)量伸長(zhǎng)量→控制張拉到指定張拉力→索力測(cè)量校核以及線形高程觀測(cè)→補(bǔ)償張拉→錨固斜拉索。

兩階段張拉方案的目的是張拉工程中結(jié)構(gòu)不出現(xiàn)超限應(yīng)力、變形現(xiàn)象，且張拉反復(fù)次數(shù)最小，最終張拉力滿足設(shè)計(jì)文件的設(shè)計(jì)索力要求[7-8]。

5.4 線形監(jiān)控

⑴在實(shí)際施工過(guò)程中，由于施工偏差、風(fēng)荷載、溫度變化等因素的影響，使斜拉橋的各索的實(shí)際索力值、橋面標(biāo)高同設(shè)計(jì)計(jì)算值有一定的偏差，因而應(yīng)結(jié)合監(jiān)控索力與橋面標(biāo)高等參數(shù)對(duì)張拉后的斜拉索進(jìn)行索力調(diào)整，使索力與橋面線形同時(shí)滿足設(shè)計(jì)要求。

⑵在塔、墩、主梁的主要控制斷面埋設(shè)布置鋼弦式應(yīng)變傳感器應(yīng)力測(cè)試元件，監(jiān)測(cè)應(yīng)力變化，為橋梁安全施工提供預(yù)警。

⑶結(jié)構(gòu)幾何監(jiān)測(cè)是施工監(jiān)控中重要的反饋指標(biāo)之一，包括主梁高程、主梁軸線、索塔偏位、基礎(chǔ)沉降等監(jiān)測(cè)內(nèi)容。

6 注意事項(xiàng)

⑴斜拉橋技術(shù)較為復(fù)雜，施工過(guò)程需全過(guò)程計(jì)算機(jī)監(jiān)控，以驗(yàn)證設(shè)計(jì)目標(biāo)與參數(shù)，并使斜拉橋在成橋狀態(tài)的線形、受力與設(shè)計(jì)目標(biāo)一致。

⑵鋼箱梁對(duì)接調(diào)整裝置，可以保證鋼箱拼接工作的順利進(jìn)行;拼接的精度應(yīng)滿足相應(yīng)施工技術(shù)規(guī)范的要求。

⑶鋼箱梁所有焊縫應(yīng)在全長(zhǎng)范圍內(nèi)進(jìn)行外觀檢查，焊縫不應(yīng)有裂紋、未熔合、焊瘤、夾渣、未填滿及漏焊等缺陷。

⑷在每個(gè)施工階段，都應(yīng)該進(jìn)行梁體變形監(jiān)測(cè)，以保證整體安全[9]。

⑸嚴(yán)格按設(shè)計(jì)和監(jiān)控要求的各索的匹配張拉順序和索力大小張拉，張拉時(shí)對(duì)塔柱頂?shù)捻槝蛳蚱贿M(jìn)行連續(xù)觀測(cè)，若塔頂偏位超過(guò)設(shè)計(jì)誤差范圍，則需要對(duì)索力進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，以保證塔的受力。

7 結(jié)束語(yǔ)

文章以永康南溪大橋項(xiàng)目為例，在鋼箱梁分節(jié)段安裝精確定位過(guò)程中，通過(guò)對(duì)應(yīng)梁段隔板位置設(shè)置與設(shè)計(jì)線形相擬合的線形牙板，成功地解決了鋼橋面線形問(wèn)題;輔柱通過(guò)設(shè)置了主動(dòng)斜撐，有效改變了塔柱的受力狀態(tài)，從而保證了下塔柱合攏前的結(jié)構(gòu)安全;斜拉索利用鋼絞線作為牽引體，解決了現(xiàn)場(chǎng)掛索施工的可操作性，監(jiān)控難度大的問(wèn)題，同時(shí)也提高了施工安全性。

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作者簡(jiǎn)介：

王永慧（1983.01），男，工程師，主要從事建設(shè)工程項(xiàng)目施工技術(shù)管理工作。