拱承斜拉橋拱塔豎轉(zhuǎn)、平轉(zhuǎn)及主梁頂推合龍施工技術(shù)

王楊

[摘? 要]：在復(fù)雜環(huán)境橋梁施工中，靈活運(yùn)用選取建造方法至關(guān)重要，文章介紹常益長(zhǎng)鐵路沅江特大橋拱承斜拉橋采用拱塔豎轉(zhuǎn)結(jié)合平轉(zhuǎn)以及鋼主梁雙向頂推合龍的方式，合理規(guī)避了跨越雙既有線及市政道路施工帶來的安全風(fēng)險(xiǎn)，突破了狹窄空間施工不便的限制，保證了施工質(zhì)量、安裝精度及橋梁線形，保障了工期，節(jié)約成本，為類似橋梁項(xiàng)目施工提供了新思路。

[關(guān)鍵詞]：拱塔; 鋼主梁; 豎向轉(zhuǎn)體; 水平轉(zhuǎn)體; 合龍; 雙向頂推

U455.465B

1 工程概況

沅江特大橋跨石長(zhǎng)鐵路拱承斜拉橋主跨跨徑布置方式為（32+90+90+32） m，橋梁主跨跨越既有既有石長(zhǎng)鐵路I線、II線、市政道路人民路及人行道。既有石長(zhǎng)鐵路I線軌頂至新建橋梁梁底有效空間為2.54～3.04 m，與既有石長(zhǎng)鐵路II線東西兩側(cè)凈距25 m。

橋塔為拱型橋塔，全高為66 m，橋面以上塔高45.0 m，橋面以下塔高21.0 m;拱軸線線形采用橢圓形線，截面采用等高等寬箱形截面，截面尺寸為順橋向3.0 m×橫橋向4.0 m，主材鋼材采用Q345qD型，板厚為24～36 mm，拱塔單側(cè)分為7段，總重824 t，最大節(jié)段重55.5 t。

主梁為鋼箱梁，鋼箱梁板件及鋼錨箱主材、橋塔橫梁主材采用Q345qDNH鋼材，主梁節(jié)段劃分總計(jì)為21段，總重2 330 t，最大節(jié)段重117 t。

2 施工方案

2.1 總體施工順序

施工準(zhǔn)備—樁基施工—承臺(tái)、墩身施工—鋼結(jié)構(gòu)拼裝—拱塔豎轉(zhuǎn)、平轉(zhuǎn)及合龍—主梁頂推及合龍—橫梁豎轉(zhuǎn)及合龍—斜拉索安裝及調(diào)索。

2.2 拱承斜拉橋主塔轉(zhuǎn)體施工

鋼箱拱塔旋轉(zhuǎn)分兩步進(jìn)行，第一步進(jìn)行拱塔豎轉(zhuǎn)，豎轉(zhuǎn)時(shí)主要采用三角桁架起撐桿進(jìn)行，豎轉(zhuǎn)一次到位;第二步進(jìn)行拱塔平轉(zhuǎn)，平轉(zhuǎn)至設(shè)計(jì)橋位，吊裝合龍段，拱塔合龍。橋塔塔柱平轉(zhuǎn)合龍后，豎轉(zhuǎn)橋塔橫梁，完成塔梁剛性連接。

2.2.1 拱塔豎轉(zhuǎn)

在石長(zhǎng)鐵路I線安全區(qū)域外設(shè)施工場(chǎng)地，完成拼裝平臺(tái)支架搭設(shè)并超載預(yù)壓，符合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求后，安裝支撐底板，拼裝前進(jìn)行中線和標(biāo)高復(fù)測(cè)，誤差在允許范圍之內(nèi)。本橋塔共劃分9類節(jié)段，共17個(gè)（圖1），拱頂為T8合龍段，塔底為結(jié)合段，與塔座及基礎(chǔ)一起施工。精確畫線放樣后，采用“仰臥拼裝分段”的施工方案，起重機(jī)按照編號(hào)依次吊裝主塔鋼箱拱，并安裝焊接加勁肋及橫隔板（圖2）。

豎轉(zhuǎn)系統(tǒng)由T0節(jié)段頂部、T1節(jié)段底部的預(yù)留R150 mm孔洞及鋼銷構(gòu)成。

鋼箱拱豎向轉(zhuǎn)體角度約60°（圖3），采用三角桁架起撐桿進(jìn)行。豎轉(zhuǎn)速度按規(guī)范取值0.005～0.01 rad/min。豎轉(zhuǎn)水平牽引力約280 t，水平牽引長(zhǎng)度約48 m。按2倍以上牽引力選擇350 t級(jí)ZLD3500-300型連續(xù)千斤頂及配套（設(shè)備能力儲(chǔ)備系數(shù)=2×350/280=2.5），牽引時(shí)間約105～210 min，水平牽引速度13～27 m/h（實(shí)際取10～12 m/h速度）進(jìn)行轉(zhuǎn)體施工。水平牽引控制好兩肢同步性，避免豎轉(zhuǎn)塔扭曲，確保安全，在滑道處設(shè)置標(biāo)志點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)，及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。同時(shí)活動(dòng)桿滑靴與滑道進(jìn)行橫向限位處理，確保體系橫向穩(wěn)定安全。水平牽引連續(xù)頂設(shè)置安全錨，以防止連續(xù)頂發(fā)生故障時(shí)更換維修時(shí)進(jìn)行安全鎖定。

水平牽引連續(xù)頂反力座盡量貼近轉(zhuǎn)臺(tái)，以減小預(yù)埋件受力?；冷佋O(shè)不銹鋼板，與滑靴上的MGE滑板組成摩擦副，摩擦系數(shù)4%～12%;滑靴上的MGE滑板受壓應(yīng)力為10～15 MPa左右。

鋼箱拱豎轉(zhuǎn)到位后進(jìn)行測(cè)量，精確調(diào)整就位后進(jìn)行臨時(shí)鎖定（在豎轉(zhuǎn)鉸端口處設(shè)置兩長(zhǎng)孔銷軸進(jìn)行保險(xiǎn)、鎖定）。

鎖定完成后在轉(zhuǎn)臺(tái)處配置配重，以確保鋼箱拱在平轉(zhuǎn)時(shí)的穩(wěn)定。

2.2.2 拱塔平轉(zhuǎn)及合龍

平轉(zhuǎn)系統(tǒng)：平轉(zhuǎn)系統(tǒng)由上盤、下承臺(tái)、上下球鉸、撐腳、滑道、牽引系統(tǒng)組成，轉(zhuǎn)體系統(tǒng)以球鉸支承為主，撐腳起控制轉(zhuǎn)體穩(wěn)定的作用（圖4）。

平轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤直徑約2 m，轉(zhuǎn)臺(tái)直徑約12 m，轉(zhuǎn)體重量約600 t（393+242-47）=588 t，未計(jì)配重重量，撐腳中心距球鉸中心距離r=4.5 m，轉(zhuǎn)體角度約72°，拱最大懸臂約30 m。球鉸按1 400 t級(jí)選用。轉(zhuǎn)體時(shí)考慮撐腳豎向力影響及2倍以上牽引力，選擇100 t級(jí)ZLD1000-200型連續(xù)千斤頂。

鋼箱拱水平轉(zhuǎn)體角度約72°。平轉(zhuǎn)速度控制范圍取值0.01～0.02 rad/min或懸臂端線速度1.5～2.0 m/min。水平牽引長(zhǎng)度約7.5 m，水平牽引速度7.2～10 m/h，牽引時(shí)間19～63 min。

水平轉(zhuǎn)體基本到位后，就位前可采用助推千斤頂進(jìn)行水平位置精確調(diào)整，精調(diào)完成后采用限位碼板焊接在滑道上進(jìn)行水平方向的定位鎖定。

水平位置精確調(diào)整完成后，采用助推千斤頂進(jìn)行轉(zhuǎn)臺(tái)豎向調(diào)整，以精確調(diào)整鋼箱拱豎直面姿態(tài)，確保合龍口正確。豎直面姿態(tài)調(diào)整完成后采用鋼板在滑道與撐腳間抄墊（或用限位碼板焊接撐腳與滑道上），進(jìn)行豎直方向的定位鎖定。橋拱塔柱（ 攜橫梁） 平轉(zhuǎn)至設(shè)計(jì)橋位，調(diào)整合龍口，吊裝合龍段，塔柱龍，嵌補(bǔ)塔柱根部平轉(zhuǎn)鉸節(jié)段，拆除豎轉(zhuǎn)輔助設(shè)備及配重，澆筑塔底混凝土，承臺(tái)封鉸，完成橋梁體系轉(zhuǎn)換。

2.3 鋼主梁頂推施工

2.3.1 鋼主梁拼裝及輔助設(shè)施安裝

施工拼裝平臺(tái)、臨時(shí)墩，并在拼裝平臺(tái)和臨時(shí)墩頂安裝分配梁，在支架上組拼鋼主梁，在鋼主梁上安裝臨時(shí)扣索塔架及輔助壓重（壓重線質(zhì)量15 t/m，梁端20 m范圍），安裝拖拉設(shè)備、鋼鉸線、拉錨器等，由兩側(cè)向跨中方向同步采用滾輪式重物移運(yùn)器（小坦克）進(jìn)行主梁的拖拉，在永久墩及臨時(shí)墩頂上安裝糾偏裝置，千斤頂安裝在 208#、210#墩，拉錨器設(shè)置在主梁底板下（或側(cè)板處），通過鋼絞線拖拉主梁;鋼主梁結(jié)構(gòu)重量約2 330 t，半橋鋼主梁頂推重量約1 200 t（考慮臨時(shí)扣索塔架及梁端20 m范圍輔助壓重15 t/m，總頂推重量約1 800 t）。頂推跨徑布置最大約60 m，最大支反力按1 200 t計(jì)。

2.3.2 鋼主梁頂推施工

主梁雙向頂推合龍施工示意見圖5。

（1）調(diào)整設(shè)備體系，試拖拉 30（28） m，主梁前端到達(dá)中跨臨時(shí)墩上，完成第 1 次拖拉。

（2）利用石長(zhǎng)鐵路天窗時(shí)間，一次性拖拉 60（62） m，跨越石長(zhǎng)鐵路I、Ⅱ線，完成第 2 次拖拉，拖拉就位前，可通過張拉附著在橋塔上的豎向及橫向臨時(shí)拉索，調(diào)整加勁梁合龍面，精準(zhǔn)合龍。拖拉頂推就位前，調(diào)整頂推泵站流量，降低頂推速度，以降低頂推慣性及沖擊。并在主梁尾部設(shè)置緩沖限位擋塊，防止頂推過位及跨中主梁合龍口碰撞。

調(diào)整加勁梁合龍面，精準(zhǔn)合龍措施：設(shè)置豎向及橫向臨時(shí)拉索進(jìn)行調(diào)整;在主梁面板上設(shè)置調(diào)節(jié)對(duì)口碼板，利用螺旋千斤頂進(jìn)行糾偏調(diào)整。

（3）利用附著在橋塔上的臨時(shí)拉索，調(diào)整橫梁與主梁連接面的位置和姿態(tài)，分步豎轉(zhuǎn)橫梁節(jié)段，精準(zhǔn)對(duì)接，與主梁焊接合龍，完成塔梁剛性連接施工;拆除橫梁豎轉(zhuǎn)施工的臨時(shí)結(jié)構(gòu)，拆除扣索塔架及壓重，落梁，體系轉(zhuǎn)換至永久活動(dòng)支座。

（4）安裝并初張拉斜拉索，控制張拉力為 500 kN。

（5）拆除臨時(shí)支墩，分段施工混凝土橋面板。

2.4 拱塔橫梁施工

拱塔橫梁在鋼構(gòu)件加工場(chǎng)焊接，運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)后利用附著在橋塔上的臨時(shí)拉索，調(diào)整橫梁與主梁連接面的位置和姿態(tài)，分步豎轉(zhuǎn)橫梁節(jié)段，精準(zhǔn)對(duì)接，與主梁焊接合龍，完成塔梁剛性連接施工。

3 結(jié)束語

常益長(zhǎng)鐵路沅江特大橋跨石長(zhǎng)鐵路拱承斜拉橋拱塔靈活采取豎轉(zhuǎn)結(jié)合平轉(zhuǎn)方式，合理規(guī)避了跨越雙既有線及市政道路施工帶來的安全風(fēng)險(xiǎn)，保證了焊接質(zhì)量、拱塔線性及安裝精度，提高了集成化施工勞動(dòng)效率，降低了施工成本;同時(shí)主梁選用雙向頂推合龍施工方法，突破了狹窄空間施工不便的限制，在滿足經(jīng)濟(jì)跨距的同時(shí)，縮短了一倍工期，為類似既有線橋梁施工提供了借鑒。

參考文獻(xiàn)

[1] 姚森.鋼管拱仰臥拼裝分段豎轉(zhuǎn)施工技術(shù)[J].交通科技，2019（2）：27-31.

[2] 邵旭東等.橋梁工程[M].北京： 人民交通出版社，2019.

[3] 高速鐵路橋涵工程施工技術(shù)規(guī)程： Q/CR9603-2015[S].

[4] 高速鐵路橋涵工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)： TB10752-2018[S].

[5] 鋼結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范： GB50755-2012[S].