更經(jīng)濟(jì)、更實(shí)用的疊合梁施工成套技術(shù)

文/圖 中交二公局第二工程有限公司

依托瀾滄江大橋的疊合梁斜拉橋安裝

隨著疊合梁斜拉橋優(yōu)越的經(jīng)濟(jì)性能，越來越多地被用在大跨徑的橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，對于在跨江跨海等河道或道路交通條件較好地區(qū)的疊合梁安裝施工，采用橋面吊機(jī)整體吊裝或采用橋面全回轉(zhuǎn)吊機(jī)原位組拼施工都能較好的實(shí)現(xiàn)施工組織設(shè)計(jì)，但對于在山區(qū)道路交通條件、河道通航條件及大型設(shè)備機(jī)具施工組織受限的區(qū)域，采用橋面吊機(jī)或橋面全回轉(zhuǎn)吊機(jī)都有著各自的制約性，或施工投入大、成本高，或受場地規(guī)劃、設(shè)備選型的限制，無法合理地規(guī)劃施工生產(chǎn)組織。因此，中交二公局第二工程有限公司以云南省景洪市橄欖壩至景哈鄉(xiāng)瀾滄江大橋項(xiàng)目主橋上部結(jié)構(gòu)鋼混疊合梁安裝工程施工為依托，通過對混合疊合梁斜拉橋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)研究及對橋位施工區(qū)地形、地貌等施工條件的分析，借鑒拱橋和懸索橋纜索吊裝工法，將纜索吊機(jī)系統(tǒng)引入斜拉橋主梁吊裝施工領(lǐng)域，即在斜拉橋結(jié)構(gòu)體系中建立纜索吊裝系統(tǒng)，采用纜索吊機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)鋼混疊合梁的橋位安裝施工。

瀾滄江大橋設(shè)計(jì)采用斜拉橋結(jié)構(gòu)形式，為7跨雙塔雙索面混合式疊合梁斜拉橋。斜拉橋主橋梁單元采用鋼混疊合梁結(jié)構(gòu)形式，順橋向梁端以中跨中心線對稱劃分，疊合梁劃分為A(鋼混結(jié)合段)、B（標(biāo)準(zhǔn)段）、C（合龍段）共3種類型梁段，長度分為12米、8米和4米3種，共31個梁段單元。鋼主梁主要由邊主梁、橫梁及小縱梁組成，其中邊主梁采用“上”字型截面，下翼緣水平放置，上翼緣設(shè)2%的單向橫坡，采用直腹板；橫梁采用魚腹式“工”字型斷面設(shè)計(jì)，橫梁上翼緣、腹板及下翼緣與邊主梁通過高強(qiáng)螺栓拼接?；炷翗蛎姘宸譃轭A(yù)制部分和現(xiàn)澆部分，其中預(yù)制部分采用C55高性能混凝土，現(xiàn)澆部分采用C55低收縮微膨脹混凝土。

瀾滄江大橋于2017年10月中旬開始疊合梁吊裝施工，2018年2月1日完成了全部疊合梁吊裝的施工任務(wù)，疊合梁合龍后成橋標(biāo)高及軸線偏位指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，施工質(zhì)量優(yōu)良。

纜索吊裝工法帶來的豐碩效益

纜索吊裝工法的成功研發(fā)應(yīng)用，以技術(shù)的創(chuàng)新為項(xiàng)目和企業(yè)帶來了豐碩的經(jīng)濟(jì)成效，可為同類型施工項(xiàng)目提供寶貴的施工經(jīng)驗(yàn)。

在纜索吊機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，結(jié)合該項(xiàng)目混合疊合梁的結(jié)構(gòu)形式，在纜索吊機(jī)承重索錨固裝置、跑車牽引系統(tǒng)及起吊吊具等方面取得了較大的技術(shù)突破，相比于增設(shè)重力式錨或采用樁錨形式，采用斜拉橋邊跨混凝土梁端自錨的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠節(jié)省施工成本約150萬元；在跑車牽引系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方面節(jié)省的卷揚(yáng)機(jī)和鋼絲繩成本約40萬元；起吊吊具系統(tǒng)的研發(fā)實(shí)現(xiàn)了同吊具多功能的應(yīng)用成效，簡潔的空中轉(zhuǎn)體設(shè)計(jì)讓整個吊具系統(tǒng)花費(fèi)不足20萬元，小投入解決了大問題。另外，單岸的組織規(guī)劃，鋼主梁單元拼裝場和橋面板單元預(yù)制場的規(guī)劃建設(shè)也大大節(jié)省了施工成本，綜合場地規(guī)劃建設(shè)、設(shè)備投入及施工工效產(chǎn)生的價(jià)值，采用纜索吊裝工法在項(xiàng)目鋼混疊合梁安裝施工生產(chǎn)組織過程中，直接節(jié)省施工成本約380萬元。

主橋橋型布置圖（單位：厘米）

主橋邊跨混凝土梁橫斷面圖（單位：厘米）

結(jié)合景洪市橄欖壩至景哈鄉(xiāng)瀾滄江大橋主橋纜索吊機(jī)系統(tǒng)施工成套技術(shù)研究，將纜索吊裝工法成功應(yīng)用于斜拉橋主梁吊裝施工領(lǐng)域，不僅解決了該項(xiàng)目多個施工組織設(shè)計(jì)難題，同時也進(jìn)一步拓寬了斜拉橋主梁安裝施工工法，對提高橋梁施工技術(shù)的創(chuàng)新能力發(fā)揮著重要的作用。

取得的一系列創(chuàng)新成果

瀾滄江大橋主橋上部結(jié)構(gòu)的順序吊裝施工，取得的一系列研究成果，在項(xiàng)目施工中得到了成功的應(yīng)用，具有極其重要的推廣應(yīng)用價(jià)值。

斜拉橋體系中的纜索吊機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在斜拉橋結(jié)構(gòu)體系中建立纜索吊機(jī)系統(tǒng)，以斜拉橋主塔橫梁作為工作索塔端支頂，在主塔橫梁上設(shè)置轉(zhuǎn)索鞍系統(tǒng)，借助混合疊合梁斜拉橋邊跨混凝土主梁形成承重索錨固裝置，實(shí)現(xiàn)纜索吊機(jī)承重索的兩岸后錨固設(shè)置，結(jié)合橋位吊裝施工梁單元運(yùn)輸凈空需求，合理選擇承重索主跨最大垂度，然后進(jìn)行纜索吊機(jī)工作索、轉(zhuǎn)索鞍系統(tǒng)、錨固裝置等的結(jié)構(gòu)安全性計(jì)算，配置起重牽引動力裝置，完成纜索吊機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

針對梁板異步吊裝的多功能吊具研發(fā)應(yīng)用。根據(jù)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的施工工序要求，鋼混疊合梁鋼主梁單元和混凝土橋面板單元異步吊裝，在橋位通過濕接縫的形式現(xiàn)場疊合施工。因此，對于梁板異步吊裝施工組織設(shè)計(jì)，在纜索吊裝工法的基礎(chǔ)上，以梁板異步吊裝為組織模式，通過對起吊吊具系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和分析研究，最終完成多功能起吊吊具設(shè)備的研發(fā)和施工應(yīng)用。即采用“扁擔(dān)梁+旋轉(zhuǎn)吊鉤”的設(shè)計(jì)思路，在扁擔(dān)梁底部分別設(shè)置3個起吊吊鉤，中間吊鉤為主吊鉤，用于鋼主梁單元的起吊，左右兩側(cè)對應(yīng)于橋面板單元安裝位置各設(shè)1個副吊鉤，與中間的主吊鉤一起用于混凝土橋面板單元的起吊。多功能起吊吊具設(shè)備的研發(fā)和應(yīng)用，使得采用同一吊裝設(shè)備完成疊合梁梁板的橋位異步吊裝施工，無需新增吊裝設(shè)備，簡化了施工組織設(shè)計(jì)，提高了施工工效。

鋼主梁單元拼裝場及橋面板單元預(yù)制場規(guī)劃建設(shè)。以纜索吊裝施工工法為基礎(chǔ)，借助纜索吊機(jī)系統(tǒng)的空中水平運(yùn)輸功能，鋼主梁單元拼裝場和混凝土橋面板單元的預(yù)制場無需兩岸設(shè)置，解決了北岸施工場地狹小和場區(qū)規(guī)劃受限的問題。綜合而言，采用纜索吊裝工法進(jìn)行鋼混疊合梁橋位安裝施工，鋼主梁單元拼裝場和橋面板單元預(yù)制場設(shè)于橋位一岸側(cè)，鋼主梁單元拼裝場可設(shè)于邊跨主梁橋面或引道路基等位置，橋面板單元預(yù)制場臨近擇優(yōu)規(guī)劃，相比橋位兩岸規(guī)劃場站設(shè)計(jì)，大幅縮減了施工成本，也便于項(xiàng)目施工生產(chǎn)管理。

水平運(yùn)輸

鋼主梁單元空中轉(zhuǎn)體施工設(shè)計(jì)。在鋼主梁單元的起吊和運(yùn)輸施工組織設(shè)計(jì)中，若采用正姿態(tài)吊運(yùn)，則起吊鋼主梁單元將與已安裝的斜拉索存在位置干擾，無法運(yùn)輸。因此，針對梁上運(yùn)梁的施工設(shè)計(jì)，采用鋼主梁單元空中轉(zhuǎn)體施工設(shè)計(jì)，即鋼主梁單元在拼裝、起吊及縱橋向運(yùn)輸過程中，鋼主梁單元姿態(tài)與安裝姿態(tài)呈水平90度的夾角，鋼主梁單元運(yùn)輸?shù)酱惭b位置上方時進(jìn)行空中水平負(fù)90度的轉(zhuǎn)體，然后下落，實(shí)現(xiàn)懸臂對接安裝。

施工質(zhì)量控制及安裝工效的全面提升。疊合梁斜拉橋采用纜索吊裝系統(tǒng)對橋位懸臂安裝施工，在安裝過程中，已安裝梁面上基本呈無荷載狀態(tài)，對于懸臂拼裝的梁段線形控制，不論是計(jì)算還是現(xiàn)場施工組織都更趨于有利的工況條件；另外，梁單元整體吊裝的施工組織對于鋼主梁單元的結(jié)構(gòu)拼裝質(zhì)量更易于施工控制。在施工工效方面，采用梁單元整體吊裝相比于桿件單元橋位組拼而言，避免了在橋位現(xiàn)場的桿件組拼作業(yè)，施工不僅更加安全可靠，工序也更加快捷方便；同時，通過多功能起吊吊具設(shè)備的研究和應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)一次性同步起吊3塊預(yù)制混凝土橋面板單元的橋位安裝，大幅提高了施工工效。