山區(qū)懸索橋施工關(guān)鍵技術(shù)研究分析

劉文敏LIU Wen-min；徐弘揚(yáng)XU Hong-yang

（云南云嶺公大公路工程有限公司，昆明650500）

0 引言

本文以云南某山區(qū)地錨式懸索橋施工為例，通過對其在施工過程中的重難點(diǎn)進(jìn)行闡述，同時(shí)對其在施工過程中的主塔和主纜施工的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析，以確保其成橋后的施工質(zhì)量達(dá)到規(guī)范要求。以期對類似工程提供參考。

為打通斷頭路，實(shí)現(xiàn)村村通公路的總體目標(biāo)，山區(qū)公路的發(fā)展已經(jīng)成為十四五規(guī)劃的重點(diǎn)。而大多數(shù)情況下，山區(qū)公路的路線線位所在位置處地質(zhì)條件和環(huán)境都較復(fù)雜，采用常規(guī)橋型無法進(jìn)行有效的跨越，而懸索橋兼具纖細(xì)、柔美的美學(xué)效果和宏偉、壯觀的視覺震撼，同時(shí)也克服了常規(guī)橋所存在的跨越能力不足的特點(diǎn)，成為山區(qū)公路跨越較大河流的優(yōu)先橋型。[1]

懸索橋施工工序較多，工序之間的銜接受施工影響較大，在進(jìn)行施工時(shí)，對其在施工過程中的受力狀態(tài)若難以保證，會影響懸索橋成橋后的整體受力狀態(tài)，對施工質(zhì)量產(chǎn)生較大的影響。且懸索橋主纜穿掛、和吊桿的索力等值控制是一大重點(diǎn)、難點(diǎn)，鋼絞線索力勻值是平行鋼絞線斜拉索的重要控制指標(biāo)，涉及結(jié)構(gòu)安全與施工安全[2]。為了保證懸索橋在施工過程中的受力和線形都處于前期計(jì)算中的安全和合理的范圍內(nèi)，且保證懸索橋在后期的運(yùn)營狀態(tài)下結(jié)構(gòu)處于較優(yōu)的受力狀態(tài)下[3]。本文以云南某山區(qū)地錨式懸索橋施工為例，通過對其在施工過程中的重難點(diǎn)進(jìn)行闡述，同時(shí)對其在施工過程中的主塔和主纜施工的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析，以確保其成橋后的施工質(zhì)量達(dá)到規(guī)范要求。以期對類似工程提供參考。

1 項(xiàng)目概況

云南某地錨式懸索橋中心樁號K236+788.597，主橋?yàn)?-90m 懸索橋，兩岸岸均設(shè)2×8m 引橋。主纜線形為跨徑L=90m，矢高f=9.0m，矢跨比fL=1/10。橋?qū)挘?.25m（欄桿）＋3.5m（人行道）+0.25m（欄桿）=4.0m，吊索間距為8.0m；橋塔為鋼筋砼門式剛架結(jié)構(gòu)，高度為18.4、16.0m，兩岸橋塔采用群樁基礎(chǔ)；兩岸錨碗采用重力式錨碗；主纜采用7 股37 絲高強(qiáng)平行鋼絲索股，鋼絲抗拉標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度為1770MPa，全橋采用2 根主纜。

加勁梁采用鋼-混凝土組合梁，梁高600mm，鋼縱梁高600mm、鋼橫梁高400mm，設(shè)200mm 厚混凝土橋面板，加勁梁兩邊設(shè)有風(fēng)嘴。鋼梁采用“工”形斷面的縱、橫梁體系，縱梁間距4.5m、橫梁間距4.0m，縱梁與橫梁腹板、各梁段間縱梁腹板均采用高強(qiáng)螺栓連接，縱、橫梁的頂?shù)装暹B接采用焊接。鋼梁與混凝土橋面板相接的面上設(shè)置剪力釘，混凝土橋面板通過剪力釘與鋼梁相連。其總體布置如圖1 所示。

圖1 懸索橋總體布置圖

2 施工難點(diǎn)及技術(shù)保證措施

橋位區(qū)屬構(gòu)造剝蝕侵蝕低中山地貌，溝谷切割較深，地形起伏較大。地形高程1417.6~1780m，相對高差約363m，山脊走向與構(gòu)造線基本一致。項(xiàng)目區(qū)地處高中山河谷地段，屬構(gòu)造剝蝕地貌。地形起伏較大，植被茂密，橋址區(qū)山坡坡度30°~45°，地形陡峻。

為更好的對后續(xù)施工過程中的技術(shù)進(jìn)行分析，特在此列舉本項(xiàng)目的相關(guān)技術(shù)特點(diǎn)和保證措施[4]。

2.1 施工特點(diǎn)

①本橋?yàn)樯絽^(qū)地錨式懸索橋，受山區(qū)地質(zhì)、地形、水文、氣候、交通等影響較大；

②主纜散索套為索鞍式結(jié)構(gòu)，且架空設(shè)計(jì)，安裝時(shí)需要焊接臨時(shí)支撐架，并且控制好相對位置；

②索股架設(shè)時(shí)散索套處也需要整形“入鞍”，控制索股之間的相對位置；

④鋼梁吊裝施工場地較小，不利于施工場地布置；

⑤懸索橋施工工序長，該橋工期緊，需有序組織施工。

2.2 技術(shù)保證措施

2.2.1 提前進(jìn)行重點(diǎn)、難點(diǎn)工程施工方案的制定

加強(qiáng)關(guān)鍵線路工程施工的過程控制，根據(jù)實(shí)際情況制定合理可行的施工方案，投入技術(shù)先進(jìn)、數(shù)量充足的施工機(jī)械設(shè)備，確保項(xiàng)目總工期。

施工過程中將嚴(yán)格控制各種臨時(shí)設(shè)施的受力、變形，確保懸索橋上部結(jié)構(gòu)安裝施工及臨時(shí)設(shè)施安全，進(jìn)一步保證施工過程的順利進(jìn)行。

2.2.2 主塔施工應(yīng)對措施

①將首先進(jìn)行主塔承臺基坑開挖，多組織人力物力進(jìn)行樁基施工。

②主塔施工采用翻模法施工，施工人員施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照施工工藝操作。

③對上高空作業(yè)人員進(jìn)行身體檢查外，還要經(jīng)常對高空作業(yè)人員進(jìn)行安全教育，鋪設(shè)好安全網(wǎng)等安全措施。

3 施工關(guān)鍵工藝分析

施工順序原則為：本橋關(guān)鍵控制點(diǎn)為主塔施工、上部結(jié)構(gòu)施工。兩岸重力錨施工體量較小。因此本文將重點(diǎn)分析主塔和主纜的施工工藝以及質(zhì)量保護(hù)措施。

主橋總體施工順序?yàn)椋褐鞫栈印⒅亓﹀^基坑開挖及防護(hù)→主墩樁基礎(chǔ)、承臺及重力錨施工→索塔施工→索鞍安裝→貓道安裝→主纜架設(shè)→索夾、吊索施工→鋼梁吊裝→橋面系施工→附屬結(jié)構(gòu)施工。

3.1 主塔施工流程分析

索塔采用鋼筋混凝土門型結(jié)構(gòu)，設(shè)置兩道橫梁。一側(cè)主塔總高27.4m（不含鞍罩），下橫梁頂至塔底14.003m，塔頂至下橫梁頂13.397m；另一側(cè)主塔總高25.9m（不含鞍罩），下橫梁頂至塔底12.503m，塔頂至下橫梁頂13.397m。索塔截面尺寸為2m（順橋向）×1.6m（橫橋向）實(shí)心等截面，橫橋向內(nèi)傾5.7°。索塔混凝土強(qiáng)度為C45。

3.1.1 施工方法

主塔采用翻模逐段連續(xù)施工。施工標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段高度為6m。一側(cè)塔柱共分5 節(jié)，另一側(cè)塔柱共分5 節(jié)?；炷敛捎冒韬驼炯邪韬?，混凝土攪拌運(yùn)輸車運(yùn)輸，澆筑采用吊斗吊裝入模。鋼筋在鋼筋加工場集中加工，現(xiàn)場安裝成型。模板采用定型鋼模，混凝土施工應(yīng)按照大體積混凝土施工工藝做好養(yǎng)護(hù)措施。根據(jù)實(shí)際施工時(shí)水位情況，看是否需要設(shè)置臨時(shí)小型人行棧橋至主塔，所有材料、機(jī)具采用汽車吊或小型塔吊垂直運(yùn)輸，人員上下采用之字形定型籠梯。

3.1.2 鋼筋制作、安裝

鋼筋加工嚴(yán)格按照的要求執(zhí)行。主筋在制作前必須調(diào)直，調(diào)直后鋼筋彎曲度應(yīng)不大于長度的1%，并不得有局部彎折。豎向主筋（直徑Φ28mm）采用定尺9m 的鋼筋，鋼筋主筋接頭應(yīng)互相錯(cuò)開，在接頭長度區(qū)段內(nèi)，同一根鋼筋不得有兩個(gè)接頭，受拉區(qū)配置在接頭長度內(nèi)（35d）的受力鋼筋，其接頭截面積占總截面積百分率小于50%。

主塔鋼筋采用分節(jié)段安裝成型方案。鋼筋安裝施工順序：安裝勁性骨架→勁性骨架測量放樣→安裝主筋→安裝環(huán)形箍筋→安裝保護(hù)層墊塊→自檢、報(bào)監(jiān)理驗(yàn)收→驗(yàn)收合格后進(jìn)入下一道工序。

墩柱鋼筋安裝前，還需對勁性骨架的位置進(jìn)行測量復(fù)核。主筋依靠勁性骨架來定位，在勁性骨架上用油漆標(biāo)注出主筋位置，逐根就位進(jìn)行直螺紋連接，箍筋利用主筋定位綁扎。鋼筋的交叉點(diǎn)宜采用直徑0.7~2mm 的鐵絲扎牢，必要時(shí)可采用點(diǎn)焊焊牢。綁扎鋼筋的扎絲絲頭朝結(jié)構(gòu)內(nèi)彎，不應(yīng)進(jìn)入混凝土保護(hù)層內(nèi)。

3.1.3 模板制作、安裝

①模板制作。模板系統(tǒng)：由面板、加勁槽鋼、槽鋼背帶等組成。標(biāo)準(zhǔn)模板高度2m，面板為厚6mmQ235 鋼板，加勁槽鋼為槽10 型鋼，豎向布置，間距30cm。槽鋼背帶為雙拼槽14 型鋼，橫向布置，采用φ25mm 精軋螺紋拉桿，水平最大間距1.2m，豎向最大間距1.5m。

②模板安裝。施工過程中，模板按照八米四層進(jìn)行澆注，每次施工將頂層模板作為基模，拆除下面三層進(jìn)行循環(huán)使用。四層模板交替上升，每次翻升三層，每次澆注高度6m。

第一層模板的安裝：首先在承臺上準(zhǔn)確放出墩柱邊線位置，彈上墨線，將墨線內(nèi)砼鑿毛；接下來按順序用塔吊將鋼模吊運(yùn)至安裝位置，短邊采用2m 寬模板，短邊模板并加工15×15 倒角模板，固定于短邊模板兩側(cè)；長邊按底部最大截面布置，隨著截面的變化向內(nèi)移動。模板下端與墨線對齊，然后將模板相互用螺栓連結(jié)成整體，并安裝工作平臺。

第二、第三、第四層直接將模板置于下一層模板頂面，其底面與下層模板頂面對齊，模板安裝時(shí)要保證上下段接縫密合順直。

3.2 主纜安裝過程分析

一根主纜采用7 股37 絲的索股。單股主纜用預(yù)制平行鋼絲索股由37 根平行鍍鋅鋼絲組成，用定型捆扎帶綁扎，兩端設(shè)熱鑄錨頭，單根鋼絲直徑5.25mm，鋼絲抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為1770MPa。單根主纜素股重量約0.92t。單根主纜索夾內(nèi)直徑92.7mm，索夾外直徑93.9mm。

其施工方法為待貓道架設(shè)完成后，采用往復(fù)式牽引系統(tǒng)架設(shè)主纜索股。其中放索區(qū)設(shè)置在一側(cè)岸錨碇旁，牽引區(qū)設(shè)置在另一側(cè)岸錨碇旁[5]。

3.2.1 架設(shè)貓道

貓道采用三跨連續(xù)式結(jié)構(gòu)。貓道總體設(shè)計(jì)以貓道抗風(fēng)需要為基礎(chǔ)，結(jié)合基本設(shè)計(jì)參數(shù)綜合考慮。由于主跨跨度較小，大風(fēng)頻率小，貓道的線型及抗風(fēng)穩(wěn)定性易于保證，不再設(shè)置抗風(fēng)索。貓道由貓道承重索、門架承重索、貓道門架、扶手繩、貓道面層、橫向通道、制振結(jié)構(gòu)、錨固體系等組成。在左、右側(cè)對應(yīng)于主纜中心線下方各設(shè)一幅貓道。貓道距主纜中心線鉛垂方向控制目標(biāo)距離為1.5m，設(shè)計(jì)寬度3.4m。貓道調(diào)節(jié)裝置設(shè)置在重力錨處，通過調(diào)節(jié)精軋螺紋鋼長度可調(diào)節(jié)貓道標(biāo)高，可調(diào)節(jié)長度為2m，精軋螺紋鋼采用Φ32 精軋螺紋鋼。

本工程擬采用人工將φ8mm 先導(dǎo)索沿著橋位旁既有小吊橋牽引過江，再利用φ8 先導(dǎo)索將φ16m 主牽引鋼絲繩牽引過江，與兩岸的主、副卷揚(yáng)機(jī)相連，構(gòu)成一套完整的牽引系統(tǒng)。其貓道總體布置如圖2 所示。

圖2 貓道總體立面布置圖

3.2.2 主纜索股架設(shè)

①索道安裝。在上下游各架設(shè)一組相互獨(dú)立的工作索道，用于主纜索股的架設(shè)、索夾、吊桿的安裝、主纜的整形以及小型機(jī)具、料具的吊運(yùn)等。

索道由塔架（即塔頂門架）、承重索、牽引循環(huán)索、錨碇、驅(qū)動系統(tǒng)、走行小車等組成。

②牽引系統(tǒng)布置。采用往復(fù)式小車牽引系統(tǒng)，牽引索與索股前錨頭相連，索道運(yùn)輸小車將索股前錨頭與牽引索吊起一定高度，通過卷揚(yáng)機(jī)牽引使索股運(yùn)行于貓道滾筒上，而運(yùn)輸小車則運(yùn)行于軌道索上。

③主纜安裝。將主纜放索架放在南錨碇后側(cè)，用汽吊將索股放入放索架內(nèi)，將前端錨頭從放線架上抽出后與牽引系統(tǒng)連接牢固，放索時(shí)啟動前端卷揚(yáng)機(jī)緩慢放索，沿邊、中跨貓道上將索放開，放索過程中應(yīng)有專人跟蹤牽引系統(tǒng)和索股前進(jìn)，同時(shí)要保證索股六面緊密、平整、筆直。

牽引過程中如發(fā)現(xiàn)有綁扎帶斷裂（散帶），應(yīng)及時(shí)停止?fàn)恳眯陆壴鷰Вㄗ哉衬z帶）重新臨時(shí)綁扎，以避免因索股散絲和在牽引過程中鋼絲掛住滾輪被拉斷。同時(shí)，在牽引過程中密切監(jiān)視索股中著色絲位置變化情況，派人用專用夾具隨時(shí)修正，防止索股牽引過程中的扭轉(zhuǎn)。

后端部分索股，由于引出時(shí)摩擦，鋼絲較亂，要理順修復(fù)一部分鼓絲，同時(shí)要在邊跨內(nèi)疏散，不能留在錨跨內(nèi)；兩端錨頭與錨碇上的拉桿對應(yīng)連接。

將索股移至索鞍正上方后，將其整成矩形后放入鞍槽內(nèi)設(shè)計(jì)位置，各索股入鞍順序按設(shè)計(jì)要求，入鞍處從邊跨端向中跨方向進(jìn)行，入鞍時(shí)要嚴(yán)格控制索股著色絲在鞍槽的位置，以防索股扭轉(zhuǎn)。

3.2.3 主纜緊纜

索股架設(shè)完了以后，為了把索股群整形成圓形而進(jìn)行緊纜工作，緊纜工作大致分為預(yù)緊纜和正式緊纜兩個(gè)過程。

①預(yù)緊纜。預(yù)緊纜是把架設(shè)完了的索股群大致整成圓形的作業(yè)。為了使主纜索股沿全橋分布均勻、鋼絲的松弛不集中在一個(gè)地方，預(yù)緊纜時(shí)可把全長分為約40m 左右的間隔。預(yù)緊纜要在溫度比較穩(wěn)定，索股排列整齊的夜間進(jìn)行，索股的綁扎帶采取邊預(yù)緊邊拆除的辦法。首先，將預(yù)緊點(diǎn)附近6m～7m 范圍的外層綁扎帶解掉，在主纜外層包上一層起保護(hù)作用的麻布袋或塑料布條。裝上Φ16mm 鍍鋅鋼絲繩千斤頭，一邊用大木錘沿主纜周圍敲打、振動，一邊用加壓器加壓，使主纜大致成為圓形。將上述工序沿全長反復(fù)進(jìn)行的過程，直至索股群大致整成圓形為止。

②正式緊纜。正式緊纜是用專用的緊纜機(jī)把主纜整成圓形，并進(jìn)行到所規(guī)定的空隙率。緊纜機(jī)的移動由簡易纜索天車進(jìn)行。采用緊纜機(jī)進(jìn)行主纜緊固時(shí)，首先啟動緊纜機(jī)作業(yè)液壓千斤頂，當(dāng)緊纜機(jī)軸線和主纜中心線重合后，再啟動其他四臺千斤頂，協(xié)調(diào)好4 臺千斤頂?shù)捻斶M(jìn)速度，當(dāng)4 臺千斤頂達(dá)到一樣沖程之后，一起聯(lián)動加壓。保持接近相同的油壓擠壓主纜。正式緊纜是由各跨中央向索鞍方向進(jìn)行。

4 結(jié)論

本文以云南某某山區(qū)地錨式懸索橋施工為例，首先對其在施工過程中的特點(diǎn)進(jìn)行闡述，而后對其保證施工質(zhì)量的方法進(jìn)行分析。隨后對其在施工過程中的關(guān)鍵施工技術(shù)：主塔施工和主纜安裝施工的關(guān)鍵性技術(shù)進(jìn)行分析和闡述，確保其在施工過程中的過程受力和成橋后的受力狀態(tài)符合設(shè)計(jì)時(shí)的要求，保證其施工質(zhì)量達(dá)到預(yù)期要求。本文以期對類似工程提供參考。