獨(dú)塔四索面斜拉橋懸澆施工技術(shù)

楊美山

（承德市交通運(yùn)輸局機(jī)械設(shè)備管理處，河北 承德 067000）

0 引言

隨著我國城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，橋梁工程作為重要的公共基礎(chǔ)設(shè)施得到了快速的發(fā)展。對于橋梁工程中的斜拉橋主梁施工，在一些地形復(fù)雜的地區(qū)，若采用常規(guī)的主梁對稱懸臂施工，不僅會增加工程投資，還會增加施工難度，相比而言主梁非對稱懸澆施工技術(shù)卻因一定的優(yōu)勢而得以應(yīng)用。在主梁不對稱懸臂施工的過程中，橋梁線形與應(yīng)力變化較大，因此需要在保證橋梁結(jié)構(gòu)安全的前提下通過不平衡配重、體外施加臨時(shí)預(yù)應(yīng)力束的方法來調(diào)整橋梁的施工平衡。本文將提出一種無需配重和免施加臨時(shí)預(yù)應(yīng)力束的主梁獨(dú)塔四索面斜拉橋主梁非對稱懸澆施工技術(shù)。

1 工程背景

1.1 工程概況

某大橋主橋?yàn)樗汗探Y(jié)的分幅單塔四索面斜拉橋，主塔高84.8m，跨徑為130m+130m，橋面為寬度56.3m。主梁采用DP斷面預(yù)應(yīng)力混凝土主梁，橫隔板間距8m，在有鎖區(qū)與斜拉索對應(yīng)布置。主梁梁寬分幅設(shè)置，單幅寬度28.15m。主梁中心線處梁高2.5m，頂?shù)装迤叫?。?biāo)準(zhǔn)梁段橋面板厚32cm，腹板厚1.8m。1~2#梁段采用梁柱式支架現(xiàn)澆施工，3～14#梁段主梁采用分節(jié)段掛籃懸臂施工。

1.2 施工難點(diǎn)

根據(jù)該橋梁工程項(xiàng)目特點(diǎn)，其施工存在以下難點(diǎn)：

（1）該大橋一側(cè)為現(xiàn)澆法施工，另一側(cè)為懸澆法施工，最大懸澆段長度為114m，在非平衡荷載條件下，支架現(xiàn)澆段施工需結(jié)合節(jié)段澆筑工藝、張拉工藝與懸澆段張拉工藝，并控制體系間的轉(zhuǎn)換；

（2）主塔大里程側(cè)主梁毗鄰水道，與水道邊間的凈距較小，單支前支點(diǎn)掛籃重量為220t，重量較大；

（3）主梁索導(dǎo)管位置受溫度、預(yù)應(yīng)力、斜拉索、支架反力等諸多因素影響，其精確度控制極為復(fù)雜。

2 主塔施工

獨(dú)塔四索面斜拉橋在進(jìn)行主塔施工的過程中對施工質(zhì)量的控制極為重要，關(guān)系著橋梁施工的整體進(jìn)程以及后期投入使用的壽命長短。在主塔施工過程中，需要同時(shí)做好監(jiān)測工作，并對前塔柱斷面線形和應(yīng)力進(jìn)行測試。為確保前塔柱豎轉(zhuǎn)施工的安全性，前塔柱的豎轉(zhuǎn)應(yīng)分階段進(jìn)行，并使豎轉(zhuǎn)角度從0.12°逐漸向16°變化，并對前塔柱的應(yīng)力變化在豎轉(zhuǎn)過程中進(jìn)行測試；前塔柱豎轉(zhuǎn)角度為17.5°時(shí)表示其豎轉(zhuǎn)完成，此時(shí)測試其應(yīng)力值；前塔柱豎轉(zhuǎn)完成后即可進(jìn)行后斜桿提升施工，完畢后測試主塔應(yīng)力值并測量主塔測點(diǎn)的坐標(biāo)。

由主塔施工階段應(yīng)力和線形測量結(jié)果可知，前塔柱各斷面豎轉(zhuǎn)時(shí)未出現(xiàn)拉應(yīng)力，且斷面壓應(yīng)力隨著前塔柱的豎轉(zhuǎn)而慢慢增大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于材料應(yīng)力允許值，測試過程中前塔柱豎轉(zhuǎn)階段測試的應(yīng)力實(shí)際值與理論計(jì)算值趨于一致。在完成后斜桿提升施工后，經(jīng)測量斷面的最大壓應(yīng)力值為15.57MPa，該值遠(yuǎn)低于材料允許應(yīng)力值。在前塔柱豎轉(zhuǎn)和后斜桿提升施工過程中，主塔的內(nèi)力結(jié)構(gòu)一直處于安全狀態(tài)。

3 主梁施工

3.1 主梁非對稱懸澆施工

橋梁西側(cè)（左方向）跨越道路，東側(cè)（右方向）跨越河流。由于橋梁周邊環(huán)境的復(fù)雜性，為保證施工進(jìn)度，西側(cè)梁段采用梁柱式支架現(xiàn)澆施工，東側(cè)梁段采用分節(jié)段掛籃懸臂施工。同時(shí)，為保證索力受力均勻，塔梁采用異步施工，具體步驟如下：

（1）支架現(xiàn)澆兩側(cè)0#塊段（搭設(shè)0#節(jié)段支架的同時(shí)，搭設(shè)右側(cè)1~2#節(jié)段梁柱式支架與左側(cè)1~4#節(jié)段盤扣支架）。

（2）支架現(xiàn)澆左側(cè)1~3#節(jié)段，同時(shí)支架現(xiàn)澆右側(cè)1~2#節(jié)段。張拉1~2#梁段主梁預(yù)應(yīng)力后對稱安裝1#、2#斜拉索并張拉兩側(cè)1#、2#斜拉索。

（3）拆除左側(cè)支架，由于右側(cè)主梁已跨越河流，因此安裝前支點(diǎn)掛籃。

（4）現(xiàn)澆左側(cè)4#段，右側(cè)掛籃前移至3#節(jié)段。安裝3#斜拉索并對稱第一次張拉3#斜拉索。澆筑右側(cè)3#梁段，待邊肋澆筑完成后第二次張拉3#斜拉索。右側(cè)3#梁段澆筑完成達(dá)到設(shè)計(jì)要求后張拉主梁縱橫向預(yù)應(yīng)力，后三張斜拉索。

（5）支架現(xiàn)澆左側(cè)5#節(jié)段，待該節(jié)段預(yù)應(yīng)力完成。右側(cè)掛籃前移至4#節(jié)段。安裝4#斜拉索并對稱第一次張拉4#斜拉索。澆筑右側(cè)4#梁段，待邊肋澆筑完成后第二次張拉4#斜拉索。右側(cè)4#梁段澆筑完成達(dá)到設(shè)計(jì)要求后張拉主梁縱橫向預(yù)應(yīng)力，后三張斜拉索。

（6）循環(huán)前面的步驟，直至先完成左側(cè)15#現(xiàn)澆段施工。

（7）掛籃后退至13#梁段，搭設(shè)15#梁段反吊支架，待15#梁段施工完成，拆除掛籃及支架，完成橋梁主體結(jié)構(gòu)施工。

3.2 掛籃上橋施工

在掛籃安裝前，在1#塊主梁上預(yù)埋好提升吊桿孔和錨固吊桿預(yù)留孔，孔徑為60mm。為適應(yīng)掛籃拼裝和提吊，在1#梁段左側(cè)搭設(shè)平臺，然后根據(jù)圖紙?jiān)趫龅厣戏艠影惭b掛籃拼裝臺座；利用吊桿和千斤頂將掛籃提升至預(yù)定位置，并將掛籃與橋面臨時(shí)錨固；在橋面上安裝外滑道梁，掛籃下放整體前移；橋面安裝頂縱梁并錨固，在頂縱梁上安裝鋼吊帶，并拆除前端掛腿上的滑靴，使得鋼吊帶和尾部掛腿承受掛籃自重。

4 標(biāo)準(zhǔn)段掛籃懸澆施工

4.1 掛籃下放與前移

首先，安裝掛籃前吊帶，同時(shí)安裝前吊帶牽引系統(tǒng)；然后，利用鋼吊帶和主縱梁錨桿將掛籃整體下放1m，同時(shí)安裝掛腿牽引系統(tǒng)；最后，利用前吊帶牽引系統(tǒng)、C型掛腿牽引系統(tǒng)遷移8m，使掛籃移動到待澆筑梁段。

4.2 掛籃提升、定位與錨固

首先，利用主縱梁錨桿和鋼吊帶將掛籃提升1m；然后，安裝剩余錨桿、尾部調(diào)節(jié)桿、止推裝置；最后，安裝斜拉索，完成第一次張拉。另外，在掛籃提升、定位與錨固的過程中，應(yīng)該做好以下安全措施：

（1）掛籃提升到位后，及時(shí)安裝止推裝置，預(yù)緊8根精軋螺紋鋼。精軋螺紋鋼不僅能提調(diào)止推裝置，而且可抵抗斜拉索水平推力產(chǎn)生的彎矩；

（2）對牛腿上與主梁邊肋之間要進(jìn)行抄墊，墊塊宜采用鋼板，必須抄墊密實(shí)；

（3）安裝前后錨桿時(shí)，要確保錨桿深入連接器距離相等，使錨桿均勻受力。

4.3 模板和鋼筋施工

在掛籃前移前，將邊肋外側(cè)模、橫隔板前端側(cè)模放置于承載平臺上，將邊肋內(nèi)側(cè)模、橫隔板內(nèi)側(cè)模轉(zhuǎn)動一定角度后放置在頂板底模上，并隨同拱架一起下降至掛籃行走時(shí)的定位高度。掛籃前移到位后，再將拱架提升到設(shè)計(jì)標(biāo)高位置，立模、澆筑下一節(jié)段。鋼筋施工順序?yàn)椋哼吚叩装邃摻睢吚吒拱邃摻睢y管架立鋼筋→安波紋管及穿內(nèi)襯管→橫隔板鋼筋→波紋管架立鋼筋→安波紋管及穿鋼絞線→面板底層鋼筋→波紋管架立鋼筋→安波紋管及穿鋼絞線→頂板頂層鋼筋。

4.4 索道管及預(yù)埋件安裝

（1）索道管：掛籃前移到位，調(diào)好外模標(biāo)高且安裝錨塊模板后，利用吊車吊裝索導(dǎo)管到設(shè)計(jì)位置臨時(shí)固定，再安裝勁性骨架，調(diào)整固定索導(dǎo)管。

（2）掛籃錨桿預(yù)埋孔：掛籃就位后在底模上放樣出錨桿孔位置，保證其平面位置偏差≤3mm，垂直度≤5mm。

4.5 混凝土施工

鋼筋、預(yù)應(yīng)力筋及管道、模板安裝檢查合格后，即可進(jìn)行混凝土澆筑。混凝土澆筑應(yīng)遵循先澆筑邊肋，后澆筑橫隔板，再澆筑面板的施工順序?；炷翝仓戤吳掖诙问諠{后，用土工布覆蓋灑水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)期大于7d，養(yǎng)護(hù)由專人及時(shí)進(jìn)行。

4.6 節(jié)段預(yù)應(yīng)力張拉、壓漿

前支點(diǎn)掛籃懸澆節(jié)段預(yù)應(yīng)力張拉與普通掛籃預(yù)應(yīng)力張拉基本無異。預(yù)應(yīng)力束張拉時(shí)，要進(jìn)行拉應(yīng)力和延伸值雙控。張拉完成后24 h內(nèi)進(jìn)行壓漿，壓漿采用真空輔助壓漿技術(shù)。

4.7 索力轉(zhuǎn)換、斜拉索終張拉

斜拉索體系轉(zhuǎn)換的操作流程為：

（1）主梁腔澆筑完畢并完成張拉壓漿。

（2）啟動接長拉桿前端千斤頂，張拉接長拉桿，當(dāng)斜拉索梁端錨杯螺母可以擰動時(shí)停止張拉，擰緊斜拉索梁端錨杯螺母。

（3）放松掛籃梁端千斤頂，使斜拉索錨杯螺母承載索力。

（4）拆除梁端張拉設(shè)備和牽索拉桿。首先，拆徐張拉設(shè)備，放松各螺母；然后，利用手拉葫蘆及鋼絲繩擰出連接器；最后，將拉桿臨時(shí)固定在掛籃上，隨掛籃一同前移到下一節(jié)段后拆除。

（5）根據(jù)監(jiān)控指令，操作塔內(nèi)千斤頂，同步分級張拉斜拉索至監(jiān)控設(shè)計(jì)索力，并做好記錄（油壓及油缸行程），完成終拉。操作要點(diǎn)為：進(jìn)行體系轉(zhuǎn)換時(shí)掛籃兩側(cè)必須同時(shí)進(jìn)行；在放松千斤頂前，確保斜拉索錨杯螺母擰緊到位。

5 斜拉索索導(dǎo)管精確定位施工

索導(dǎo)管定位支架包括定位架、調(diào)節(jié)桿和手拉葫蘆（見圖1）。定位時(shí)，通過手拉葫蘆4調(diào)節(jié)牛1位置，利用調(diào)節(jié)桿3調(diào)節(jié)3-1對索導(dǎo)管位置進(jìn)行微調(diào)，且在精確定位索導(dǎo)管位置后，確保索導(dǎo)管在調(diào)節(jié)桿后且索導(dǎo)管在調(diào)節(jié)桿的支撐下位置不發(fā)生變化。

圖1 索導(dǎo)管精確定位施工圖

6 合龍施工

若橋面吊機(jī)垂直起吊合龍梁段頂略低于已吊裝梁段底20～30cm的位置，暫停梁段的繼續(xù)提升工作。選擇在氣溫較低的清晨實(shí)測合龍空間大小，若實(shí)測合龍空間大小不能滿足鋼箱梁合龍施工需要，則利用在18#段梁梁底設(shè)置頂推裝置，將18#～20#整體向大里程方向推移。緩慢起吊合龍梁段，提升至與16#等高，使用手拉葫蘆機(jī)械頂?shù)容o助微調(diào)定位使合龍段與16#完成對接，連接拼接板打入孔數(shù)30%沖釘及適量臨時(shí)螺栓定位，同步完成16#與17#環(huán)扣高栓連接。在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)溫度（17℃）時(shí)段精確測量合龍段端頭與18#端頭間距，使用預(yù)先布置箱內(nèi)反拉裝置將已偏移的18#～20#段梁整體向合龍段推移至合龍位置，調(diào)整標(biāo)高、軸線位置符合要求后，連接拼接板打入孔數(shù)30%沖釘（17#梁段大里程無孔需及時(shí)進(jìn)行頂、底、腹板配鉆）及適量臨時(shí)螺栓定位，焊接橋面勁性骨架及碼板鎖定。完成橋面板對接焊接施工和合龍段高強(qiáng)螺栓施工。解除吊具與鋼箱梁之間的連接，完成合龍段施工。

7 成橋階段的監(jiān)測

7.1 主塔偏位

現(xiàn)場的實(shí)際測量結(jié)果顯示，主塔偏位數(shù)據(jù)為-12.2cm，理論計(jì)算值為-14.0cm，實(shí)測值與理論值之間的偏差為1.8cm，誤差不大，符合要求。

7.2 主塔應(yīng)力

對成橋階段主塔各測點(diǎn)的應(yīng)力值進(jìn)行檢測，結(jié)果表明主塔的應(yīng)力測點(diǎn)實(shí)測值均小于材料的允許應(yīng)力值，滿足規(guī)范要求。

7.3 斜拉索索力

在成橋狀態(tài)下對全橋結(jié)構(gòu)的斜拉索索力進(jìn)行檢測，實(shí)測結(jié)果表明大橋斜拉索索力的實(shí)測結(jié)果與理論計(jì)算值之間的偏差不大，基本控制在5%以內(nèi)，極少數(shù)測點(diǎn)結(jié)果的與理論值偏差超過5%，但都低于10%，表明斜拉索索力控制情況良好。

從成橋階段的全橋通測結(jié)果來看，雖然應(yīng)力實(shí)測值與理論計(jì)算值之間有一定的偏差，但均在允許范圍內(nèi)，橋面線形總體較為平順，線形測試接近理論值，應(yīng)力測量在保證橋梁成橋結(jié)構(gòu)安全方面發(fā)揮了安全預(yù)警作用。

8 結(jié)語

本文針對該獨(dú)塔四索面斜拉橋的特點(diǎn)，對關(guān)鍵施工技術(shù)進(jìn)行了探討。通過關(guān)鍵施工工序控制，保證了主梁施工質(zhì)量，采用斜拉索索導(dǎo)管定位技術(shù)，嚴(yán)格控制了索導(dǎo)管安裝定位誤差，保證了斜拉索的施工安全性，可為類似橋梁懸臂澆筑施工提供借鑒。