斜拉橋鋼箱拱形塔安裝施工

黃健東

1 工程概況

本工程為山西大同市御河大橋，橋梁結構為2×(3×35m)預應力混凝土箱梁+(30m+60m+70m+80m+40m)無背索斜拉預應力混凝土連續箱梁+2×(3×35m)預應力混凝土箱梁，橋梁全長700m。主橋為整幅橋，主橋橋面寬 42.5m。引橋為雙幅橋，單幅橋面寬19m。

主橋(30m+60m+70m+80m+40m)為無背索斜拉預應力混凝土連續箱梁，主梁采用變截面預應力鋼筋混凝土箱梁，雙箱六室結構。全橋共設有三座拱形結構橋塔，塔梁固結，自西向東分為低拱形塔(自橋面以上高34.801m)、中拱形塔(自橋面以上高44.631m)、高拱形塔(自橋面以上高 54.461m)，拱形塔均采用橢圓形，均向東傾斜35°角(見圖1)。

拱形塔為鋼箱結構，內填充C 40混凝土(塔頂無索區為空心鋼箱不填充混凝土)，每個拱形塔分為2×(A，B，C，D)四個節段，最大重量112.317 t(高塔C段)(見表1)。塔根部采用埋入式柱腳結構將塔柱錨固于鋼筋混凝土主梁的腹板和橫梁內，在塔梁固結段的鋼塔柱四周設置了預應力鋼束。

全橋共設有 22對斜拉索(其中矮拱形塔6對、中拱形塔 7對、高拱形塔9對)，梁上索距6m，塔上理論索距4.5m，采用鍍鋅平行鋼絲斜拉索，塔端采用錨管結構，梁端采用錨塊結構進行錨固，斜拉索張拉端設在梁上。

表1 主橋拱形塔簡況表

2 施工方案比選

斜拉橋鋼箱拱形塔安裝在原設計施工方案中采用支架法原位逐節段吊裝，由履帶吊機配合分段吊裝;在主橋箱梁混凝土施工完成后，支架法施工流程:在混凝土箱梁橋面安裝支架→拱形塔鋼箱 B節段運輸吊裝→接縫施焊→采用同樣方法吊裝 C，D節段→最后吊裝拱形塔合龍段→掛索及灌注拱形塔內混凝土→拆除橋面上安裝支架。

此方案的最大缺點是節段吊裝高度比較大，高塔從地面至塔頂達7+56=63m高，全為高空作業，對吊裝機械的要求比較高，必須采用大型起吊設備才能滿足此施工需求。

在本工程實施過程中，經研究工作和論證后斜拉橋鋼箱拱形塔安裝采用橋面水平組拼成型，通過豎轉就位的方法成塔。豎轉法施工流程:在混凝土箱梁橋面安裝水平胎架→拱形塔鋼箱B節段運輸吊裝→接縫施焊→采用同樣方法吊裝C，D節段→拱形塔合龍段安裝→安裝轉體三角架→拱形塔豎向轉體施工→掛索及灌注拱形塔內混凝土(見圖2)。

此方案的最大優點是節段吊裝高度大大地降低，在已澆筑完成的混凝土箱梁面上組拼鋼箱拱形塔，變高空作業為低空作業，能有效地保證拱形塔鋼箱的拼裝精度，加快施工速度，且無須采用大型起吊設備即可滿足鋼箱拱形塔安裝的施工需求。

3 鋼箱拱形塔現場拼裝施工

3.1 拱形塔施工總體方案

拱形塔鋼箱在工廠制作加工后，先進行節段預拼，預拼合格后分節段運至現場。拼裝 80 t龍門吊，施工梁體預埋拱腳A段。在主橋箱梁施工完成后，在橋面上搭設安裝臥拼支架，采用80 t龍門吊將其余分段吊裝拱形塔鋼箱節段在主橋橋面上進行拼裝。主塔拼裝好后，利用轉體三角支架進行豎向轉體將拱形塔安裝就位。

3.2 拱形塔施工工藝流程

1)施工梁體，預埋后拉錨點預埋件，預留拱腳 A安裝空間。2)吊裝預埋A段、精確定位。3)澆筑A段塔內混凝土。4)梁體施工完成后，在箱梁橋面上安裝拱形塔拼裝的胎模。5)橋面上分節段拼裝拱形塔。6)安裝轉體三角架和后拉索。7)按照高、中、矮的順序先后豎向轉體三個拱形塔到位。8)按照設計要求安裝、張拉斜拉索和澆筑塔內混凝土。9)拱形塔最終涂裝。

在施工工序 2)～工序 5)的同時進行拱形塔鋼箱節段工廠制造，確保施工的順利進行;在施工工序8)前，主橋斜拉索工廠制造應該完成并運達工地現場。

3.3 拱腳A段預埋

塔梁固結處的埋入式拱腳A段與支點處主梁空間布置十分復雜，拱腳定位準確是保證拱形塔施工質量的基礎，因此精確定位是拱形塔施工的關鍵因素。拱形塔A段與 B段預拼后運至現場，焊接轉鉸。現擬定為拱腳 A段后澆方案，即先澆筑梁體混凝土，在需安裝拱腳處預埋鋼板，留出供拱腳A段的安裝空間，待混凝土達到一定強度后再吊裝拱形塔A段，利用千斤頂和調節絲桿精確定位，與預埋鋼板焊接固定，然后澆筑混凝土使得拱形塔和梁體成為一個整體。

3.4 拱形塔鋼箱節段橋面拼裝

拱形塔鋼箱節段由平板車運輸至墩位處，采用龍門吊機起吊安裝。拱形塔鋼箱節段接觸面之間保證磨光頂緊，吊裝前應對接觸面的平面光潔度進行檢查，吊裝時小心輕放，防止產生撞擊而破壞接觸面。

在安裝拱形塔鋼箱節段前，采用打磨工藝確保四個角點的鋼板位于同一平面內。打磨后在鋼板面畫出定位點，便于拱形塔鋼箱節段的精確定位。

利用預埋在橋面的鋼板，焊接胎模支架，支架高度控制在同一個水平面上。臺架采用φ500mm鋼管，底口與預埋件焊接。各鋼管標高在同一個水平位置，與拱腳 A段轉鉸拼接后，各個節段地面在同一個標高。

拱形塔鋼箱節段吊至安裝支架后，利用支架上的千斤頂進行精確調位，達到設計要求后將按設計和規范中的有關規定進行段間接縫施焊。按照施工進度安排，拱形塔的拼裝在 1月份左右，此時天氣寒冷，因此在焊接接頭位置搭設暖棚，保證周圍環境的溫度在 10℃左右，并注意合龍溫度與結構尺寸的匹配和控制塔的拱軸線坐標精度。

拱形塔拼裝完畢后，安裝三角支架及斜拉索。因本工程的龍門吊跨度大、凈空高、吊重大，高度每增加1m，給結構的安全帶來更大的風險，所以龍門吊只考慮拱形塔本身的拼裝高度，三角架部分采用汽車吊直接吊裝，現場散拼。這樣可以大大降低龍門吊的高度，也在很大程度上保證了龍門吊的結構安全性。安裝轉體拉索和后拉油頂，在塔身上焊接簡易爬梯和操作平臺。

3.5 拱形塔的轉體施工

拱形塔和三角架拼裝完成后，開始進行轉體施工。全橋三個拱形塔轉體設置兩個后拉點，矮塔后拉點設在 P7墩橫梁處，中塔、高塔后拉點設在 P8墩橫梁處。利用鋼絞線連接三角架和后拉點的活動鉸，以連續千斤頂做動力，將拱形塔豎向轉體到位，固結。轉體施工先轉體高塔，再轉體中塔，最后轉體矮塔。

轉體步驟如下:

步驟一:轉體前的準備工作。安裝轉體拉索和后拉點，檢查油頂、油表和各連接部位。對于焊縫連接處采用無損探傷，其檢測等級和質量達到要求后方可進行轉體。各銷軸連接部位重點檢查銷軸保險裝置的安裝和銷軸的靈活性。做好轉體前的各項準備工作。

步驟二:轉體過程。利用連續千斤頂做動力，通過轉體拉索連接三角支架，將拱形塔轉體就位。轉體過程注意油表數值變化，如有異常現象應立即停止，待查明原因后方可繼續。如遇到大風等惡劣天氣，需要暫停施工，采取相應措施。

步驟三:轉體就位、固結。拱形塔轉體到設計位置后，及時與拱腳預埋段固結。

步驟四:拆除轉體三角架和拼裝胎模。

步驟五:設計要求安裝兩對斜拉索，并進行初張拉。

3.6 箱內混凝土澆筑施工

按設計要求分段澆筑鋼箱內混凝土，并掛設其余斜拉索，在混凝土澆筑時隨時監測支架的使用狀態。

4 結語

大同御河橋鋼箱拱形塔采用水平拼裝成整體、豎向轉體架設就位的技術進行施工，能有效地減少高空作業對鋼箱拱形塔拼裝精度和難度的施工影響，保證鋼箱拱形塔的拼裝施工質量。采用豎轉法進行拱形塔鋼箱施工，不但可減少拼裝高度和難度，同時也能加快施工進度，為今后同類橋梁工程的施工提供寶貴的施工經驗。

[1] JTJ 041-2000，公路橋涵施工技術規范[S].

[2] GB/T 14370-2000，預應力筋用錨具、夾具和聯結器[S].

[3] 吳小鋒，姚 波.忠縣長江大橋斜拉索施工工藝[J].山西建筑，2009，35(18):307-308.