斜拉橋圓環鋼塔節段吊裝與支護

高 輝

(中交集團第二公路工程局有限公司，陜西西安 710065)

1 工程概況

某斜拉橋橋長180 m，跨徑布置為(62.5+55+62.5)m，分左右幅，中央分隔帶寬12 m。主塔為圓環鋼塔，橫橋向呈“人”字形，在近主梁頂面處分為左、右幅塔，順橋向呈圓環形，外徑為83 m，內徑為77 m，“人”字形以上環形塔身截面高6 m、寬5 m，“人”字形以下高3 m、寬5 m，在近橋面處分離出塔腳，塔頂至塔腳高度為100 m。鋼塔分為49個節段，單段重量35 t～151 t。主塔外形及節段劃分見圖1。

2 鋼塔節段吊裝

根據方案比選，確定采用履帶吊與纜索吊相結合的方法施工。在實際施工過程中，鋼塔預埋段、T1～T4節段及H1～H3節段采用250 t履帶吊吊裝;T5～T14節段采用纜索吊吊裝。該項工程工期緊、任務重，受雨水、大風天氣及冬季嚴寒的影響，前期采用250 t履帶吊施工及主塔外支架搭設致使斜拉橋主梁施工延期，為加快施工進度，鋼塔與主梁同步施工，受主梁到地面的距離及支架影響無法搭設運輸門洞，后期采用一臺600 t履帶吊與纜索吊配合施工。

圖1 主塔外形及節段劃分圖

2.1 預埋段、T1～T4及H1～H3吊裝

該部分為圓環鋼塔下半部分施工，采用CKE2500履帶吊(250 t)進行吊裝，共需吊裝節段30節。

2.1.1 預埋段吊裝

吊裝工況:吊車回轉半徑為10 m;主臂長度為45.7 m，節段最大起吊高度為11 m;節段單重為86 t，共4節。

1)準備工作。a.主塔承臺施工完成后，對承臺基坑進行回填，并分層碾壓夯實，確保回填后的土體有足夠的承載力。b.使用全站儀在塔腳預埋鋼板上放樣，并在各控制點處作出標記。c.在吊裝位置旁邊設置一座土模，用以調整鋼塔節段的姿態。

2)吊裝施工。a.采用運輸車將預埋段運至現場，然后采用250 t履帶吊將其卸至吊裝位置旁邊。b.根據節段重心焊接4個吊裝吊耳，吊耳焊接完且檢查合格后，先進行試吊，檢查吊耳設置是否合理。c.采用250 t履帶吊將預埋段吊至土模位置，在土模上完成姿態調整。d.采用250 t履帶吊將預埋段吊至預埋鋼板上，采用全站儀測量，根據偏差微調預埋段上下端口，調整到位后，將下端口與預埋鋼板進行焊接固定。

2.1.2 T1～T4，H1～H3節段吊裝

預埋段吊裝完成后，澆筑塔腳混凝土，再依次吊裝T1～T4，H1～H3節段，共26節。最重節段H2為111 t，最輕節段H3為35 t。

T1～T4節段吊裝時首先利用卸車吊耳將節段放在地面上，然后利用吊裝吊耳直接起吊同時進行姿態調整。在鋼絲繩與鋼板磨口位置加橡膠墊塊防止鋼絲繩磨損，在相應空箱位置增加豎向支撐防止局部變形。

2.2 T5～T14節段吊裝

T5～T14節段共19節，最重節段T5為151 t，最輕節段T7為70 t。

受鋼塔制作場地120 t龍門吊能力限制，T5節段制作時分為兩個小節段。在右幅箱梁現澆支架合龍前，用運輸車將T5小節段分次運至現場，利用250 t履帶吊在纜索吊下方的平臺上進行拼裝，拼裝完成后采用纜索吊吊裝，吊裝之前將纜索吊吊具的配重去掉以保證具有足夠的起吊能力。

該項工程工期緊、任務重，為加快施工進度，塔梁同步施工，導致鋼塔節段運輸通道封閉，在T5節段吊裝完成后，采用一臺600 t履帶吊配合施工。T6～T14節段用運輸車運至600 t履帶吊側面，利用600 t履帶吊進行翻身后焊接操作平臺，然后將鋼塔節段吊至中央分隔帶內，再用纜索吊吊裝。

2.2.1 纜索吊系統

受施工現場既有運煤鐵路、輸油管線及其他條件限制，纜索吊跨徑組合設計為255 m(邊跨)+120 m(中跨)+255 m(邊跨)，設左右幅兩組起吊系統，單索道起重能力65 t，雙索道抬吊130 t，每組工作索道吊裝重量5 t。

纜索吊系統包括纜索體系、錨固體系和塔柱體系等。塔柱采用液壓自升、自卸結構模式，塔柱高約128 m，塔柱基礎位于12 m寬中央分隔帶內，采用樁基礎+混凝土承臺結構，主索錨碇、纜風索錨碇均采用重力式混凝土漿砌片石組合結構，主索及跑車采用塔柱頂部施工平臺進行吊裝。

2.2.2 德馬格CC2800-1型600 t履帶吊

斜拉橋右幅箱梁支架外側邊緣至橋中軸線距離約為35 m，最重節段T10為127 t。采用德馬格CC2800-1型600 t履帶吊配合施工，當工作半徑為42 m、配重為300 t時，可以吊重140 t，滿足施工要求。

2.3 操作平臺設置

1)為方便鋼塔節段現場調整及焊接，在鋼塔節段對接環口下方500 mm焊接操作平臺，平臺采用鋼板網和角鋼焊接而成。

2)平臺吊裝:鋼塔節段起吊前，首先在鋼塔外表面焊接橫梁，然后將已經做好的鋼板網采用螺栓或直接焊接固定在橫梁上。當平臺與鋼管支架干涉時，直接局部打斷。

2.4 匹配裝置

1)為保證鋼塔節段吊裝精度，在上下兩節段連接處設置形狀匹配裝置，見圖2。

圖2 匹配裝置構造圖（單位：mm）

2)節段定位:鋼塔節段起吊至預定吊裝位置后，利用手拉葫蘆、千斤頂等工具將鋼塔初步定位，使匹配裝置插口進入槽口，然后緩慢下降吊裝系統，再利用鋼塔外側拉桿系統進行臨時錨固定位。

3 鋼塔自重受力分析及支護

鋼塔采用逐段吊裝形式進行拼裝，施工中根據監控單位提供的監控報告，調整鋼塔線形。依據鋼塔各節段自重及風荷載作用下變形計算，確定采用鋼管型鋼支架支護方案。

3.1 鋼塔自重受力分析

根據鋼塔構造采用等厚度板單元建模計算，鋼塔受力狀態考慮了自重荷載、工作風荷載和極限風荷載。

由計算可知，T10節段為最大縱橋向位移控制節段，理論最大縱向位移值為73.3 mm;T13節段為最大豎向位移控制節段，理論最大豎向位移值為135.7 mm;鋼塔節段合龍前，風荷載作用產生橫橋向位移控制節段為T13節段。

3.2 鋼塔支護

根據鋼塔自重變形情況，T1～T3節段吊裝時設置外支架，橫梁H1～H3吊裝時設置下橫梁支架;T9，T10節段縱向變形較大，設置兩道主動橫撐;T11～T14節段豎向變形較大，設置內支架豎向支撐。鋼塔支護體系見圖3。

圖3 鋼塔支護體系立面布置圖

鋼塔內外支架均采用鋼管、型鋼相結合的結構。鋼塔外支架在承臺范圍以外采用12.6 m×11.6 m×1.0 m擴大基礎，然后設置鋼管型鋼支架，外支架鋼管縱橋向間距4.8 m，5.0 m，橫橋向間距4.5 m，共計8排24根鋼管立柱。內支架主要依靠承臺、系梁及鋼塔橫梁作為基礎，然后設置鋼管型鋼支架，內支架鋼管縱橋向間距8.0 m，橫橋向間距4.5 m，共計7排14根鋼管立柱。

支架擴大基礎采用C25鋼筋混凝土結構，鋼管立柱采用φ820，φ630 鋼管，φ273，φ630 鋼管作為平聯、斜撐，2［32 作為斜撐型鋼，承重梁采用2H588和2I45型鋼。

4 結語

通過該斜拉橋圓環鋼塔的施工，不但了解了250 t履帶吊和600 t履帶吊的吊裝工況，同時在自頂升纜索吊系統的設計、施工方面積累了寶貴經驗，為今后類似工程的大型吊裝、鋼結構施工提供了有效借鑒。

［1］GB/T 3811-2008，起重機設計規范［S］.

［2］GB 5976-1986，鋼絲繩夾［S］.

［3］GB 8918-2006，重要用途鋼絲繩［S］.

［4］黎桂英，何悅勝，陶亞秋，等.最新五金手冊(修訂版)［M］.廣州:廣東科技出版社，2001.

［5］楊文淵.起重吊裝常用數據手冊［M］.北京:人民交通出版社，2001.