大噸位牽索式前支點掛籃高空拼裝技術

楊金龍 孫琦 李文杰

摘 要：赤石特大橋為四塔雙索面預應力混凝土斜拉橋，其主梁施工采用前支點牽索式掛籃懸臂施工工藝，掛籃自重達280噸，設計承載力為750噸，且安裝高度距離地面高達200m，由于受塔吊起重性能的限制，掛籃安裝的部分構件不能直接安裝到位，需在0號塊支架上進行平移。文章以該工程實例為背景介紹大噸位牽索式前支點掛籃在無直接的垂直運輸設備情況下的拼裝技術。

關鍵詞：斜拉橋；大噸位前支點掛籃；高空；平移安裝技術

1 工程概況

赤石特大橋主跨結構為165m+3×380m+165m四塔預應力混凝土斜拉橋，其跨徑在目前同類型橋梁中列世界第一。主橋位于湖南省郴州市宜章縣赤石鎮下歐村、漁溪村之間的河流階地及河漫灘上，隸屬山區特大型橋梁施工，施工環境及條件惡劣。主梁采用單箱四室箱型斷面，主梁中心高3.2m，箱梁頂寬27.5m，風嘴部分寬度為2×0.25m，橋面設置2%的雙向橫坡，主梁沿縱橋向設置2.5%的縱坡，梁段劃分為8m、6m、4m三種長度，除主梁0號塊26m在橫梁頂面及支架上現澆，其余梁段均采用前支點掛籃懸澆施工工藝，1號梁段單側澆筑混凝土290方，標準梁段澆筑混凝土220方，主梁標準梁段三維結構如圖1。

圖1 主梁標準梁段三維結構圖

2 掛籃總體構造、設計特點及制造要求

2.1 設計概要

本掛籃為大型前支點掛籃，設計承載混凝土重量754噸。設計將其安全與可靠放在首要位置，承載平臺，牽引系統，錨固系統均給予了充分的安全儲備，同時設計中充分考慮了高空風荷載作用下掛籃的整體抗風穩定性要求。

掛籃設計承載平臺剛度大，并在適當位置配置錨桿，以減少箱梁縱橫向變形及“錯臺”量；長大構件分段制作滿足運輸及現場拼裝的要求；滿足澆筑、移動及調整等使用功能的要求，適用于主橋主梁8m、6m、4m節段澆筑。

2.2 總體構造

掛籃由承載平臺、牽引系統、行走系統、定位系統、錨固系統、模板系統、操作平臺及預埋系統等組成，掛籃總體結構如圖2。

圖2 掛籃總體構造圖

2.3 設計特點

本掛籃懸澆最大節段長度8m，橋面寬28m，最大懸澆節段重量大754t，其設計具有如下特點：

（1）掛籃整體剛度好，滿足了抗傾、抗風穩定性要求。掛籃的主要組成部分承載平臺為平面剛結構，構造簡單，受力明確，安裝方便。在保證平臺剛度和強度的前提下，盡量減輕平臺的質量。掛籃結構及部件采用拼裝式，可重復利用[1]。

（2）模板系統主要由底模、側模等組成。全部采用大模板結構，提高混凝土外觀質量，同時有效的控制橋形，縮短施工周期。

2.4 制造要求

結合本橋施工特點，大橋位于山區鄉村，進場條件受限制，且主梁距離地面高度180m，現場安裝時只能利用主塔施工起吊設備塔吊吊裝，單塔起重設備為一臺川建C7022、一臺波坦MC230，最大起重量分別為16t、10t。為確保掛籃能夠順利運輸及安裝，在完成掛籃承載平臺受力分析確定出主縱梁、橫梁以及次縱梁的結構形式后，采取在工廠分段制作的方式，拼裝接頭采用高強度螺栓進行連接，分段制作主要考慮為運輸的方便以及安裝現場設備的吊重能力，制作單件重量不超過12t（主縱梁1單件重為12.909t，實際加工時預留接頭現場焊接，單件重最重為11.3t）。

3 掛籃安裝平臺

為確保掛籃安裝有安全操作施工平臺，在橫梁兩側安裝0號塊施工三角支架，該支架同時做0號塊懸臂段混凝土澆筑承重支架。支架主要由型鋼焊接而成，單側布置10片支架，支架間焊接平聯及風撐，增強支架的整體穩定性，支架頂面鋪設分配梁及花紋鋼板，外側臨邊位置焊接1.5m高護欄，形成封閉施工平臺，不發生高空落物，確保施工操作平臺安全可靠。

4 掛籃安裝

4.1 掛籃安裝總體思路確定

常規前支點掛籃安裝施工方法主要采用：支架拼裝、地面拼裝后整體提升兩種施工方法，本項目受施工條件限制，8號墩山體原地面無拼裝平臺，同時采用整體提升施工，需要在橋面加工大型懸挑支架，拆除頂面0號塊懸澆施工支架等，綜合以上因素考慮采用支架拼裝施工方案。

根據掛籃制造單件重量不超過12t以及現場起重設備性能綜合考慮，掛籃安裝時采用塔吊提升安裝，除主縱梁1單件重量超出波坦MC230起吊范圍，其它單件均可直接起吊，為解決起吊問題，在支架頂面設計主縱梁橫移及縱移小車，先利用C7022塔吊將單側主縱梁1吊至橫移小車上，沿橫橋向移動至設計軸線上固定，再依次吊裝前橫梁及C7022塔吊側主縱梁1至縱移小車上，利用10t手拉葫蘆在0號塊支架頂面將主縱梁與前橫梁組合件整體移動至設計位置，最后利用塔吊按照設計圖紙依次吊裝掛籃各構件，利用高強螺栓連接成整體。主縱梁5受0號塊懸澆長度及支架長度影響不能安裝，在澆筑0號塊前將主縱梁5吊裝至支架頂面，待1號塊澆筑完成掛籃前移4m后再安裝主縱梁5。

4.2 主縱梁1平移、縱移裝置的設計

主縱梁1橫向移動裝置采用工25工字鋼制作橫移小車，小車底部安裝四臺由NJ2312M型軸承制作的滾輪，以減小橫向移動過程中的摩擦力，小車橫向移動過程中由于沒有承重結構，所以在垂直承重三角架方向安裝兩根HN700×300型鋼作為小車橫向移動的軌道，小車橫移采用3t手拉葫蘆即可完成，以此即可實現主縱梁1的橫向移動。

主縱梁1的縱向平移待整個主縱梁1和前橫梁安裝完成后進行，縱向移動托架采用橫向移動軌道的兩根HN700×300型鋼制作，型鋼間設置平聯增強縱向移動托架的剛度及穩定性，縱向移動托架底部安裝12臺由NJ2312M型軸承制作的滾輪以減小移動過程中的摩擦力，縱向平移采用4臺5t的手拉葫蘆完成，以此即可實現對主縱梁1的縱向移動，從而完成對主縱梁1的定位。橫向、縱向平移托架的設計見圖3。

圖3 主縱梁1橫移、縱移小車圖

4.3 主縱梁1與前橫梁安裝

主梁0號塊支架安裝完，焊縫探傷合格預壓結束后進行掛籃安裝工作。掛籃安裝前測量放樣主縱梁縱移軌道頂面標高以及主縱梁中軸線，在0號塊支架頂面安裝主縱梁縱移軌道，調整軌道標高處于水平，確保主縱梁前移過程中受力均勻，待準備工作完成后，進行主縱梁縱移、橫移小車的安裝，安裝完成后開始進行掛籃的吊裝施工。下面以赤石特大橋主7號墩后退方向側掛籃安裝為例進行說明，其它部位安裝方法基本相同。

主縱梁1與前橫梁安裝施工流程（見圖4）：（1）第1步。檢查塔吊起重設備確保安全起吊，利用川建C7022塔吊起吊左側主縱梁1至橫移小車上。（2）第2步。安裝三臺手拉葫蘆將主縱梁1移動至左側設計軸線位置后型鋼焊接固定，與縱移小車固定。其中兩臺手拉葫蘆向前拖移，一臺手拉葫蘆做保險，控制手拉葫蘆移動速度。（3）第3步。利用川建C7022塔吊起吊右側主縱梁1至縱移小車頂面，利用10t千斤頂微調至設計軸線位置，型鋼焊接固定右側主縱梁1。（4）第4步。塔吊分別起吊前橫梁至安裝位置，吊裝時從一側依次安裝到位，安裝時前橫梁底部支墊鋼管與0號塊支架固定，待前橫梁安裝完成后測量檢測前橫梁、主縱梁1軸線及標高是否滿足設計要求，不滿足要求利用10t千斤頂進行微調至設計位置，焊接主縱梁1與前橫梁連接位置的焊接接頭。（5）第5步。依次拆除前橫梁底部鋼管支撐，將前橫梁、主縱梁1與縱移型鋼進行焊接固定形成整體。（6）第6步。在主縱梁縱移托架前安裝4臺10t手拉葫蘆，后側安裝2臺10t手拉葫蘆，進行主縱梁、前橫梁整體前移至設計位置，利用型鋼將主縱梁、前橫梁與0號塊支架焊接固定，至此完成主縱梁、前橫梁的安裝工作。

4.4 主縱梁2～4、中橫梁、后橫梁、聯系梁安裝

主縱梁1與前橫梁移動至設計位置固定完成后，利用塔吊依次吊裝主縱梁2→中橫梁（包含次縱梁1安裝）→主縱梁3→后橫梁（包含次縱梁2、3安裝）→主縱梁4→聯系梁初安裝，具體安裝步驟見圖5，安裝過程中及時觀測安裝軸線及標高，底部支撐在0號塊支架頂面固定。

4.5 主縱梁5安裝

根據主梁懸澆段長度，主縱梁5安裝時無安裝空間，需要待主梁1號塊澆筑完成前移后進行安裝，為解決主縱梁5安裝問題，在澆筑0號塊懸臂段前將主縱梁5吊裝置至0號塊支架上，施工0號塊懸臂段時在主縱梁5安裝位置頂口預留PVC管吊裝孔，待具備安裝條件后利用手拉葫蘆將主縱梁5移動至設計位置進行安裝連接即可。

5 高強螺栓連接

5.1 高強螺栓安裝

高強螺栓采用M24，等級10.9S，出廠時應分別隨箱帶有扭矩系數和緊固軸力（預拉力）的檢驗報告。進場后根據不同部位，安裝不同型號高強螺栓。高強螺栓采用0-1000N·m的手動扭矩扳手進行擰緊，分初擰、終擰、復擰，根據高強螺栓的扭矩系數計算初擰扭矩為390N·m，終擰扭矩為780N·m，復擰扭矩等于終擰扭矩，高強螺栓扭緊均在1天內完成。高強螺栓擰緊順序為從中間向四周進行，為了防止漏擰采用石筆作記號來檢查，并由技術人員跟蹤檢查。

5.2 高強螺栓連接檢查及防護

（1）高強螺栓連接終擰結束后，用0.3～0.5kg的小錘逐個敲檢，且應進行扭矩抽檢，欠擰或漏擰者應及時補擰，超擰者應予更換。

高強螺栓檢查利用手動扭矩扳手將以安裝螺栓的螺母回轉30-50度，然后將扭矩扳手上的扭矩值調為終擰扭矩，看該螺栓再次扭回原位時是否達到終擰扭矩值，該扭矩與檢查扭矩的偏差應在檢查扭矩的10%以內。

（2）螺栓連接完畢后，應及時對板間、螺栓頭、螺母、墊圈等處用油性膩子封閉，防止雨水及其他雜物進入影響連接板面的受力。

（3）及時將高強螺栓連接板面全部涂刷防銹漆，防止高強螺栓銹蝕影響強度及受力[2]。

6 掛籃安裝注意事項

掛籃首次安裝精度的控制直接影響后續懸澆施工時預埋件位置及掛索坐標，施工過程中需要嚴格控制各環節施工細節，主要體現在以下幾個方面：

（1）嚴格控制掛籃行走標高，在行走過程中保持一致，確保行走過程中安全，位置準確。（2）掛籃安裝主要起重設備為塔吊，安裝前嚴格檢查設備完好率，確保安全吊裝。（3）掛籃設計加工時考慮鋼結構變形及加工誤差，在主縱梁與橫梁連接位置設置現場焊縫，安裝過程中待結構尺寸滿足設計要求后再進行焊接連接。（4）掛籃連接部位采用摩擦板、高強螺栓緊固連接，施工過程中嚴格控制摩擦板連接面的打磨、噴砂處理程序，高強螺栓緊固采用初擰、終擰、復擰的施工工序，控制連接質量達到設計規范要求。（5）安裝過程中測量全過程檢查安裝軸線、標高，及時調整誤差。（6）吊裝過程中檢查吊裝編號防止出現混裝、錯裝現象。

7 結束語

文章通過對赤石大橋主7號墩主梁前支點大噸位牽索式掛籃高空安裝方案的介紹，旨在為類似工程提供施工經驗。掛籃安裝介紹的主要特點為：在掛籃安裝過程受施工場地限制，無法完成地面整體拼裝后整體起吊施工工藝，且安裝過程中無重大起重設備時的施工工藝。赤石特大橋按照以上方案，嚴格控制了掛籃的安裝質量，單幅掛籃安裝周期控制在15d，施工方便快捷，現場投入人力、設備較少，合理節約資源。目前赤石特大橋主7號墩掛籃已安裝完成，主梁0號塊懸臂段已澆筑完成，即將進入掛籃懸澆施工工序，經檢測掛籃安裝質量及尺寸滿足設計及施工要求。

參考文獻

[1]劉士林，梁智濤，侯金龍，等.斜拉橋[M].北京：人民交通出版社，2002.

[2]余定軍.斜拉橋大型掛籃整體吊裝施工技術[J].中國港灣建設，2007.

作者簡介：楊金龍（1979-），男，湖北荊門人，工作單位：中交二航局第五工程分公司，職務：項目總工，研究方向：橋梁施工。