山區大跨度載重索橋施工關鍵技術

范 道 林, 余 文 華

(中國水利水電第七工程局有限公司 第一分局，四川 彭山 620860)

1 工程概況

楊房溝水電站右岸場內公路工程上游臨時索橋為一座單車道索橋，分別連接雅礱江左岸上游低線道路與右岸低線道路，是施工期間壩址上游左、右岸場內交通公路連接的主要通道。該臨時橋凈跨250 m，載重60 t，承重鋼索為112根6×37+FC、直徑50 mm，屬國內大跨度索道橋。筆者介紹了該橋施工采用的關鍵技術。

2 主要技術特點及難點

(1)兩岸地形陡峭，右岸地形坡度在70°以上且無工作面，左岸地形坡度在50°以上，但修建施工便道能夠到達橋址；

(2)錨索孔區域為變質粉砂巖，鉆孔時出現塌孔，成孔率較低；

(3)主索過江困難，張拉無場地；矢量調整受溫度、風力影響較大；

(4)橫梁35根，為水上懸空安裝，單根長16 m，重1.6 t，安裝難度大，安全風險極高。

3 大跨度載重索橋施工關鍵技術

3.1 軸索設計及采用的施工工藝

通過對過江軸索現場施工環境、左右岸巖體情況、鋼絲繩選型及后期用途4個方面進行研究，對過江軸索的設計參數及對施工工藝性能的影響因素進行了一系列的比對和分析，了解了各類因素對過江軸索后續運行的影響。其中，8 t過江軸索鋼絲繩的選型是過江軸索系統最基本的組成成分，直接影響過江軸索后續的運行安全，通過分析，主承載索選用φ42(6×37+1，破斷拉力為1 230 kN)合成纖維鋼絲繩，牽引索φ23(6×19+1，281.5 kN)合成纖維鋼絲繩，起重索為φ21.5(6×19+1，271.5 kN)合成纖維鋼絲繩綜合性能最好。鑒于施工環境、左右岸巖體情況是制約纜索能否過江及錨固段質量的最主要因素，對纜索吊是否能成功架設具有直接影響。通過力學分析計算，最終鋼索過江采用“套換牽引法”(因汛期河水較急，渡船無法過江)是最安全的工藝。通過對左右岸巖體進行勘查，從安全和費用出發進行分析，左右岸不宜采用錨筋樁、錨墩錨固連接纜索，錨固采用L=30 m、45°、孔徑為70 mm錨索孔穿φ42合成纖維鋼絲進行注漿(水灰比為1∶0.45)用以提高錨固端的安全系數。

纜索吊在現代橋梁建設中被較多地采用，結合該工程的實際特點及纜索吊特征(起重能力和適應性強，總體結構簡單、施工快速、周期短，基本不受氣候和地形限制)，利用左右岸的錨固端，采用繩卡將主索與錨固端錨索相連接，起重索通過牽引卷揚機牽引，起重卷揚機和安裝卷揚機同時放線，將起重繩牽引至右岸。利用承重索的預留繩頭，采用繩夾將承重索連接在承重錨固端上。考慮到后期的橋臺混凝土澆筑、橫梁的吊裝，將纜索吊設置在索橋軸線正上方高程2 070 m的位置，以保證纜索吊后續運行過程中不會對主索造成影響。

通過采用該系統，改變了橋臺傳統混凝土澆筑的“泵送”入倉方式，縮短了主索過江的工期，增大了橫梁安裝的安全系數，使左右岸通用材料的倒運更為便利且大大降低了成本。

3.2 所采用的錨索成孔關鍵技術

由于錨索施工部位為強風化三疊系上統新都橋組變質粉砂巖錯動帶下盤，為Ⅳ級偏弱圍巖，巖石呈碎塊及碎屑狀，延伸深度較長(30 m以上)，在進行試驗孔施工過程中塌孔卡鉆情況嚴重，無法正常鉆進施工。而采用單孔固結灌漿的方式進行后續鉆進施工因其每鉆進約2 m需進行一次固結灌漿、等強、掃孔、再次鉆進等工序，進度較緩慢。

采用單純跟管鉆工藝鉆孔的試驗結果表明：其能解決進度較慢問題；但存在拔管塌孔現象，導致無法下索的情況出現。經研究討論后決定采用跟管鉆進成孔下索后，采用邊拔管、邊注漿的工藝施工，采用該工藝后，所有問題迎刃而解。針對變質粉砂巖進行錨索施工時，采用該工藝工法，順利地完成施工，對今后類似工程能起到較好的指導作用：采用套偏心鉆具、跟管鉆進，調整鉆孔孔徑為168 mm，鉆孔下索后，采用拔管器具拔出跟管。

鉆進采用ZSY-40型錨固鉆機，該鉆機的特點是扭矩及頂升壓力大，鉆具配套適應性強，成孔深且質量高。配套鉆具為跟管鉆進的沖擊器和偏心鉆頭，沖擊器以中低壓空氣為動力。鉆具組成：φ168套管(長度為1.5 m標準節，采用絲扣聯接)、管鉗、管靴、沖擊器、偏心鉆頭、φ68空心鉆桿、拔管器。

由于巖體質量較差，采用跟管鉆進技術解決了成孔困難的難題；同時，通過“邊拔管邊注漿工藝”，提高了下索成功率，縮短了施工工期。

3.3 主索過江及矢度調整關鍵技術

為充分利用安裝完成的過江軸索，通過對多主索跨江的跨度(大于250 m)、主索自重、軸索定點起吊(無法上下移動)、施工安全等各種影響因素進行綜合分析后認為：需以索橋軸線為對稱中心，在上、下游車行道中部索鞍之間架設一條寬度為2 m的簡易承重纜索架，主要用于承載主索過河時主索的自重，防止主索墜入河中并減小軸索卷楊機索引力；在左岸錨板平臺上游安裝一臺2 t卷揚機用于主索過河后主索安裝位置的上下游調整(利用導向滑輪)；采用導向滑輪及2 t卷揚機將已過江的主索移至下游或上游張拉(主索從下游側穩定索往下游側車行道中部按序逐一張拉完成)。

待橋面主索全部張拉完成后，再進行主索矢度的統一調整。為便于主索調整及儀器測量觀測，調整時間選在氣溫較恒定、風速較小的時段進行(根據當地氣候及溫度，矢度調整時間為7∶30～10∶00)。主索矢度調整時利用扳手擰調節器兩端的左、右旋螺母，將其調整至空索狀況下的設計矢度值并使每根主索保持自由狀態，調整完成后，使所有橋面的主索橫斷面處于對稱水平狀態，完成初步調整工作；待初步調整完成24 h后再根據設計矢度用初步調整的方法進行2次調整以使其達到設計值，且所有橋面主索橫斷面處于對稱水平狀態，至此，橋面主索安裝完畢，空纜單根索的矢度為2.048 m。

通過纜索吊、簡易的貓道及2 t卷揚機便利、快速、安全地完成了主索過江、張拉工作，以最小的投入獲得最大的功效，同時保證了主索施工質量與施工功效。

3.4 橫梁高空安裝采用的施工工藝

(1)橫梁的垂直運輸。

焊接完成的橫梁自重約1.6 t，安裝高差較大，而左岸場地有限(無法采用吊車安裝)。從安全角度考慮，橋面鋼橫梁安裝時利用定點軸索，用吊裝鋼絲繩將橫梁對稱固定后垂直起吊至橋臺索鞍處，按設計圖紙中的主索位置將其對位后將銷軸及液筒安裝好，拆除吊裝用的鋼絲繩后重復其工序，直至完成全部鋼橫梁的吊裝工作。

(2)橫梁高空安裝工藝的研究。

待鋼橫梁吊裝完成后，利用牽引走線配合導向滑輪掛住鋼梁兩端、將鋼橫梁逐一拖拉到位，完成鋼橫梁的安裝工作，大大減少了安全風險。

通過對現場橫梁安裝工藝的實施及分析，進一步了解了軸索的用途，同時與吊車安裝橫梁相比其具有的優勢顯而易見，不僅縮短了安裝時間，還可以保證施工過程中的安全，節省了大量的勞動力資源，具有顯著的經濟效益。

4 結 語

臨時索橋工程通過采用以上技術方法，有效地解決了影響工程安全、質量及進度的難題，既確保了上游臨時橋的施工質量，也保證了索橋工程的順利進行，降低了施工成本，同時還加快了現場施工進度，經濟社會效益顯著。該研究成果可為類似工程提供有益的借鑒，應用潛力很大。