斜拉橋“鉆石型”索塔主動橫撐施工工藝

鄭 川， 段 天 桂

(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 概 述

隨著現代橋梁技術的快速發展，斜拉橋的應用日益廣泛。在斜拉橋施工過程中，隨著索塔高度的增加，塔柱自重將對結構安全性及穩定性產生影響，因此，選擇合適位置設置主動橫撐并施加預頂力可以有效控制橋塔施工過程中的受力情況[1]。

韓灘雙島雙塔斜拉橋主橋索塔呈“鉆石型”，總高度為137.5 m。中塔柱內傾角為77.593°，索塔共設置4組水平支撐，中塔柱范圍設置3組，上塔柱設置1組，每組順橋向布置2道(間距4.4 m)[2]。筆者結合該橋實際情況，介紹了所采用的主動橫撐施工工藝。

2 施工方案

2.1 施工流程

施工流程見圖1。

2.2 安裝前進行的工作

(1)施工準備。主塔橫撐施工前，應嚴格按項目部相關文件要求對工區、作業隊以及相關施工人員進行技術交底，使其明白各自該干什么、該怎么干以及完成的標準等。

(2)埋設預埋件。主塔橫撐隨塔柱各節段施工進度逐步安裝，第一組橫撐于主塔第3層(中塔柱)澆筑時預埋埋件，第二組橫撐于中塔柱第6層(中塔柱)澆筑時預埋埋件，第三組橫撐于中塔柱第9層(中塔柱)澆筑時預埋埋件，第四組橫撐于主塔第17層(上塔柱)澆筑時預埋埋件[3]，預埋件布置情況見圖2。

(3)橫撐支架。主塔橫撐支架采用I56b工字鋼作為牛腿，與水平面呈45°，通過與塔柱預埋鋼板4焊接連成整體，焊腳尺寸為10 mm。

橫撐支架頂部平面切口呈水平狀，其上設置切口封面鋼板(δ=20 mm)。支架分配梁采用I28b工字鋼，長3.5 m，在分配梁上提前標識出橫撐安裝位置[4]。

橫撐支架利用現場5t卷揚機進行安裝，第一、二、三組橫撐支架安裝時，首先將卷揚機固定于主塔下橫梁豎向墊石預埋鋼筋處，然后在橫梁與塔壁轉角處安裝固定第1個導輪，再用兩根鋼絲繩通過爬模埋件掛座吊裝第2個導輪，卷揚機鋼絲繩通過2個導輪將支架材料反拉吊掛于設計部位，最后通過手拉葫蘆微調并將支架焊接在預埋鋼板上完成支架的安裝。第四組支架安裝時，卷揚機固定于上橫梁處(圖3)，其余步驟與上述一致。

圖1 施工流程圖

圖2 主塔橫撐預埋件布置圖

圖3 橫撐支架吊裝大樣圖

(4)工作平臺。當橫撐牛腿支架于設計部位焊接、安裝完成后，進行橫撐工作平臺的施工。工作平臺寬度為835 mm(橫橋向)，長3.5 m(順橋向)，采用I28b工字鋼作為主梁，順橋向共設置3道。主梁一端與塔柱預埋鋼板3及3`焊接，另一端與橫撐支架分配梁焊接。

工作平臺上設置Φ20@150 mm鋼筋作為縱向聯系，采用δ=10 mm鋼板作為平臺面板。

(5)橫撐材料加工。主橋索塔采用Q345鋼材，Φ1 020×16 mm螺旋鋼管作為第一、二組橫撐，采用Q235鋼材，Φ820×16 mm螺旋鋼管作為第三、四組橫撐。第一組橫撐長32.4 m、第二組橫撐長24.5 m、第三組橫撐長16.6 m、第四組橫撐長8.2 m，橫撐接長采用坡口對接焊接。

每道橫撐兩端內部距端頭30 cm范圍內設置“井”字型內撐加強鋼板，鋼板厚度16 mm。橫撐兩端管口處設置封面鋼板，鋼板厚度為20 mm。

2.3 重難點及控制措施

2.3.1 橫撐吊裝

待橫撐材料加工完成后，利用現場塔吊進行橫撐吊裝。橫撐吊裝采用雙機抬吊法，并應在正式吊裝前進行試吊，吊離地面10 cm，檢查橫撐吊鉤固定情況及塔吊制動性能，確認合格、安全后方可繼續起吊。在距橫撐端頭8 m處各設置一個吊點。因考慮塔吊臂長及吊繩影響，橫撐采用斜交起吊，與設計橫撐線型最小角度約6°(以靠近C7022塔吊側為基準點，橫撐向外側偏移)。

在試吊合格后，兩臺塔吊將斜交的橫撐緩緩吊起，待吊至橫撐設計高度后，首先將橫撐施力端(C7022側)安放于設計位置(此時另一端由塔吊持續吊于支架外側)，通過手拉葫蘆將施力端進行臨時固定后，另一端橫撐通過塔吊緩緩牽引至牛腿支架上，并通過提前掛在牛腿支架上的手拉葫蘆進行滑移(此時兩臺塔吊均不松鉤)，直至拉到設計位置并固定，最后對橫撐兩側進行精調，使之完全安裝于設計部位。最后對橫撐固定側進行焊接固定，完成橫撐吊裝。按照上述流程繼續吊裝同組第二道橫撐(圖4、5)。

圖4 橫撐吊裝步驟圖(一)

圖5 橫撐吊裝步驟圖(二)

為保證結構的整體穩定性，在同組兩道橫撐之間設置Φ480×10 mm鋼管水平聯系。

第一組橫撐共設置三道水平聯系，間距8 m，沿橫撐跨中對稱布置。

第二組橫撐共設置兩道水平聯系，間距8 m，沿橫撐跨中對稱布置。

第三組橫撐于跨中設置一道水平聯系。

第四組橫撐因其長度約為8 m，故無需設置。

2.3.2 預頂力施工

(1)千斤頂安裝。千斤頂的型號根據監控單位提供的主塔各組橫撐初始起頂力、現有設備情況綜合考慮，選用250 t千斤頂。

每道橫撐各設置一臺千斤頂，在塔柱預埋鋼板2及千斤頂之間增設三角狀調平鋼楔塊，以保證千斤頂尾部完全受力。千斤頂安裝時需保證千斤頂圓心與橫撐鋼管圓心處于同一水平軸線上。

(2)分級施加起頂力。根據監控單位提供的主塔橫撐初始起頂力(表1)，按40%、70%、100%分三級施加，每級持荷時間為3～5 min，同時需對頂點的位移及塔底截面應力進行監測并做好記錄[5]。

表1 施工過程中各橫撐最大壓力表

(3)安裝型鋼支撐及拆除千斤頂。初始起頂力施加并持荷完成后，安裝連接工字鋼支撐。工字鋼支撐采用現場I20b工字鋼加工制作，橫撐每端設置4道，沿橫撐鋼管管壁均勻布置，通過與塔柱預埋鋼板2及橫撐管口封面鋼板1焊接，形成支撐體系，同時拆除千斤頂。

2.4 橫撐拆除

主塔施工完成后，按第四、三、二、一組橫撐的順序從上至下拆除橫撐、平臺及支架，同組橫撐兩側同時進行拆除，嚴禁兩組橫撐同時拆除。

拆除作業時，利用塔吊固定橫撐吊耳，首先拆除橫撐水平聯系，再拆除兩端型鋼支撐，然后再拆除工作平臺及支架分配梁，最后拆除支架牛腿。拆除過程中，所有材料均需緩慢起吊并下落至地面指定位置，并由專人指揮，嚴禁從高處直接往下扔出。

3 結 語

近年來，斜拉橋在我國橋梁施工中得到了廣泛應用，而主動橫撐在高聳結構的索塔中必不可少。因此，在主動橫撐施工中，需要制定合理的施工工藝以確保橫撐的施工質量。目前，我國斜拉橋索塔主動橫撐技術研究還處于一種較落后的狀態，因此需要在施工過程中不斷學習、借鑒，同時要勇于創新，研究出更新更合理的施工工藝，為斜拉橋的發展做出貢獻。