淺析貴州烏江沙沱水電站溪溝橋扒桿吊溝底垂直起吊T梁吊裝方案要點

陳 雅

（中國水電十五局路橋公司，陜西 西安 710068）

1 工程概況

貴州沙沱水電站庫區路橋復建工程第一標段，位于銅仁市德江縣境內，當沙沱水電站蓄水之后，原德江庫區內的部分道路橋梁將被淹沒，為恢復此處交通，需對此段公路進行復建，復建工程出資方為華電烏江公司。路橋一標段主要工程內容就是將相距60余公里、烏江不同小支流和溝壑處的七座橋梁進行重建。

該段烏江沙沱水電站正常蓄水位為365 m，水庫建成后將淹沒365 m以下的部分公路及橋梁，為此對包括溪溝橋在內的7座中小型橋進行復建。其中溪溝橋上部結構為3跨25 m預應力混凝土簡支T梁，每跨5片，橋梁全長89 m，左岸引道在山坡上，引道走向與橋走向基本垂直，右岸引道順小溪河流向，與橋走向交角為65°。

該項目屬典型的山區路橋建設項目，山區縣級及縣級以下道橋建設模式通常是國家補助、地方籌款、村民集資等多種混合方式建設。按照安全性、服務性和地區特性的原則，針對山區特殊地形及地質復雜多變的情況，山區公路一般沒有強制執行“規范”和“標準”要求，而是從實際出發，遵循“少花錢多辦事”的原則，充分利用原有地形，避免高填深挖，盡量降低工程量，從而降低造價。山區低等級公路建成后只是基本保證通行，在安全性、寬度、坡度、轉彎半徑等指標上，縣級及以下山區公路往往是三級到等外級標準。

山區低等級公路橋梁在上世紀九十年代前大多是低跨度簡易石拱橋，隨著勞動力成本增加和橋梁建設水平的提高，目前山區公路橋梁大部分是裝配式簡支梁橋。和普通預制裝配式橋梁相比，山區公路橋梁在結構形式和施工方法上是一致的，但因為地形和交通的特點，山區橋梁施工有以下特點和難點：

（1）施工交通能力差。一是施工原材運輸比較困難，二是因為因寬度和轉彎半徑的限制，大中型施工機械難以到達工作面。

（2）施工場地狹窄，生產臨時設施、施工便道等布置困難。

（3）山區公路橋梁最大的難點是梁場布置及吊裝方案。因路面寬度及轉彎半徑的影響，多橋梁施工時梁場不能集中預制，只能是一座橋設一梁場。因橋梁兩岸往往是懸崖峭壁，梁場布置很不容易，場平及運梁道路輔助工程量較大。一些橋梁因架橋機難以運輸到現場，架梁不得不采取人字扒桿吊吊裝方案。

2 山區公路橋梁施工原則

充分研究環境和地形特點，在保證安全的前提下，施工方案選擇應將適用性、經濟性進行有機地結合，靈活修建施工便道、作業平臺和其他臨時設施，最大限度地發揮機械功效，合理地安排材料機械和勞動力計劃，有序組織施工。

3 針對施工的難點及應對措施

溪溝橋由于引道轉彎半徑小及路面寬度窄，無法在引道上設置梁場，因此梁場的建設成為第一個難點。經過對現場場地的認真察看，初步決定將梁場布置在橋下干涸多年的河床上。

對于T梁的吊裝方案，剛開始考慮用兩臺50 t的吊車同時起吊安裝就位，但有以下幾個難點：（1）橋梁的1#、2#墩高度都是19 m，超過了吊車安全有效的工作范圍。如果堅持用吊車吊裝就必須降低橋下凈空，唯一的辦法就是填筑較高的吊車平臺，但墊高的吊車平臺高過梁場5 m～6 m，T梁無法運送到吊車平臺下。（2）兩臺50 t的吊車吊裝中跨是可行的，但邊跨受地形的限制，吊車無法靠近岸邊，安全風險很大。（3）從省道到溪溝橋的道路是鄉村級道路，用自卸車裝鋼筋條模擬50 t吊車的長度進行吊車進場試通行,發現有多處房屋需拆除才能通過，因此50 t吊車無法進場。綜合考慮施工的可行性與經濟性，否定了吊車安裝的方案。

鑒于T梁的重量較小，考慮過用人字扒桿吊從中跨下方垂直起吊T梁，T梁微傾斜穿過蓋梁，然后將T梁分別向兩個邊跨水平牽引安裝就位，最后再起吊安裝中跨。此方案至少要有3個扒桿才能完成，而現場只有2個扒桿，要實現此方案，就必須對邊跨一端的扒桿循環安拆，如果算上纜繩固定等，施工周期很長。

為加快施工進度，經過對安全可行性、經濟性等指標綜合比較分析，最終決定的方案是：對于邊跨T梁吊裝，將T梁穿過1#或2#橋墩第一道柱系梁，從邊跨垂直吊起安裝，中跨起吊方案同邊跨基本相同。

溪溝河兩岸是大量的天然裸巖，河岸坡比約為1∶1（見圖1）。坡腳靠近墩柱，如果在運梁平車穿過第一道柱系梁、到岸坡坡腳處開始提梁，后端安放在運梁平車上T梁梁頂就會觸碰到第二道系梁梁底而無法前移。為了保證T梁順利起吊，決定在不影響橋臺穩定性的前提下，在岸坡上挖一個運梁槽（見圖2陰影部分）。從橋臺基礎混凝土邊線大約0.5 m處按1∶0.15的坡比進行開挖，形成垂直高度13.8 m、內口寬度約為3 m的一個槽口，開挖出的石料填筑在河谷墊成一個運梁平臺。槽口底端距1#或2#橋墩約21 m（見圖3），這樣就可以保障T梁在不影響安全性前提下成功吊起。T梁安裝完后運梁槽口用C15的毛石混凝土回填，恢復原始地貌。

圖1 溪溝橋原始立面圖

圖2 溪溝橋吊裝開挖前立面圖

圖3 溪溝橋吊裝槽口開挖完成立面圖

4 施工準備

在需要位置以尺寸3 m×3 m×2.5 m澆筑纜風繩混凝土錨碇，并用Φ32的螺紋鋼預埋拉環；挖吊梁槽口，填筑運梁平臺；對需吊裝的梁板、蓋梁支座墊石、預埋件等逐項檢查，以確保梁體準確就位；對T梁進行全面檢查，各項技術指標合格后進行吊梁；起梁時當兩端同時起吊時，必須保證兩端同時受力，同步起吊；為防止梁體在起吊和移動過程中發生傾斜，在T梁兩端支撐部位設置支撐架，或用鋼絲繩將梁體與運梁平車捆綁在一起；準備25 t吊車一臺、100 t千斤頂2個、10 t手動葫蘆4個、門架1個；配備專職安全員和吊裝指揮員4名。

5 施工吊裝程序

5.1 總體吊裝程序

吊裝右岸邊跨—吊裝左岸邊跨—吊裝中跨。

5.2 邊跨吊4裝程序

扒桿就位—風纜繩固定—運梁平車運梁（圖4）—掛吊鉤起梁（圖5）—后端換鋼絲繩吊梁（圖6）—縱橫向準確落梁（圖 7）。

圖4 運梁平車運梁至橋臺、橋墩下

圖5 掛吊鉤起梁

圖6 后端換鋼絲繩吊梁

圖7 穿越橋臺蓋梁，落梁就位

現場實際施工圖見圖8、圖9。

圖8 平板車運梁至橋臺、橋墩下

圖9 從槽口起吊T梁

5.3 中跨吊裝程序

中跨吊裝方式與邊跨基本相同，而且更容易，兩個扒桿中間不用換起吊鋼絲繩，一次起吊安裝到位。

5.4 善后工作

為保證橋臺穩定，在邊跨吊裝完畢后，將開挖的吊梁槽口用C15毛石混凝土填筑起來。至此橋梁吊裝工作完畢。

6 扒桿吊穩定性驗算

6.1 結構受力分析

說明：扒桿吊穩定性驗算示意圖以安裝中梁為例,依據《路橋施工計算手冊》進行計算。

6.1.1 牽引繩的張拉力

式中：T1、T2為牽引繩的張拉力；P為預制梁重力的1/2+吊具重力+沖擊荷載；a、b為扒桿的有效高度；l為A、B扒桿間的距離（l=25 m）。

T梁體積為20.83 m3，T梁重力為G=20.83×25=520.75 kN；吊具重力（鋼絲繩、滑車組）：3.5 kN；P=520.75/2+3.5=263.88 kN。

a=15.26-1.7（梁高）-0.6（運梁車）=12.96 m；

b=15.26-1.7（梁高）-0.6（運梁車）=12.96m。

當預制梁端接近2#墩時（見圖11），T1牽引繩解下改系到梁的后端，T2牽引繩全部承受梁的荷載時：

式中：H為預制梁后控制繩拉力；l′為T2牽吊繩系在梁上吊點距扒桿吊中心的距離（0.8 m）。

經計算，T2=281.78 kN，H=16.6 kN。

圖10 縱向的“釣魚”架設示意圖（換吊繩前）

圖11 縱向的“釣魚”架設示意圖（換吊繩后）

6.1.2 纜風繩的拉力

式中：h1、h2為扒桿的高度，h1=h2=15.26 m；m、n 為纜風繩錨定點至扒桿的水平距離，m=n=25 m；

6.1.3 扒桿豎直軸向力

當 m、n 均大于 1，則：x=0 時，N1=P=263.88 kN；x=1 時，N2=P=263.88 kN。

6.1.4 起重滑車組繞出繩拉力

式中：f為單個滑輪的轉動阻力系數（查表得1.02）；Q為構件重力；n為滑輪組的工作繩數。

6.1.5 砼錨碇計算

采用3 m×3 m×2.5 m（（長×寬×深）的重力式錨碇,用錨碇的自重來平衡拉力，G=2.5×2.5×3×25=562.5 kN。

6.2 結構受力驗算

6.2.1 滑車組鋼絲繩驗算

鋼絲繩采用φ17.5。

鋼絲繩的允許拉力（安全荷載）：

式中：Sb為鋼絲繩破斷拉力；K1為安全載重系數（查表得5）；Pg為鋼絲繩破斷拉力總和；a為換算系數（查表得0.82）。

S=36.57 kN＞35.94 kN（滿足安全要求）

采用 8束鋼絲繩，36.57×8=292.56 kN＞T2=281.78 kN（滿足安全要求）。

6.2.2 纜風繩驗算

纜風繩采用φ28的鋼絲繩，纜風繩最大合力為122.92 kN，單個纜風繩拉力61.46 kN。

鋼絲繩的允許拉力(安全荷載)：

式中：Sb為鋼絲繩破斷拉力；K1為安全載重系數（查表得3.5）；Pg為鋼絲繩破斷拉力總和（查表得579.5 kN）；a為換算系數（查表得 0.82）。

經計算S=135.78 kN＞61.46 kN（滿足安全要求）。

6.2.3 傾覆穩定性驗算

M穩=Gb（G為錨碇自重，b錨碇寬度的一半），M傾=Tl（T為拉索拉力），KM=2.99≥1.4（滿足要求）。

7 結語

山區及特殊地形公路橋梁施工的關鍵是先要充分研究橋梁所處的環境和地形特點，靈活修建施工便道、作業平臺和其他臨時設施，將梁場規劃、橋梁運輸和橋梁架設作為最主要控制性因素，靈活選擇施工方案，最大限度地發揮機械功效，合理地安排材料機械，有序組織施工。溪溝橋利用扒桿吊溝底垂直起吊T梁的吊裝方案，有效的節省了人力、物力，為山區以及狹窄場地的橋梁架設施工提供了一個案例。