淺析雞鳴三省大橋主拱圈安全專項施工方案

謝 剛

（四川公路橋梁建設集團有限公司，四川 瀘州 646100）

2019年7月7日，雞鳴三省大橋主拱圈合攏。6個月后，雞鳴三省大橋正式建成通車，迅速成為推動四川、云南兩地旅游產業發展的支柱，帶動赤水河上游兩岸經濟產業的發展，助力烏蒙山區人民脫貧致富。

1 工程概述

雞鳴三省大橋項目起于四川省敘永縣水潦彝族鄉，止于云南省鎮雄縣坡頭鄉。雞鳴三省大橋位于云貴川交界處，跨越赤水河上方，河谷寬不足百米，橋位處于地勢險要、坡陡、高差大的位置，兩岸陡壁距河面約120m，河谷呈典型“U”狀。公路等級設計為山區二級公路，項目路線全長1 125.039m，雞鳴三省大橋全長286.42m，路基標準寬度為8.5m，雞鳴三省大橋增設人行道，橋面寬度為11.5m。工程橋型主體為跨180m的上承式鋼筋混凝土箱型拱橋，主拱圈采用懸鏈線無鉸拱，等高度單箱雙室鋼筋混凝土斷面，共劃分31個節段，拱腳1～2節段采用鋼管立柱支架現澆施工，3～15節段采用掛籃懸澆施工，16節段采用合攏吊架施工。雞鳴三省大橋現場實際布置如圖1所示。

圖1 雞鳴三省大橋現場實際布置圖

2 主拱圈安全專項施工方案

2.1 主拱圈1～2節段現澆支架施工

作為主拱圈的基礎，1～2節段的施工尤為關鍵，從施工準備、場地平整以及支架的安裝、澆筑、養護和拆除，至少需要3個月的時間。1～2節段的支撐采用6根Ф630×8mm鋼管分三排布置，橫橋向間距4.25m，橋軸線對稱，縱橋向以4.5m間距布置三排。主承重橫梁采用2I45b工字鋼，以砂桶作為卸載裝置。

2.1.1 支架搭設

支架搭設前必須確保混凝土硬化、場地平整，混凝土硬化厚度為20cm，采用標號C30混凝土。基礎混凝土平面尺寸為100cm×100cm，深度為100cm，基礎底必須位于整體性好的基巖上，表面破碎巖土需清理干凈。支架鋼管立柱采用Ф630×8mm鋼管法蘭盤連接，立柱長度需根據梁底標高和基頂標高計算確定。支架立柱焊接施工前,需檢查焊接坡口開啟情況，按照設計要求開設坡口。支架搭設或焊接時若遇到雨天或大風天氣，應停止焊接或設置切實可靠的防護措施，焊接縫隙不能出現咬邊、裂紋、焊瘤等缺陷。

2.1.2 支架預壓

由于支架本身具有非彈性變形的性質，需要在滿足支架承載能力的基礎上預壓處理支架，以此消除支架的非彈性變形。預壓前后需對支架進行檢查，并根據1～2節段總荷載的1.1倍設定壓重，根據觀測結果制定支架調整和加固措施。應以主拱圈底標高為控制標準，根據斷面結構布設點位并分別觀測點位，以便于記錄標高值和沉降情況。支架預壓卸載階段也要進行觀測，根據卸載后記錄的觀測值分析支架以及地基變形的情況，以此計算出非彈性值和彈性變形值，便于通過調整樁頂橫梁標高控制主拱圈底板的預拱高度。

2.1.3 模板施工與支架拆除

支架外側采用定型大鋼模，內側采用組合鋼模，安裝、測量并檢查完畢后，進行混凝土澆筑。當底腹板混凝土澆筑達到一定強度后，可以安裝內頂模，施工時可以同時澆筑混凝土并安裝壓模。

支架拆除應遵循由上而下、先搭后拆、后搭先拆的原則，不能立面拆架或上下同時進行拆架。作業前需檢查各工具是否牢固，以保證工作安全。如果在作業過程中發現混凝土影響結構安全質量的問題，應立即停止拆模，處理問題后再進行作業。拆除高處、復雜的結構模板，需要有切實可行的安全防護措施，保證模板拆除人員安全；多人操作時要嚴格按照工藝流程進行，注意團隊配合。

2.2 主拱圈3～15節段掛籃懸臂澆筑施工

掛籃是3～15節段拱圈懸澆的主要承重構件，采用適合拱圈特點的側桁式鋼結構掛籃，掛籃的掛鉤不僅是行走的承重構件，也是節段混凝土澆筑過程中的支撐構件。掛籃施工各工序時間見表1。

表1 掛籃施工各工序時間表

2.2.1 掛籃構造

掛籃主要由五大系統結構組成。（1）掛籃的桁架承重系統。由三角主桿和加強斜桿構成，各桿之間采用螺栓連接，掛鉤固結于側桁架的頂端，上下弦桿、斜桿的所有受力都傳至掛鉤，掛鉤由鋼板焊接為4肋箱形。（2）行走系統。其與側桁架相連，支承在拱箱頂面軌道鋼板的滑船上，為防止掛籃向下滑移或向前移動，在已澆筑的主拱圈節段上預埋牛腿、加工支墊鋼箱。行走時，通過千斤頂連續張拉下緣的精軋螺紋鋼移動。（3）支反力與止推系統。支墊在后橫梁上楔形鋼板組成后支座，作為澆筑混凝土時掛籃的反力支墊，通過底板預留孔與后橫梁的反力楔入鋼楔來限制掛籃滑動。（4）模板系統。由側模、內模、頂模、內壓模、外壓模、橫隔板專用鋼模和底模構成。（5）工作平臺與防護系統。需結合實際工程情況制定，本工程采用的是B型防護欄桿。

2.2.2 掛籃安裝及荷載試驗

現澆筑節段需在澆筑前，于拱圈頂板預埋掛籃行走所需的軌道錨筋和軌道鋼板、拱圈底板相應位置預埋止推預埋孔，再進行軌道放樣及安裝，并拼裝掛籃主桁前后桁架。其次，利用纜索吊裝至安裝位置，根據底板預留孔連接橫梁和斜撐，調整并確認系統狀況后，才可安裝底膜和吊籃。

掛籃安裝后需進行荷載試驗，根據掛籃受力性能和實際剛度參數，檢測掛籃關鍵部位的受力指標，消除掛籃的彈性變形。一般來說千斤頂加載法是荷載試驗的常用方法，但在本工程結構中無法真實反映掛籃的工作情況，因此，采用實物加載的方式進行測量，以25%、50%、75%、100%四個等級進行加載計算，加載完成后每1h測量一次，連續測量2h。當變形小于1mm時，可結束預壓，逐級卸載。

2.2.3 掛籃行走

調整完相應懸澆段的扣索索力后，便可以進行掛籃行走，此時，需注意當千斤頂行程快到位時，應及時將上緣精軋螺紋鋼擰緊，以防止掛籃下滑、千斤頂回油。下緣精軋螺紋鋼螺帽與墊板位于千斤頂尾部，繼續頂推千斤頂，反復循環至掛籃行走到位。掛籃行走應保證兩掛鉤速度一致，避免增加桁架內力，兩側位移偏差應小于3cm。此外，本工程施工過程中氣溫高、日照強、雨水多，掛籃的使用除了日常進行結構技術檢查外，也應做好定期的油漆維護。若涂層表面光澤大幅度降低，出現粗糙、風化、開裂等問題或部分構件出現大面積銹蝕，應及時進行維護。

2.3 主拱圈16合攏段施工

兩岸掛籃現澆節段施工完成后，便可拆除掛籃，準備進行合攏節段處理。需至少24h對主拱圈進行溫度及變形觀測，才能選擇出溫度穩定的合攏時段。根據計算和施工監測資料，對拱圈、扣索、錨索進行內力、偏位調整，以滿足設計要求。當焊接勁性骨架在設計溫度范圍且溫度穩定時，應按設計要求的標準時段澆筑合攏段混凝土，待其達到設計強度并且混凝土齡期大于96h后，才能按照設計逐級松開扣索，將扣索力轉換為拱圈內力，完成主拱圈施工作業。合攏前要注意調整拱圈的線性、索力和位置，保證合攏段兩端相對高差不大于10mm，軸向偏位不大于10mm。并在設置合攏段時，要使勁性骨架在設計溫度穩定時段鎖定，混凝土澆筑也需在標準時段達到初凝，確保無強度或低強度混凝土不會在升溫時開裂。

2.4 主拱圈扣錨系統

主拱圈施工扣錨系統由扣塔、錨錠、纜索吊裝系統以及扣、錨索組成。扣塔是支撐扣、錨索的塔架，是確保拱圈節段懸澆安全的重要組成部分。在扣塔設計中，需采用切實有效的措施，以保證拱圈施工過程中自身的穩定性和安全性。安裝最為關鍵的是扣塔第一段立柱，施工應按照設計圖紙放樣，并劃出塔腳鋼管邊緣線，保證安裝后塔腳不發生移位，再利用纜風索調整上接頭平面位置，使立柱處于鉛垂位置，待上、下游立柱均調整到位后，再進行吊豎、平聯，連接形成整體。

錨錠設計對應扣索的上、中、下三層分開布置，并且下層錨錠均采用沿錨錨錠。由于本工程橫跨四川和云南兩省，兩岸地層有所區別，采用的錨錠也不同。四川岸地層為粉質粘土層，主錨錠及扣錨錠均采用重力式錨錠。主錨錠中心距塔架中心間距119m，扣錨錠中心距塔架中心間距82m，錨錠埋置深度均大于5m。可以采用挖掘機開挖錨錠基坑，但在實際施工時，應盡量避免放坡開挖。云南岸錨錠采用巖錨索的錨固形式，上、下兩層巖錨索直接通過錨索連接器與塔架錨索相連接，中層巖錨索則通過工字鋼錨索轉換后再與塔架錨索連接。四川岸錨錠施工是正常的基坑開挖與混凝土澆筑施工流程，而云南岸錨錠施工需要進行巖錨鉆孔，并且鉆孔應采用干鉆，嚴禁采用水鉆，以保障錨索施工不會惡化巖體的地質性能，同時，也能保證巖土的粘結性。當鉆孔達到設計深度后，要穩定位置繼續1～3min，不能立即停鉆，避免孔底達不到設計孔徑。最后，檢驗完成錨孔方位、傾角與其他項目并合格后，才可以進行下一道工序。

扣、錨索的制作需要考慮牽引力的索撓度、固定端預留長度、頂壓器空間長度和千斤頂預留索長等多種因素。在扣掛階段，需用纜索吊裝系統提升扣索固定端至待安裝拱圈索導管處，利用人工將圓錨圈送入索導管并使圓錨圈露出錨板，再用壓板使鋼絞線鎖頭緊貼在圓錨圈上。固定端安裝完畢后，才能進行張拉端的安裝。利用牽引卷揚機交接墩蓋梁及扣塔頂轉型滑車，使牽引鋼繩靠近張拉端索導管，通過人工將前端鋼絞線穿入張拉端索道管，安裝上頂壓器、千斤頂等設施后，完成扣錨索扣掛工作。

錨索張拉前，先將千斤頂與壓力表配套標定，確定張拉壓力和壓力表之間的關系。按照工程施工要求，扣錨索張拉需待拱圈節段混凝土強度達到45MPa，張拉端混凝土齡期不小于120h，才可進行該節段的張拉。調整扣錨索可以采用大位移調索和小位移調索兩種方式，其本質都是調整安裝反力架、千斤頂等的調索位置。

2.5 施工過程監控

為保證成橋后主梁線形符合設計要求，必須嚴格控制施工。本工程主拱圈最大懸臂長90m，每一節段的懸臂端截面拱頂需設立三個高程觀測點，現澆節段懸臂端截面設立三個臨時標高觀測點，作為當前節段控制截面梁底標高。根據觀測點的高程關系，利用水準儀和全站儀測量主拱標高和坐標。拱圈縱向應力檢測斷面為懸臂根部、1/4跨徑、1/2跨徑處等關鍵截面位置。同時，在混凝土中預埋溫度元件，利用全自動溫度數據采集系統收集溫度場分布，選取具有代表性的天氣進行24h連續觀測。此外，鋼筋的檢驗、堆放、加工、安裝等都應根據相關規定進行，混凝土澆筑應按照施工設計要求和相應規章制度進行，應盡可能一次澆筑完成各部分截面。

3 結語

雞鳴三省大橋作為省市間重要的路橋工程，其主拱圈安全專項施工方案貫徹“安全第一、預防為主、綜合治理”的方針，明確各節段安全施工技術要求，杜絕安全生產事故，最大限度避免資源浪費，節能降耗，優化資源配置，降低施工成本，促進工程項目全面、協調和可持續發展。