索塔集聚錨鋼橫梁安裝施工分析

章 欣，劉 洋，陳 勇

中交二航局第四工程有限公司，安徽 蕪湖 241000

1 工程概況

池州長江公路大橋北主塔（Z4#）設計為花瓶形鋼筋混凝土結構，主塔結構由下、中、上塔柱及上、下橫梁幾部分組成，如圖1所示。

圖1 池州長江公路大橋主橋立面布置圖（單位：m）

Z4#北主塔高237m，其中塔柱為鋼筋混凝土結構，上橫梁為鋼結構，下橫梁為預應力混凝土結構。為了減小風阻系數，改善渦震性能和景觀效果，上、中塔柱外側兩邊角設有60cm×60cm倒角，下塔柱外側兩邊角設有60cm×60cm～150cm×150cm倒角。

兩上塔柱通過鋼橫梁相連，斜拉索以集聚錨的形式分別錨于6個鋼橫梁內，鋼橫梁由上向下編號分別為GH1～GH6，鋼橫梁外包鋼珠結構。鋼橫梁采用箱形結構形式，高7.0m，順橋向寬5.5m，鋼橫梁外腹板厚40mm，橫橋向設置有3道橫隔板，其中中央橫隔板厚60mm，兩側邊隔板厚40mm，間距為1.5m。單個鋼橫梁橫橋向切割成3塊，縱橋向切割成2塊，如圖2所示。鋼橫梁分塊之間采用M30高強螺栓連接，接縫寬20mm[1]。

圖2 鋼橫梁結構布置圖（單位：mm）

鋼橫梁端部與預埋在混凝土塔壁的鋼板熔透焊接在一起，預埋鋼板厚50mm、高7780mm、寬6280mm。鋼板與塔柱最外層的φ32mm豎向主鋼筋通過φ20mm的短鋼筋焊接在一起，短鋼筋長80mm，豎向間距為500mm。在φ32mm豎向鋼筋外側的短鋼筋之間，設置有φ20mm橫向箍筋。為承受鋼橫梁端部的彎矩及抵抗豎向剪力，鋼橫梁GH1～GH5的端部與塔柱之間采用144根φ70mm和24根φ60mm的高強錨桿連接，鋼橫梁GH6的端部與塔柱之間采用144根φ80mm和24根φ60mm的高強錨桿連接。

2 鋼橫梁安裝施工

2.1 施工工藝流程

鋼橫梁采用大型塔吊分節段吊裝就位，其具體安裝步驟如下：施工準備→支撐調位系統安裝→上游側邊段塔吊吊裝就位→邊段粗調位、臨時固定→塔吊依次吊裝兩個中段→節段間調位及臨時固定→下游邊段塔吊吊裝就位→鋼橫梁整體調位→安裝并焊接φ32mm抗剪鋼筋和高強錨桿→分兩次澆筑鋼橫梁位置混凝土→高強錨桿張拉→高強螺栓施擰。

2.2 施工準備

（1）安裝托架設計。考慮到鋼橫梁安裝精度高，避免鋼橫梁在調位時因支撐系統的結構剛度及強度不足而帶來不可預期的影響，鋼橫梁安裝托架在設計之初即進行了多次調整、加強，將安裝托架主要構件的最大豎向位移由15.5mm縮小至3.6mm，并在托架結構安裝調整到位后，利用大噸位千斤頂+反力架結構對托架進行反壓試驗，確保其結構剛度、強度指標。橫梁安裝托架為型鋼托架，安裝在塔柱壁的6個鋼牛腿上，托架主橫梁為2HN900mm×300mm型鋼，3道主橫梁間通過8根2HM588mm×300mm型鋼聯系梁連接成整體，牛腿為2HM588mm×300mm型鋼，牛腿與預埋在塔柱上的預埋鋼板焊接固定，鋼牛腿與托架間設置墊塊。

（2）鋼橫梁吊點布置。為方便鋼橫梁節段吊裝，分別在鋼橫梁邊段與中段上設置4個吊點，吊點由鋼結構廠家在場內焊接完成。根據鋼橫梁結構形式，計算出鋼橫梁節段質心點，邊段鋼橫梁4個吊點布置在5cm預埋板與錨固支撐板上，中段鋼橫梁吊點設置在中段鋼橫梁頂面無連接板區，對應耳板吊點鋼橫梁頂板內側設置加勁板。

（3）鋼橫梁安裝設備選型。鋼橫梁單個塊段最大吊重約78t（含部分連接板），鋼橫梁安裝時間為長江枯水期，長江水位較低，該項目索塔位于長江大堤壓浸臺上，運輸船及大型設備難以直接將鋼橫梁吊裝至施工作業區。結合鋼橫梁最大吊裝與現場施工作業工況，選取1臺MD3600塔吊作為鋼橫梁安裝吊裝設備，1臺200t浮吊作為鋼橫梁上岸設備。

2.3 鋼橫梁節段翻身、上岸

鋼橫梁由平板駁水運至施工現場，由1臺200t浮吊完成鋼橫梁節段的上岸工作，受長江水位影響，鋼橫梁上岸后位于主墩江灘臨時便道上，需MD3600塔吊完成一次倒運至施工作業區。

2.4 鋼橫梁節段拼裝

鋼橫梁節段由塔吊提升至安裝支架，利用預先設置好的鋼支墩進行支撐，然后利用4臺150t三向千斤頂完成調位，通過在鋼支墩上加墊鋼板及反復測量軸線及標高后鎖定節段位置，然后采用型鋼支撐輔以纜風繩的形式對首個節段進行鎖定，后續節段以首個節段為基準，依次完成節段間的軸線及標高調整，并通過沖釘及高強螺栓完成節段間的臨時鎖定，最后通過4臺150t三向千斤頂進行鋼橫梁節段的整體精調位，反復測量其軸線、高程后，完成最終鎖定[2]。

2.5 短鋼筋焊接

鋼橫梁安裝完成后，即進行邊段鋼橫梁剪力釘一側短鋼筋的焊接工作，上塔柱主筋由3層增加至4層，施工作業空間有限，難以在鋼筋綁扎完成后進行短鋼筋的焊接工作，且由于短鋼筋數量多且焊接質量要求較高。因此，先要進行塔柱最外層主筋的安裝及短鋼筋的焊接工作。鋼筋焊接由專業焊工完成，安裝鋼橫梁對應位置第一節塔柱鋼筋，先安裝順橋向內側最外層φ32mm主筋，主筋間隔安裝，保證外側主筋與鋼橫梁預埋板之間的φ20mm的短鋼筋焊接空間滿足要求。焊接完成后，及時進行φ20mm的水平箍筋安裝。安裝完成后，再進行順橋向內側面其他主筋和箍筋的安裝，其他三個面鋼筋可穿插進行安裝，焊接完一根短鋼筋即安裝一根塔柱對應最外側主筋，直至短鋼筋焊接完成后，再進行剩余豎向主筋的綁扎工作。

2.6 高強錨桿安裝

鋼橫梁錨桿有φ85mm、φ75mm、φ65mm三種直徑類型，每根錨桿由錨桿、球形墊板、螺母及止退螺母四部分組成。錨桿一端錨固在塔柱砼內，一端錨固在鋼橫梁內。高強錨桿進場后，先完成防腐膠的涂裝工作，為避免防腐膠的破壞，錨桿吊裝采用吊帶進行吊裝，錨桿吊裝至塔上后，單根由塔吊配合人工穿入鋼橫梁內，并通過設置在塔柱上的錨桿支撐架進行支撐，依次安裝錨桿混凝土段，螺旋筋、錨墊板、螺母及止退螺母。由于螺母直徑較大，且單個重量較大，施工困難，在加工螺母時，外側預留孔洞，現場在孔洞內焊接短鋼筋，工人通過轉動短鋼筋使螺母旋進。對于部分在螺母旋進過程中連軸轉的錨桿，在錨桿端頭焊接1根短鋼筋與塔柱鋼筋焊接。

2.7 高強錨桿張拉

錨桿張拉端位于鋼橫梁一側，在鋼橫梁對應塔柱節段混凝土澆筑完成且強度達到設計要求后，即開始高強錨桿張拉。高強錨桿張拉設備主要由張拉端、連接器及撐桿組成，高強錨桿張拉時，張拉設備4根撐桿支撐于高強錨桿球形墊板上，通過連接器連接錨桿與張拉桿，張拉設備通過張拉桿實現對錨桿的張拉，錨桿張拉分級進行，并以設計控制力為準[3]。

2.8 高栓施工

高栓施擰分為終擰及初擰兩次完成，高栓的施擰配備3臺1500型初擰電動扳手和3臺2500型終擰電動扳手，并配備1臺TG-760手動扳手輔助高栓施擰，1臺數顯扳手對終擰的高栓進行扭矩檢測。在鋼橫梁上完成高栓的穿栓工作，先進行中段鋼橫梁中央隔板的高栓施擰施工，在鋼橫梁錨桿張拉完成后，再進行剩余高栓的施擰。由于高栓數量較多，為避免出現漏擰和重復施擰現象發生，高栓初擰后，在高栓上用紅色記號筆做標記，高栓終擰后用綠色記號筆做標記。高栓終擰完成后，可通過觀察終擰標記的方向，判斷出高栓是否終擰到位或發生超擰現象。對于欠擰的高栓，終擰電動扳手進行補擰，而對于超擰的高栓，需更換高栓重新施擰。高栓施擰完成后，利用數顯檢測扳手對終擰高栓扭力值進行檢測。

3 結束語

文章從經濟、安全和質量三個方面對鋼橫梁安裝工藝進行了深入調研和分析，并對三種方案進行比較和深入剖析，最終采用塔吊+型鋼托架+三向千斤頂調位系統+型鋼與鋼絲繩軟硬結合防傾覆系統的鋼橫梁安裝方案，安裝時先邊段，再兩個中段，最后邊段，保證了安裝空間、降低了安裝風險、提高了安裝安全性（邊段可近塔固定），使安裝精度達到了相對高差不超過2mm、平面偏位不超過監控值±5mm的要求，也將索塔首創的拉索錨固體系-集聚錨鋼橫梁在斜拉橋中的應用變為現實。