山區懸索橋施工關鍵技術研究分析

劉文敏LIU Wen-min；徐弘揚XU Hong-yang

（云南云嶺公大公路工程有限公司，昆明650500）

0 引言

本文以云南某山區地錨式懸索橋施工為例，通過對其在施工過程中的重難點進行闡述，同時對其在施工過程中的主塔和主纜施工的關鍵技術進行分析，以確保其成橋后的施工質量達到規范要求。以期對類似工程提供參考。

為打通斷頭路，實現村村通公路的總體目標，山區公路的發展已經成為十四五規劃的重點。而大多數情況下，山區公路的路線線位所在位置處地質條件和環境都較復雜，采用常規橋型無法進行有效的跨越，而懸索橋兼具纖細、柔美的美學效果和宏偉、壯觀的視覺震撼，同時也克服了常規橋所存在的跨越能力不足的特點，成為山區公路跨越較大河流的優先橋型。[1]

懸索橋施工工序較多，工序之間的銜接受施工影響較大，在進行施工時，對其在施工過程中的受力狀態若難以保證，會影響懸索橋成橋后的整體受力狀態，對施工質量產生較大的影響。且懸索橋主纜穿掛、和吊桿的索力等值控制是一大重點、難點，鋼絞線索力勻值是平行鋼絞線斜拉索的重要控制指標，涉及結構安全與施工安全[2]。為了保證懸索橋在施工過程中的受力和線形都處于前期計算中的安全和合理的范圍內，且保證懸索橋在后期的運營狀態下結構處于較優的受力狀態下[3]。本文以云南某山區地錨式懸索橋施工為例，通過對其在施工過程中的重難點進行闡述，同時對其在施工過程中的主塔和主纜施工的關鍵技術進行分析，以確保其成橋后的施工質量達到規范要求。以期對類似工程提供參考。

1 項目概況

云南某地錨式懸索橋中心樁號K236+788.597，主橋為1-90m 懸索橋，兩岸岸均設2×8m 引橋。主纜線形為跨徑L=90m，矢高f=9.0m，矢跨比fL=1/10。橋寬：0.25m（欄桿）＋3.5m（人行道）+0.25m（欄桿）=4.0m，吊索間距為8.0m；橋塔為鋼筋砼門式剛架結構，高度為18.4、16.0m，兩岸橋塔采用群樁基礎；兩岸錨碗采用重力式錨碗；主纜采用7 股37 絲高強平行鋼絲索股，鋼絲抗拉標準強度為1770MPa，全橋采用2 根主纜。

加勁梁采用鋼-混凝土組合梁，梁高600mm，鋼縱梁高600mm、鋼橫梁高400mm，設200mm 厚混凝土橋面板，加勁梁兩邊設有風嘴。鋼梁采用“工”形斷面的縱、橫梁體系，縱梁間距4.5m、橫梁間距4.0m，縱梁與橫梁腹板、各梁段間縱梁腹板均采用高強螺栓連接，縱、橫梁的頂底板連接采用焊接。鋼梁與混凝土橋面板相接的面上設置剪力釘，混凝土橋面板通過剪力釘與鋼梁相連。其總體布置如圖1 所示。

圖1 懸索橋總體布置圖

2 施工難點及技術保證措施

橋位區屬構造剝蝕侵蝕低中山地貌，溝谷切割較深，地形起伏較大。地形高程1417.6~1780m，相對高差約363m，山脊走向與構造線基本一致。項目區地處高中山河谷地段，屬構造剝蝕地貌。地形起伏較大，植被茂密，橋址區山坡坡度30°~45°，地形陡峻。

為更好的對后續施工過程中的技術進行分析，特在此列舉本項目的相關技術特點和保證措施[4]。

2.1 施工特點

①本橋為山區地錨式懸索橋，受山區地質、地形、水文、氣候、交通等影響較大；

②主纜散索套為索鞍式結構，且架空設計，安裝時需要焊接臨時支撐架，并且控制好相對位置；

②索股架設時散索套處也需要整形“入鞍”，控制索股之間的相對位置；

④鋼梁吊裝施工場地較小，不利于施工場地布置；

⑤懸索橋施工工序長，該橋工期緊，需有序組織施工。

2.2 技術保證措施

2.2.1 提前進行重點、難點工程施工方案的制定

加強關鍵線路工程施工的過程控制，根據實際情況制定合理可行的施工方案，投入技術先進、數量充足的施工機械設備，確保項目總工期。

施工過程中將嚴格控制各種臨時設施的受力、變形，確保懸索橋上部結構安裝施工及臨時設施安全，進一步保證施工過程的順利進行。

2.2.2 主塔施工應對措施

①將首先進行主塔承臺基坑開挖，多組織人力物力進行樁基施工。

②主塔施工采用翻模法施工，施工人員施工時應嚴格按照施工工藝操作。

③對上高空作業人員進行身體檢查外，還要經常對高空作業人員進行安全教育，鋪設好安全網等安全措施。

3 施工關鍵工藝分析

施工順序原則為：本橋關鍵控制點為主塔施工、上部結構施工。兩岸重力錨施工體量較小。因此本文將重點分析主塔和主纜的施工工藝以及質量保護措施。

主橋總體施工順序為：主墩基坑、重力錨基坑開挖及防護→主墩樁基礎、承臺及重力錨施工→索塔施工→索鞍安裝→貓道安裝→主纜架設→索夾、吊索施工→鋼梁吊裝→橋面系施工→附屬結構施工。

3.1 主塔施工流程分析

索塔采用鋼筋混凝土門型結構，設置兩道橫梁。一側主塔總高27.4m（不含鞍罩），下橫梁頂至塔底14.003m，塔頂至下橫梁頂13.397m；另一側主塔總高25.9m（不含鞍罩），下橫梁頂至塔底12.503m，塔頂至下橫梁頂13.397m。索塔截面尺寸為2m（順橋向）×1.6m（橫橋向）實心等截面，橫橋向內傾5.7°。索塔混凝土強度為C45。

3.1.1 施工方法

主塔采用翻模逐段連續施工。施工標準節段高度為6m。一側塔柱共分5 節，另一側塔柱共分5 節?；炷敛捎冒韬驼炯邪韬停炷翑嚢柽\輸車運輸，澆筑采用吊斗吊裝入模。鋼筋在鋼筋加工場集中加工，現場安裝成型。模板采用定型鋼模，混凝土施工應按照大體積混凝土施工工藝做好養護措施。根據實際施工時水位情況，看是否需要設置臨時小型人行棧橋至主塔，所有材料、機具采用汽車吊或小型塔吊垂直運輸，人員上下采用之字形定型籠梯。

3.1.2 鋼筋制作、安裝

鋼筋加工嚴格按照的要求執行。主筋在制作前必須調直，調直后鋼筋彎曲度應不大于長度的1%，并不得有局部彎折。豎向主筋（直徑Φ28mm）采用定尺9m 的鋼筋，鋼筋主筋接頭應互相錯開，在接頭長度區段內，同一根鋼筋不得有兩個接頭，受拉區配置在接頭長度內（35d）的受力鋼筋，其接頭截面積占總截面積百分率小于50%。

主塔鋼筋采用分節段安裝成型方案。鋼筋安裝施工順序：安裝勁性骨架→勁性骨架測量放樣→安裝主筋→安裝環形箍筋→安裝保護層墊塊→自檢、報監理驗收→驗收合格后進入下一道工序。

墩柱鋼筋安裝前，還需對勁性骨架的位置進行測量復核。主筋依靠勁性骨架來定位，在勁性骨架上用油漆標注出主筋位置，逐根就位進行直螺紋連接，箍筋利用主筋定位綁扎。鋼筋的交叉點宜采用直徑0.7~2mm 的鐵絲扎牢，必要時可采用點焊焊牢。綁扎鋼筋的扎絲絲頭朝結構內彎，不應進入混凝土保護層內。

3.1.3 模板制作、安裝

①模板制作。模板系統：由面板、加勁槽鋼、槽鋼背帶等組成。標準模板高度2m，面板為厚6mmQ235 鋼板，加勁槽鋼為槽10 型鋼，豎向布置，間距30cm。槽鋼背帶為雙拼槽14 型鋼，橫向布置，采用φ25mm 精軋螺紋拉桿，水平最大間距1.2m，豎向最大間距1.5m。

②模板安裝。施工過程中，模板按照八米四層進行澆注，每次施工將頂層模板作為基模，拆除下面三層進行循環使用。四層模板交替上升，每次翻升三層，每次澆注高度6m。

第一層模板的安裝：首先在承臺上準確放出墩柱邊線位置，彈上墨線，將墨線內砼鑿毛；接下來按順序用塔吊將鋼模吊運至安裝位置，短邊采用2m 寬模板，短邊模板并加工15×15 倒角模板，固定于短邊模板兩側；長邊按底部最大截面布置，隨著截面的變化向內移動。模板下端與墨線對齊，然后將模板相互用螺栓連結成整體，并安裝工作平臺。

第二、第三、第四層直接將模板置于下一層模板頂面，其底面與下層模板頂面對齊，模板安裝時要保證上下段接縫密合順直。

3.2 主纜安裝過程分析

一根主纜采用7 股37 絲的索股。單股主纜用預制平行鋼絲索股由37 根平行鍍鋅鋼絲組成，用定型捆扎帶綁扎，兩端設熱鑄錨頭，單根鋼絲直徑5.25mm，鋼絲抗拉強度標準值為1770MPa。單根主纜素股重量約0.92t。單根主纜索夾內直徑92.7mm，索夾外直徑93.9mm。

其施工方法為待貓道架設完成后，采用往復式牽引系統架設主纜索股。其中放索區設置在一側岸錨碇旁，牽引區設置在另一側岸錨碇旁[5]。

3.2.1 架設貓道

貓道采用三跨連續式結構。貓道總體設計以貓道抗風需要為基礎，結合基本設計參數綜合考慮。由于主跨跨度較小，大風頻率小，貓道的線型及抗風穩定性易于保證，不再設置抗風索。貓道由貓道承重索、門架承重索、貓道門架、扶手繩、貓道面層、橫向通道、制振結構、錨固體系等組成。在左、右側對應于主纜中心線下方各設一幅貓道。貓道距主纜中心線鉛垂方向控制目標距離為1.5m，設計寬度3.4m。貓道調節裝置設置在重力錨處，通過調節精軋螺紋鋼長度可調節貓道標高，可調節長度為2m，精軋螺紋鋼采用Φ32 精軋螺紋鋼。

本工程擬采用人工將φ8mm 先導索沿著橋位旁既有小吊橋牽引過江，再利用φ8 先導索將φ16m 主牽引鋼絲繩牽引過江，與兩岸的主、副卷揚機相連，構成一套完整的牽引系統。其貓道總體布置如圖2 所示。

圖2 貓道總體立面布置圖

3.2.2 主纜索股架設

①索道安裝。在上下游各架設一組相互獨立的工作索道，用于主纜索股的架設、索夾、吊桿的安裝、主纜的整形以及小型機具、料具的吊運等。

索道由塔架（即塔頂門架）、承重索、牽引循環索、錨碇、驅動系統、走行小車等組成。

②牽引系統布置。采用往復式小車牽引系統，牽引索與索股前錨頭相連，索道運輸小車將索股前錨頭與牽引索吊起一定高度，通過卷揚機牽引使索股運行于貓道滾筒上，而運輸小車則運行于軌道索上。

③主纜安裝。將主纜放索架放在南錨碇后側，用汽吊將索股放入放索架內，將前端錨頭從放線架上抽出后與牽引系統連接牢固，放索時啟動前端卷揚機緩慢放索，沿邊、中跨貓道上將索放開，放索過程中應有專人跟蹤牽引系統和索股前進，同時要保證索股六面緊密、平整、筆直。

牽引過程中如發現有綁扎帶斷裂（散帶），應及時停止牽引用新綁扎帶（自粘膠帶）重新臨時綁扎，以避免因索股散絲和在牽引過程中鋼絲掛住滾輪被拉斷。同時，在牽引過程中密切監視索股中著色絲位置變化情況，派人用專用夾具隨時修正，防止索股牽引過程中的扭轉。

后端部分索股，由于引出時摩擦，鋼絲較亂，要理順修復一部分鼓絲，同時要在邊跨內疏散，不能留在錨跨內；兩端錨頭與錨碇上的拉桿對應連接。

將索股移至索鞍正上方后，將其整成矩形后放入鞍槽內設計位置，各索股入鞍順序按設計要求，入鞍處從邊跨端向中跨方向進行，入鞍時要嚴格控制索股著色絲在鞍槽的位置，以防索股扭轉。

3.2.3 主纜緊纜

索股架設完了以后，為了把索股群整形成圓形而進行緊纜工作，緊纜工作大致分為預緊纜和正式緊纜兩個過程。

①預緊纜。預緊纜是把架設完了的索股群大致整成圓形的作業。為了使主纜索股沿全橋分布均勻、鋼絲的松弛不集中在一個地方，預緊纜時可把全長分為約40m 左右的間隔。預緊纜要在溫度比較穩定，索股排列整齊的夜間進行，索股的綁扎帶采取邊預緊邊拆除的辦法。首先，將預緊點附近6m～7m 范圍的外層綁扎帶解掉，在主纜外層包上一層起保護作用的麻布袋或塑料布條。裝上Φ16mm 鍍鋅鋼絲繩千斤頭，一邊用大木錘沿主纜周圍敲打、振動，一邊用加壓器加壓，使主纜大致成為圓形。將上述工序沿全長反復進行的過程，直至索股群大致整成圓形為止。

②正式緊纜。正式緊纜是用專用的緊纜機把主纜整成圓形，并進行到所規定的空隙率。緊纜機的移動由簡易纜索天車進行。采用緊纜機進行主纜緊固時，首先啟動緊纜機作業液壓千斤頂，當緊纜機軸線和主纜中心線重合后，再啟動其他四臺千斤頂，協調好4 臺千斤頂的頂進速度，當4 臺千斤頂達到一樣沖程之后，一起聯動加壓。保持接近相同的油壓擠壓主纜。正式緊纜是由各跨中央向索鞍方向進行。

4 結論

本文以云南某某山區地錨式懸索橋施工為例，首先對其在施工過程中的特點進行闡述，而后對其保證施工質量的方法進行分析。隨后對其在施工過程中的關鍵施工技術：主塔施工和主纜安裝施工的關鍵性技術進行分析和闡述，確保其在施工過程中的過程受力和成橋后的受力狀態符合設計時的要求，保證其施工質量達到預期要求。本文以期對類似工程提供參考。