山區特大跨徑鋼桁梁斜拉橋主梁施工架設技術

吳建民

（廣西河荔高速公路有限公司，廣西 河池 550005）

1 工程概況

720 m 鋼桁架梁斜拉橋是北盤江特大橋的主要形式，主橋橋跨長度設置為1 232 m，使用過渡墩和胡寨大橋連接的方式來處理貴州側主橋，使用3×34 m 預應力混凝土連續箱梁作為云南岸引橋的主要類型，橋梁長度設置為1 340 m。H 形索塔是主塔的主要形式，貴州岸索塔的高度設置為270 m，云南岸索塔的高度設置為247 m，使用群樁基礎，同時使用過渡墩和輔助墩作為群樁基礎和空心薄壁墩。輕型橋臺是云南岸橋臺的主要形式，采用擴大基礎的方式來處理貴州岸過渡墩。

2 山區特大跨徑鋼桁梁斜拉橋主梁施工架設方案

北盤江特大橋從北盤江大峽谷跨過，節段構造設計、鋼桁梁拼裝精度、起重吊裝能力、施工場地和運輸條件的要求比較高。該特大橋邊跨設計高程與地面的間距保持在約90 m，主跨跨中橋面與谷底的間距大約達到了600 m，這就給整個工程的施工造成了嚴重的困擾。

在全面分析北盤江大橋吊裝能力、施工起重、橋下無構件運輸條件、兩岸邊跨施工技術和施工場地等信息后，最終確定的施工方案為中跨橋面吊機懸臂架設、邊跨頂推施工的施工策略，同時完成總體構造設計工作。

3 方案選擇

3.1 雙懸臂拼裝

雙懸臂拼裝施工時，鋼桁架架設施工從主塔開始，使用附著式起重機和塔式起重機將0 號塊支架搭設好，3 個節段鋼桁梁和橋面板在支架上完成拼裝施工，從而形成初始工作平臺，橋面起重機拼裝施工要在初始工作平臺上完成施工。拼裝好橋面起重機以后，使用平板車運送構件到達塔下指定位置，接著使用塔式起重機和附壁起重機把構件運送到橋面位置處。在鋼桁梁桿件拼裝成桁片單元時，需在工作平臺上完成拼裝施工。

3.2 單懸臂拼裝

3.2.1 臨時墩方案

單懸臂拼裝使用臨時墩方案后，舍棄以往使用的對稱懸臂拼裝方法，使用臨時墩與支架相結合的方法，從邊跨開始拼裝施工。從該橋梁工程的實際情況出發，使用門式起重機在支架上完成前三節段鋼桁梁的散拼施工，在鋪設橋面和拼裝后續節段鋼桁梁時，使用的主要設備為70 t 全回轉起重機，施工順序為從兩側過渡墩向鋼桁梁合攏。在使用該方案時，需設置臨時支墩3 個、拼裝支架1 個，使用有限元計算分析以后，獲得懸臂拼裝最大跨度為36 m。

3.2.2 扣索方案

為了控制臨時支墩的數量，詳細分析了整個工程的施工條件、施工難度系數等問題，最終決定使用扣索的方法完成施工任務。使用該方案以后，臨時支墩的數量得到了減少，每側各減掉臨時支撐1 個，為了最大限度地滿足鋼桁梁的施工受力要求，使用了扣索塔架。在使用有限元計算分析以后，懸臂跨度的最大值設置為48 m。

3.3 邊跨頂推中跨懸拼

在邊跨頂推施工的過程中，需將鋼桁架頂推拼裝平臺搭設在輔助墩與過渡墩之間，并將門式起重機軌道平臺安裝到平臺兩側。整體節段拼裝施工時，需在施工平臺上使用門式起重機完成拼裝施工，將鋼桁梁向主塔方向拖拉移動時，使用多點拖拉的方式。邊跨頂推施工結束以后安裝邊跨橋面結構，70 t 橋面起重機在主塔附近完成拼裝施工，接著架設好中跨鋼桁梁。

4 方案比較

4.1 施工安全性

使用有限元計算分析各施工方案，主桁架應力極值詳見表1。

表1 各施工方案應力極值

經詳細分析表1 后發現，雙懸臂施工中主桁架應力非常小，邊跨頂推方案和扣索單懸臂拼裝方案的主桁架應力比較大。

4.2 臨時結構用量

各方案臨時結構用量的具體情況詳見表2。

在詳細分析表2 后發現，使用雙懸臂施工方案的過程中，使用到機械設備類型很多，臨時結構用量較少，使用臨時結構的數量較多，單懸臂施工方案的設備數量較少。在綜合研究各項經濟指標以后，得出的結論為雙懸臂施工成本投入最少。

表2 各方案臨時結構用量

5 鋼桁梁架設施工技術

5.1 纜索吊機

纜索吊機架設法主要是使用纜索吊機將鋼桁梁節段吊起的施工方法，將鋼桁梁拼裝場地設置在索塔中跨側，做好鋼桁梁桿件的拼裝施工，從而使其構成鋼桁梁節段，移動拼裝施工完成，鋼桁梁節段到達指定位置[1，2]，使用纜繩完成起吊施工，使其與吊桿完成銷接施工，與安裝的桁架完成鉸接施工。

5.2 設計與安裝纜索吊機

纜索吊機的組成成分包括錨固系統、塔頂支撐索鞍、跑車及吊具、支索器、牽引索、起重索和主索，將起吊系統設置在纜索吊機左、右幅各一套，在上橫梁上設置支撐索鞍，中跨主索的間距設置為14 m，在兩岸隧道錨的邊坡上錨固主索。在兩岸隧道的平臺上放置牽引卷揚機和起重卷揚機，主索工作狀態的最大垂跨比設計為L/12（L為主纜在主孔內的垂度）。

5.3 安裝鋼桁主梁

使用頂推方案處理北盤江主橋上構鋼桁梁邊跨，使用橋面吊機拼裝策略處理中跨。輔助頂推使用的鋼導梁長度設置為54 m，使用變高桁架結構模式，端部高度設置為6 m，后端高度設置為8 m，與主橋鋼桁梁相同，節間長度設置為8 m。閉口箱形斷面是導梁主桁架斜腹桿、下弦桿、上弦桿的主要形式。將兩片主桁架橫向布置好，鋼桁梁與桁間距相同，使用Q345C 鋼材制作鋼導梁。

在6#輔助墩、7#過渡墩中間位置設置鋼結構頂推施工平臺，使用鋼筋混凝土擴大基礎處理平臺基礎，鋼管樁的橫向、縱向間距分別設置為3 m 和10 m。使用鋼管斜桿和水平桿連接縱向鋼管，確保鋼管立柱始終保持穩定的狀態。將長度為4 m的4I63a 工字鋼分配橫梁設置在主跨側前3 根鋼管頂部位置處，將長度為4 m 的3I63a 工字鋼分配橫梁設置在7#過渡墩和后2 根鋼管頂部位置處，使縱向鋼滑道梁得以有效支撐。

在引橋三跨箱梁上設置拼裝場地，在6#輔助墩與7#過渡墩間設置拼裝平臺，將頂推平臺與主橋7#過渡墩連接成為一個整體。使用鋼筋混凝土擴大基礎處理平臺基礎，鋼管樁使用的鋼管類型為φ630 mm，縱橋向間距設置為10 m，橫向間距設置為12 m。橫橋的受力主梁由2 根I63a 的型鋼構成，與頂推平臺貫通后形成橫向鋼梁連接體。

三角形型鋼支撐體系是5#和6#輔助墩墩頂部位的主要結構體系，矩形鋼滑道梁的長度設置為15 m，梁高設置為1 m，寬度設置為0.9 m。矩形鋼結構斜撐高度設置為0.8 m，寬度設置為0.9 m，腹板的厚度為4 cm，底板和頂板的厚度設置為5 cm?；炷炼丈眍A埋錨板與斜撐焊接在一起，使用型鋼水平桿支撐縱向錨板。輔助墩頂部設置支座和工字鋼支撐橫梁，將縱向限位擋塊設置在支座兩側，使輔助墩墩身能夠承受水平力，將鋼滑道梁底面與擋塊焊接在一起，鋼結構質量設為72 t。

雙懸臂式鋼滑道梁結構體系是4#主墩的主要結構類型，矩形鋼滑道梁的長度設置為15 m，寬度設置為0.9 m，梁高設置為1 m，設置的腹板數量為4 道，底板與頂板的厚度相同，為5 cm。將支座和4I63a 工字鋼橫向支撐橫梁設置在主墩混凝土橫梁頂面位置處，將精軋螺紋粗鋼筋設置在外側2 道支撐橫梁位置處，使鋼滑道受滑靴作用產生的抗拔力得到高效的抑制。

使用40 t 的輪胎式運梁平車作為中跨運梁平車，使用橋面吊機完成中跨鋼桁梁橋面的吊裝施工，吊機類型為52 t 吊重的180°旋轉吊機，逐段完成拼裝施工。

5.4 斜拉索掛索

φ15.24 mm 高強低松弛鍍鋅鋼絞線成索是該橋斜拉索的主要類型，OVM250 斜拉索體系是錨具的主要類型。施工流程：施工準備→檢查、安裝上下錨具→安裝HDPE 圓管→鋼絞線單根掛索→循環調索→安裝減震塊、錨頭蓋板→錨具防護。

斜拉索的數量比較多，索塔以混凝土結構為主，需要設計出整套適合施工現場情況的塔外平臺，將安全防護欄安裝在鋼錨箱橫梁上來充當塔內平臺。使用垂直升降懸掛式平臺作為塔外平臺，升降施工由3 t 卷揚機完成，卷揚機被設置在塔外平臺一側，塔外平臺的定位滑道由索塔固定的鋼絲繩充當，平臺抵達施工點位置時卷揚機被鎖死，塔外施工人員臨時固定定位滑道與平臺，認真檢查塔外平臺的安全問題，確保萬無一失再施工。分析施工現場的情況發現，塔柱不封頂也能進行斜拉索施工，采取分節段的方式升降塔外平臺，在塔柱封頂以后將塔頂鋼支架制作好，前期可根據實際情況選擇合適的吊點。

單根張拉控制的鋼絞線索力具有較強的均勻性，受累計誤差的影響，整束索力與設計值會有偏差存在，調整時借助整體張拉完成調整施工。在塔內張拉端完成整體張拉施工，利用塔吊將連接套、張拉桿、千斤頂和撐腳等設備吊運到塔內平臺上，借助活動平臺將其移動到指定的施工位置，在安裝固定張拉螺母、撐腳、千斤頂、張拉桿和連接套時，適應的主要設備為手拉葫蘆。千斤頂安裝誤差控制在5 mm 以內。

5.5 引橋

3×34 m 后張預應力箱梁結構是北盤江特大橋云南岸引橋上構的主要形式，澆筑施工要分2 次完成，底板混凝土和腹板1.45 m 位置要第一次澆筑施工，翼緣板混凝土第二次澆筑施工；將鋼管支撐加設在支架中間位置，墩柱上預埋的牛腿完成兩端施工，貝雷梁是縱向主梁的主要類型，方鋼是橫向分配梁的主要類型。

6 結語

在雙懸臂施工過程中主桁應力非常小，與其他方案比較具有較強的優勢。比較頂推施工技術、單懸臂施工技術與雙懸臂施工技術，雙懸臂施工技術耗時較長，但是其前期工期壓力較小，加之鋼桁架片供應不足，使得中跨懸拼施工受到了一定的影響。從施工現場的情況分析，頂推施工和單懸臂拼裝施工要修建施工平臺和便道，投入成本比較高。所以，在詳細分析山區特大鋼桁梁斜拉橋特征和施工現場情況以后，決定使用雙懸臂對稱施工技術，最終顯著提升了整個工程的施工效果。