元洪航道橋墩旁托架施工關鍵技術

胡怡之

（中鐵大橋局集團有限公司，武漢 430050）

元洪航道橋為橋跨布置[1]（132+196+532+196+132）m 的雙塔雙索面鋼桁-混凝土混合梁斜拉橋，全長1 188 m，如圖1 所示。N03#、N04#墩主塔均采用H 形橋塔，鋼筋混凝土結構，C50 混凝土。塔頂高程+205.0 m，塔根高程+5.0 m，承臺以上塔高200.0 m。塔柱順橋向尺寸由塔頂9.0 m 按270∶19 600 線性增加至塔根14.4 m，上、中塔柱橫橋向尺寸為6.0 m，下塔柱橫橋向尺寸由6.0 m按400∶4 500單側加寬至塔根10.0 m。主塔設上下兩道橫梁。

圖1 元洪航道橋立面布置圖 單位：m

元洪航道橋的主塔、輔助墩及邊墩均設置墩旁托架[2-3]。墩旁托架具有承受鋼梁吊裝時的水平、豎向沖擊荷載；落梁后斜拉索掛設前的鋼梁、架梁吊機自重及臺風荷載，滿足鋼梁縱橫移及滑移需求等功能。航道橋鋼梁架設前必須先安裝好墩旁托架。

元洪航道橋主塔墩旁托架主要為起始7節間鋼梁的拼裝平臺[4]，主要承受7節間鋼梁自重和2臺架梁吊機的重量。主塔墩旁托架主要由鋼管支架、滑道梁、鋼梁滑移系統、縱橫移及豎向起頂裝置組成，總重量803.451 t。鋼管支架為雙向傾斜的空間結構，其中鋼管立柱采用Φ1 500 mm×18 mm鋼管，聯結系型號為Φ1 200 mm×14mm、Φ1000mm×12mm、Φ800mm×10mm、Φ600 mm×10 mm鋼管。

鋼管支架頂滑道梁為箱形結構，滑道梁需等鋼管支架頂層連接系內鋼絞線張拉完成后安裝。滑道梁頂布置鋼梁縱橫移裝置、滑塊、水平拖拉連續千斤頂及鋼絞線等。元洪航道橋主塔墩墩旁托架總體布置如圖2 所示。

圖2 元洪航道橋主墩墩旁托架布置圖

元洪航道橋輔助墩N02/N05#墩墩旁托架主要用于墩頂4 節間鋼梁（E9—E12）的安裝，并承受斜拉索掛設前的鋼梁自重。鋼管立柱采用Φ2 000 mm×22 mm鋼管，聯結系采用Φ1 000 mm×12 mm、Φ800 mm×10 mm、Φ600 mm×10 mm 鋼管。

鋼管支架頂滑道梁為箱型結構，材質為Q345B，箱梁高1 500 mm，寬900 mm，滑道梁沿順橋向采用8.8級螺栓群連接成整體。滑道梁需等鋼管支架頂層連接系內鋼絞線張拉完成后再安裝。滑道梁頂布置鋼梁縱橫移裝置。元洪航道橋輔助墩墩旁托架總體布置如圖3 所示。

圖3 元洪航道橋輔助墩墩旁托架布置圖

元洪航道橋邊墩N01/N06#墩旁托架主要用于墩頂2.5 節間鋼梁（SE1—SE2）的安裝，并承受邊跨鋼梁合龍前的鋼梁自重。墩旁托架采用“鋼管支架+滑道梁”結構，其中鋼管立柱采用Φ1 500 mm×18 mm 鋼管，聯結系型號為Φ1 000 mm×12 mm、Φ800 mm×10 mm、Φ600 mm×10 mm 鋼管。

鋼管支架底部錨固支撐于承臺頂面，高度方向上共設置2 層扶臂。元洪航道橋邊墩墩旁托架總體布置如圖4 所示。

圖4 元洪航道橋邊墩墩旁托架布置圖

1 總體施工方案

每個墩位處墩旁托架鋼管支架各單元件在工廠內匹配制造加工完成后，在工廠內進行拼裝，利用履帶吊機及龍門吊拼裝各單元件，墩位單側墩旁托架鋼管支架拼裝成整體后處于臥式狀態，然后運輸至施工墩位，利用3 600 t 浮吊[5]整體吊裝，利用底部導向系統對鋼管支架進行初定位，利用鋼絲繩在頂部進行臨時連接，浮吊摘鉤，將墩旁托架調整到位，再焊接頂部連接系固定。

墩旁托架鋼管支架體系整體吊放固定到位后，穿頂層連接系內預拉鋼絞線，張拉完成后按要求焊接頂層連接系平面內的剪刀撐，完成鋼管立柱柱頭、柱腳焊縫檢查簽證后，澆筑柱頭、柱腳混凝土，最后在鋼管支架頂安裝滑道梁，并完成滑道梁頂部鋼梁縱橫移裝置、滑塊、水平拖拉連續千斤頂和鋼絞線等的布置，具備鋼梁架設條件。

2 墩旁托架施工關鍵技術

2.1 墩旁托架整體吊裝

墩旁托架整體吊運安裝前的準備工作主要包括：清理墩旁托架吊裝范圍內的障礙物、焊接托架底部接引導向及安裝緩沖裝置等。

由于托架采用浮吊整體吊裝，而浮吊受風浪影響致使托架會上下、左右晃動，為使托架能順利與承臺預埋件相連，應預先在承臺預埋件上焊接一個下放接引導向，導向采用“鋼管+加勁板”形式，具體接引導向布置與設計如圖5 所示。

圖5 墩旁托架安裝導向限位圖

2.2 墩旁托架起吊

為了保證托架下放順利，密切關注天氣和海浪變化，選擇連續3 d 風力小于8 級，浪高小于2.5 m 時進行托架整體吊裝。

托架運輸至主塔墩旁，輔助墩側墩旁托架浮吊靠棧橋線路左側拋錨（整體吊裝避開塔吊影響）。浮吊墩位拋錨布置如圖6 所示。

圖6 浮吊拋錨布置圖

浮吊在起吊托架時吊距58 m，吊裝重量為4 t×900 t，滿足要求。吊裝時浮吊站位如圖7 所示。

圖7 墩旁托架吊裝浮吊站位示意圖

墩旁托架起吊步驟如下。

1）起吊時先4 點同步起吊15 m 左右高度，駁船退出施工區域。

2）保持吊點2 處吊鉤不動，起吊吊點1 位置2 個吊鉤，直至整個托架由臥式體系轉化為立式體系。

3）4 點同步起吊，起吊高度6 m 左右，確保墩旁托架底部距平臺頂面至少3 m。完成墩旁托架起吊，墩旁托架由臥式轉化為立式示意如圖8 及圖9 所示。

圖8 墩旁托架水平起吊狀態

圖9 墩旁托架豎直起吊狀態

2.3 墩旁托架墩位處下放就位

1）托架下放初定位。首先通過浮吊的兩邊側錨調整浮吊的縱軸線位置，使浮吊縱軸線與輔助墩側墩旁托架頂部橫軸線重合（注意浮吊臂桿與塔柱之間的位置關系，避免碰撞）；然后通過調整前錨1 和前錨2，使船首距離輔助墩側托架頂部中心約58 m，再調整浮吊把桿角度，使托架位于下放位置的正上方，達到托架下放前初定位的要求。

2）緩慢下放托架至距離接引導向約2 m 時暫停。待托架擺動較小時，檢查托架底口是否與導向鋼管中心基本重合，否則再次精確調整托架位置。

3）托架下放至接引導向頂口時，4 個角樁都在導向鋼管范圍內時，繼續緩慢下放直到4 個角樁接觸承臺頂預埋鋼板。

4）通過調節浮吊靠塔柱側主鉤，安裝頂部Φ60 mm臨時固定鋼絲繩，浮吊摘鉤并駛離。墩旁托架吊裝前將鋼絲繩一端安裝在墩旁托架上設置的臨時固定耳座上，另一端連接一根Φ30 mm 鋼絲繩引線，長度不小于40 m，墩旁托架吊裝到位后，利用塔吊提升鋼絲繩引線，將臨時固定鋼絲繩另一端提升至橫梁頂面臨時固定耳座處安裝固定，解除鋼絲繩引線。

5）安裝墩旁托架調整精軋螺紋鋼，利用2 臺千斤頂張拉精軋螺紋鋼，將墩旁托架調整至設計位置，張拉時2 臺千斤頂同步進行，并及時擰緊螺母。將頂部平聯桿B2 與塔柱預埋件C 通過8 個M42-26.5 爬錐連成整體，另一端與墩旁托架焊接固定，再固定托架底部。墩旁托架墩位處下放詳情如圖10 所示。

圖10 墩旁托架墩位下放示意圖

2.4 墩旁托架的加固

2.4.1 柱腳混凝土

為進一步增加支架底的抗滑移能力，鋼管支架承臺頂預埋件與塔座之間設有縱向混凝土擋塊，作為鋼管支架縱向抗滑移安全儲備。

鋼管支架內混凝土施工前，在鋼管上開設高70 cm，寬50 cm 人孔，割除分解鋼管內下放導向裝置，并人工清理出鋼管后方可灌注鋼管立柱內混凝土，鋼管立柱內混凝土灌注由底往上頂升壓注，灌注完畢后外貼鋼板封堵人孔。

鋼管外側混凝土立模前在承臺頂面及塔座表面設置隔離措施，方便后期拆除。混凝土范圍內在承臺頂面植Φ25 鋼筋，并安裝鋼筋骨架，鋼筋植入承臺不少于40 cm，利用C50 微膨脹水泥砂漿灌注植筋孔。

2.4.2 柱頭混凝土

鋼管支架安裝到位后即可進行柱頭微膨脹混凝土灌注。柱頭混凝土采用3 m3料斗灌注，混凝土標號為C50 微膨脹混凝土[6]。灌注前需在填充部位頂部（K1 鋼板）開100 mm 的灌料孔；灌注時需將灌注管伸入托模處，使混凝土由下往上頂升，保證混凝土灌注完成后頂板與混凝土密貼；灌注完畢后需采用同厚度鋼板焊接填補灌注孔，焊縫形式為單面坡口焊，焊后磨平。對于直徑2.0 m 和1.5 m 的鋼管，沿鋼管軸線方向混凝土灌注高度不小于2.8 m；對于直徑1.2 m 的鋼管，沿鋼管軸線方向混凝土灌注高度不小于2 m。柱頭混凝土填充示意如圖11 所示。

圖11 柱頭混凝土灌注示意圖

2.5 張拉墩頂預應力

鋼管內混凝土達到設計強度后方可張拉預應力鋼絞線。鋼管內混凝灌注完成后搭建張拉端臨時操作平臺。

張拉操作平臺搭設完成后對穿4 束Φ15.2 鋼絞線，每束鋼絞線30 根，每一根鋼絞線長88 m。`每束鋼絞線預拉力為375 t。鋼絞線采用單端張拉，依據張拉力選用2 臺500 t 張拉千斤頂及相應校對油表。鋼絞線兩端均錨固于鋼管立柱上，張拉端及錨固端位置現場自行決定。

對于元洪航道橋邊墩及輔助墩，鋼絞線一端錨固于鋼管立柱上，一端錨固于墩帽上，張拉端應位于鋼管立柱上，錨固端位于墩帽上。

3 結束語

平潭海峽公鐵兩用大橋橋址屬于典型的海洋性季風氣候[7]，具有季風持續續時間長、大風天數多、臺風登陸頻次高及有效作業時間短等特點。針對該橋的特殊環境，元洪航道橋墩旁托架采用工廠內整體制造，其加工質量及耐腐蝕能力有較高的保證；施工過程中采取導向裝置、柱腳加工措施，確保了大風環境下的施工精度及安全性；通過張拉預應力體系，進一步提高了墩旁托架抗風穩定性。該橋墩旁托架采取的整體制造及安裝技術，有效縮短了施工工期，降低了施工風險。平潭海峽公鐵兩用大橋已順利通車，充分驗證了該項施工技術的可行性、合理性和科學性，為后續類似橋梁施工提供了重要的指導意義。