元洪航道橋墩旁托架施工關(guān)鍵技術(shù)

胡怡之

（中鐵大橋局集團(tuán)有限公司，武漢 430050）

元洪航道橋?yàn)闃蚩绮贾肹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(jié)構(gòu)，C50 混凝土。塔頂高程+205.0 m，塔根高程+5.0 m，承臺(tái)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(cè)加寬至塔根10.0 m。主塔設(shè)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(shè)置墩旁托架[2-3]。墩旁托架具有承受鋼梁吊裝時(shí)的水平、豎向沖擊荷載；落梁后斜拉索掛設(shè)前的鋼梁、架梁吊機(jī)自重及臺(tái)風(fēng)荷載，滿足鋼梁縱橫移及滑移需求等功能。航道橋鋼梁架設(shè)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(jié)間鋼梁的拼裝平臺(tái)[4]，主要承受7節(jié)間鋼梁自重和2臺(tái)架梁吊機(jī)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(tǒng)、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(jié)構(gòu)，其中鋼管立柱采用Φ1 500 mm×18 mm鋼管，聯(lián)結(jié)系型號(hào)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(jié)構(gòu)，滑道梁需等鋼管支架頂層連接系內(nèi)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(xù)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(jié)間鋼梁（E9—E12）的安裝，并承受斜拉索掛設(shè)前的鋼梁自重。鋼管立柱采用Φ2 000 mm×22 mm鋼管，聯(lián)結(jié)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(jié)構(gòu)，材質(zhì)為Q345B，箱梁高1 500 mm，寬900 mm，滑道梁沿順橋向采用8.8級(jí)螺栓群連接成整體。滑道梁需等鋼管支架頂層連接系內(nèi)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(jié)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(jié)構(gòu)，其中鋼管立柱采用Φ1 500 mm×18 mm 鋼管，聯(lián)結(jié)系型號(hào)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(tái)頂面，高度方向上共設(shè)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(gè)墩位處墩旁托架鋼管支架各單元件在工廠內(nèi)匹配制造加工完成后，在工廠內(nèi)進(jìn)行拼裝，利用履帶吊機(jī)及龍門吊拼裝各單元件，墩位單側(cè)墩旁托架鋼管支架拼裝成整體后處于臥式狀態(tài)，然后運(yùn)輸至施工墩位，利用3 600 t 浮吊[5]整體吊裝，利用底部導(dǎo)向系統(tǒng)對鋼管支架進(jìn)行初定位，利用鋼絲繩在頂部進(jìn)行臨時(shí)連接，浮吊摘鉤，將墩旁托架調(diào)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(nèi)預(yù)拉鋼絞線，張拉完成后按要求焊接頂層連接系平面內(nèi)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(xù)千斤頂和鋼絞線等的布置，具備鋼梁架設(shè)條件。

2 墩旁托架施工關(guān)鍵技術(shù)

2.1 墩旁托架整體吊裝

墩旁托架整體吊運(yùn)安裝前的準(zhǔn)備工作主要包括：清理墩旁托架吊裝范圍內(nèi)的障礙物、焊接托架底部接引導(dǎo)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(fēng)浪影響致使托架會(huì)上下、左右晃動(dòng)，為使托架能順利與承臺(tái)預(yù)埋件相連，應(yīng)預(yù)先在承臺(tái)預(yù)埋件上焊接一個(gè)下放接引導(dǎo)向，導(dǎo)向采用“鋼管+加勁板”形式，具體接引導(dǎo)向布置與設(shè)計(jì)如圖5 所示。

圖5 墩旁托架安裝導(dǎo)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(guān)注天氣和海浪變化，選擇連續(xù)3 d 風(fēng)力小于8 級(jí)，浪高小于2.5 m 時(shí)進(jìn)行托架整體吊裝。

托架運(yùn)輸至主塔墩旁，輔助墩側(cè)墩旁托架浮吊靠棧橋線路左側(cè)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(shí)吊距58 m，吊裝重量為4 t×900 t，滿足要求。吊裝時(shí)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(shí)先4 點(diǎn)同步起吊15 m 左右高度，駁船退出施工區(qū)域。

2）保持吊點(diǎn)2 處吊鉤不動(dòng)，起吊吊點(diǎn)1 位置2 個(gè)吊鉤，直至整個(gè)托架由臥式體系轉(zhuǎn)化為立式體系。

3）4 點(diǎn)同步起吊，起吊高度6 m 左右，確保墩旁托架底部距平臺(tái)頂面至少3 m。完成墩旁托架起吊，墩旁托架由臥式轉(zhuǎn)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(tài)

圖9 墩旁托架豎直起吊狀態(tài)

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(cè)錨調(diào)整浮吊的縱軸線位置，使浮吊縱軸線與輔助墩側(cè)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(guān)系，避免碰撞）；然后通過調(diào)整前錨1 和前錨2，使船首距離輔助墩側(cè)托架頂部中心約58 m，再調(diào)整浮吊把桿角度，使托架位于下放位置的正上方，達(dá)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(dǎo)向約2 m 時(shí)暫停。待托架擺動(dòng)較小時(shí)，檢查托架底口是否與導(dǎo)向鋼管中心基本重合，否則再次精確調(diào)整托架位置。

3）托架下放至接引導(dǎo)向頂口時(shí)，4 個(gè)角樁都在導(dǎo)向鋼管范圍內(nèi)時(shí)，繼續(xù)緩慢下放直到4 個(gè)角樁接觸承臺(tái)頂預(yù)埋鋼板。

4）通過調(diào)節(jié)浮吊靠塔柱側(cè)主鉤，安裝頂部Φ60 mm臨時(shí)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(shè)置的臨時(shí)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(shí)固定鋼絲繩另一端提升至橫梁頂面臨時(shí)固定耳座處安裝固定，解除鋼絲繩引線。

5）安裝墩旁托架調(diào)整精軋螺紋鋼，利用2 臺(tái)千斤頂張拉精軋螺紋鋼，將墩旁托架調(diào)整至設(shè)計(jì)位置，張拉時(shí)2 臺(tái)千斤頂同步進(jìn)行，并及時(shí)擰緊螺母。將頂部平聯(lián)桿B2 與塔柱預(yù)埋件C 通過8 個(gè)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(jìn)一步增加支架底的抗滑移能力，鋼管支架承臺(tái)頂預(yù)埋件與塔座之間設(shè)有縱向混凝土擋塊，作為鋼管支架縱向抗滑移安全儲(chǔ)備。

鋼管支架內(nèi)混凝土施工前，在鋼管上開設(shè)高70 cm，寬50 cm 人孔，割除分解鋼管內(nèi)下放導(dǎo)向裝置，并人工清理出鋼管后方可灌注鋼管立柱內(nèi)混凝土，鋼管立柱內(nèi)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(cè)混凝土立模前在承臺(tái)頂面及塔座表面設(shè)置隔離措施，方便后期拆除。混凝土范圍內(nèi)在承臺(tái)頂面植Φ25 鋼筋，并安裝鋼筋骨架，鋼筋植入承臺(tái)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(jìn)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(biāo)號(hào)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(shí)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(bǔ)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(yù)應(yīng)力

鋼管內(nèi)混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后方可張拉預(yù)應(yīng)力鋼絞線。鋼管內(nèi)混凝灌注完成后搭建張拉端臨時(shí)操作平臺(tái)。

張拉操作平臺(tái)搭設(shè)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(yù)拉力為375 t。鋼絞線采用單端張拉，依據(jù)張拉力選用2 臺(tái)500 t 張拉千斤頂及相應(yīng)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(xiàn)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(yīng)位于鋼管立柱上，錨固端位于墩帽上。

3 結(jié)束語

平潭海峽公鐵兩用大橋橋址屬于典型的海洋性季風(fēng)氣候[7]，具有季風(fēng)持續(xù)續(xù)時(shí)間長、大風(fēng)天數(shù)多、臺(tái)風(fēng)登陸頻次高及有效作業(yè)時(shí)間短等特點(diǎn)。針對該橋的特殊環(huán)境，元洪航道橋墩旁托架采用工廠內(nèi)整體制造，其加工質(zhì)量及耐腐蝕能力有較高的保證；施工過程中采取導(dǎo)向裝置、柱腳加工措施，確保了大風(fēng)環(huán)境下的施工精度及安全性；通過張拉預(yù)應(yīng)力體系，進(jìn)一步提高了墩旁托架抗風(fēng)穩(wěn)定性。該橋墩旁托架采取的整體制造及安裝技術(shù)，有效縮短了施工工期，降低了施工風(fēng)險(xiǎn)。平潭海峽公鐵兩用大橋已順利通車，充分驗(yàn)證了該項(xiàng)施工技術(shù)的可行性、合理性和科學(xué)性，為后續(xù)類似橋梁施工提供了重要的指導(dǎo)意義。