浅谈双塔三跨自锚式悬索桥主桥施工方法

李文卫

摘要:本文介绍了某大桥主体结构特点和桥位处施工条件和施工方法。

关键词:悬索桥;箱形梁;顶推法架桥;桥梁施工

1工程概况

某大桥位于湖南省境内，是湖南省规划的高速公路跨越某河的一座特大桥。大桥主桥为双塔三跨自锚式悬索桥，主桥跨度为(160十406十160)m (图1)。桥塔为门式混凝土结构，包括上、下塔柱和上、下横梁。塔柱为单箱单室截面;上横梁为倒梯形截面，上缘宽8. 2 m，下缘宽7.6 m,高8m，长31m;下横梁高7m，宽6m，长33. 6 m。桥塔墩承台采用分离式，单个承台尺寸为21. 3 m@21. 3 m@5m，承台间采用系梁连接(系梁宽6 m,高5 m,南塔系梁长26. 831 m，北塔系梁长26. 575 m )。采用钻孔桩基础，单个承台下设16根直径2. 2 m的钻孔

桩，桩长97 m;系梁下设3根直径2. 2 m的钻孔桩，桩长52 m。加劲梁为流线型钢箱梁截面(图2)，梁高3.5m，梁宽39 m，全長685. 75 m(不包括主缆锚固区)，分为53个节段，标准节段长13.5m。主缆采用高强镀锌钢丝预制平行索股。每根主缆有37根索股。吊索为钢丝吊索，上端为销接式连接，下端为承压式连接，共49组。

图1主桥立面布置

图2钢箱梁截面

该桥设计技术标准:双向6车道;设计速度100km /h;桥宽39 m，设计荷载为公路-Ñ级@1. 3;设计基准期100年;设计安全等级为一级;设计防洪流量19 600 m 3 /s。

桥址处属暖温带大陆性气候，冷暖气团交替频繁，四季分明。桥位处白年一遇风速28. 7 m /s。该河段河槽不稳定，属于游荡型河道。主槽平均流速2. 48~3. 72 m /s。

根据该桥结构特点和桥位处的施工条件，上部结构施工按先梁后缆的顺序进行，其中加劲梁采用顶推法施工，与钢锚梁合龙后再施工主缆，最后施工桥面系。水中承台采用钢管桩围堰施工，岸边桥塔

采用大开挖配合深井降水施工，塔柱上横梁采用托架法施工，下横梁采用支架法施工，桩基采用旋挖钻机与回旋钻机结合施工。主要介绍该桥主桥的施工方案。

2工程特点

(1)主桥范围内桩基钻孔深度100~ 110 m，由于该桥位于河流中、下游分界线处，桥位处地质情况复杂，软弱砂层和半成岩、岩层等地层交错分布，且分布标高不同，同一墩位不同桩位地质情况差异大，

对钻机钻进过程控制要求高。

(2)由于环境限制，只能从侧单侧进场顶推。单侧顶推重量大，达17 850 t;顶推距离长，达670 m;单节钢箱梁最大块重339 t;钢箱梁在顶推过程中要承受较大的弯曲应力和局部压应力。

(3)该河流不具备通航条件，钢箱梁节段无法从水路运至桥位，只能在钢梁加工厂制作成板单元，运至现场拼焊成标准节段，再利用大型起升设备起吊至顶推平台顶面进行顶推。

(4)顶推全过程为高位顶推，钢箱梁顶面距河床53~ 65 m，河床局部冲刷最深处达29 m，桥位处冬、春季盛行东、西风，两季多数天数风力不小于6级，与桥梁顺桥向垂直。临时墩受横向风力及纵向

顶推不平衡力共同作用，因此对临时墩要求高，对顶推过程中的施工控制要求高。钢箱梁顶面处于圆曲线上，顶推过程中的线形控制要求高。

3施工方案

该桥主桥施工的主要流程为:施工准备y栈桥施工y基础施工y桥塔施工y搭建顶推平台和临时墩y钢箱梁顶推(同时架设两侧钢锚梁)y钢箱梁合龙y主缆施工y桥面系施工y大型临时设施拆除。

全桥施工总布置见图3。 图3全桥施工总布置

3. 1栈桥施工

首先贯通栈桥，栈桥长约410 m，栈桥中心线与桥梁中心线重合(栈桥布于桥中线的考虑:利于水中主墩和临时墩施工、拆除，便于栈桥横向与临时墩连接成整体，栈桥结构稳定安全可靠)，采用型钢梁面。在主桥南塔墩系梁处设1跨型钢梁，在南塔及南塔北侧临时墩之间设一通航孔(通航孔采用贝雷桁梁，跨度为18m，贝雷桁梁下弦标高99. 5 m)。栈桥通行55 t重车(含自重)及70 t履带吊机。栈桥在此

河流调水调砂期间限制重车通行，仅允许30 t及以下(含自重)运输车通行。栈桥顶面设运输道及水管、泥浆管等。

3. 2基础施工

南主墩钻孔桩施工:在栈桥两侧墩位处横桥向插打钢管桩，并形成墩位平台。在墩位平台上拼装50 t龙门吊机用以基础施工。钻孔平台顶至桩底长达110 m，采用K P 3000型气举反循环钻机施钻施

工。北主墩钻孔桩为陆域施工，钻孔深度为104 m ,填筑土平台，采用旋挖钻机与回旋钻机2种钻机施工。南、北共用墩1. 8 m直径钻孔桩采用旋挖钻机施工。

南侧桥塔墩承台采用整体式锁口钢管桩围堰施工，系梁上设置合龙段，两侧承台分2次浇筑。北主墩及边墩承台采用大开挖方式施工，辅以井点及深井降水，在枯水期进行桥塔墩承台施工。

3. 3桥塔施工

桥塔施工包括塔柱、下横梁及上横梁施工。

塔柱采用液压自升式爬模施工，两塔柱布置2台10 t塔吊及施工电梯辅助施工，塔柱爬模施工过程中设置钢筋绑扎劲性骨架，塔柱浇筑标准节段高6m,模板采用进口维萨板，根据塔柱形状及变坡点

设置情况调整模板配置(塔柱下部由大变小，上部由小增大，外观质量要求高)。

下横梁采用支架法施工，由于栈桥布于桥中线，塔柱下横梁的施工支架应避开栈桥，并设置安全设施，保证下横梁施工期间施工通道的畅通。

根据工期的需要，钢箱梁需在北桥塔下横梁施工完成后即顶推至北主墩处，故上横梁采用托架法施工，以确保钢箱梁顶推的按期实施。塔柱上节为薄壁箱形结构，壁厚仅80 cm，而上横梁高8m、长31m，如一次浇筑，传于塔柱的力过大，对主体结构不利，故上横梁需分2次浇筑。

3. 4搭建顶推平台和临时墩

在侧共用墩与主墩之间设置钢箱梁顶推组装平台及横桥向龙门吊机走道，顶推平台上设钢箱梁节段拼焊场、滑道及顶推设备。在顶推平台上拼装龙门吊机，并利用龙门吊机拼装钢导梁。钢导梁为变截面钢板桁架梁，由2片主梁加联结系组成，主梁截面呈工字形，节间用高强螺栓连接，以利于制造、拼装和拆除。导梁前端一节底面设置成斜坡口，以便钢导梁能顺利达到临时墩上。

在栈桥上利用履带吊机在设墩位处插打水中临时墩钻孔平台。临时墩间设置水平拉索，两端临时墩与边墩或顶推组装平台拉紧，使各临时墩及桥塔形成整体。临时墩顶设滑道、竖向起顶装置、水平顶

推装置及横向限位装置。临时墩顶滑道线形按相应临时墩及顶推平台部位对应圆曲线线形及标高进行设计，保证钢箱梁顶推至设计高程。

综合考虑受力及工程造价等因素，采用桥梁博士软件分析顶推全过程受力情况，结果表明，主体结构能够满足受力需要，并确定中跨406 m采用4排临时墩，跨度为(80十82十82十82十80) m ,主体南

侧边孔考虑该河防洪控导工程影响及与南锚梁合龙的施工需要，北侧边孔考虑顶推平台的因素，对临时墩间距作了部分调整。临时墩采用打入桩，满足了河务部门相关要求，降低了后期桩基处理费用。

3. 5箱梁顶推及合龙施工

钢箱梁在工厂加工成板单元，运至施工现场后拼装成设计长度节段。为了保证钢箱梁组焊质量及工期，在施工现场设1座钢箱梁组拼场。在钢箱梁组拼场将钢箱梁拼焊成设计节段，由运梁台车通过

运输道运至起吊位，再由320 t提升吊机提升至顶推平台，调整定位后与钢导梁连接，开始顶推。顶推中，采用单向多点顶推计算机控制系统控制各点同步顶推。顶推过程中严格控制顶推精度，顶推至最前端与己架设好的南锚梁直接进行合龙施焊，顶推平台后端设置合龙段钢箱梁，提升至己架设的钢箱梁上，根据实际尺寸调整合龙段钢箱梁长度。

3. 6主缆施工

利用塔吊在塔顶拼装塔顶吊架，利用塔顶吊架施工索鞍，架设猫道。采用PPW S法施工主缆梁面布设放索架，以猫道为支架，轨道小车牵引主缆索股，逐根架设主缆索股，调股、紧缆。主缆施工完成后，安装索夹、吊索，按要求张拉吊索，完成体系转换。

3. 7大型临时设施拆除

主缆完成体系转换后即可开始桥面系及主缆缠丝防护施工。同时按照从上到下的顺序进行大型临时结构拆除作业。首先拆除猫道;塔顶吊架拆成散件由塔吊吊至地面;从贯通的加劲梁上悬挂操作平台至梁底，用履带吊机拆除临时墩;拆除顶推平台;最后拆除栈桥，先回收桥面系型钢梁，再拔桩。

4结语

某河大桥于2010年3月开工，根据该桥结构特点并结合现场施工条件，该桥大直径深孔桩基采用旋挖钻与回旋钻机施工;钢箱梁采用单向多点同步顶推施工。日前主桥钻孔桩施工己近尾声，旋挖钻机的应用情况良好，顶推组拼平台、临时墩及钢箱梁施工方案己确定并在实施中，具体施工方案在施工过程中需逐步完善，桥塔塔柱实施性方案正在编制中，以确保该桥施工的顺利进行。该桥预计于2013年6月完工。

参考文献:

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