倾斜独塔斜拉桥钢塔竖转施工技术

张 伟 卢 龙

(1.武汉交通工程建设投资集团有限公司，湖北 武汉 430000; 2.武汉光谷交通建设有限公司，湖北 武汉 430075)

1 工程概况

高新二路跨外环桥梁主桥跨径按95 m+65 m布置，为倾斜独塔斜拉桥。主塔结构呈网球拍造型(半椭圆形)，侧立面与水平面夹角为80°，主塔总高度66.1 m，超出桥面高度为63.5 m；主塔采用钢结构，钢箱截面尺寸是3.6 m×3.6 m，拱肋采用Q345qD钢材，板厚为8 mm～40 mm。塔上设置钢锚箱，斜拉索锚固定于钢锚箱内，全塔重875 t，各节段重量20 t～124.3 t。主桥总体结构示意图见图1。

2 施工方案及优点

2.1 施工方案

该桥塔受力复杂、施工难度大，针对该桥特点，参考国内外施工经验，采用“卧式拼装，竖向转体”的施工方案[1,2]。施工时利用拼装平台及吊车在已完成的墩顶推拼装平台作为施工平台，在平台上安装好胎架，采用吊车先拼装好整个钢塔，钢塔在胎架上拼焊完成后，安装竖转架及牵引系统，最后通过计算机同步控制液压系统控制牵引索完成主塔竖向转体。

2.2 方案优点

同其他施工方案相比，竖向转体有以下优点：1)焊接在胎架上进行，能够保证焊缝焊接质量。2)不需要强大的塔后支撑体系。3)钢塔安装时间短，效率高，能缩短施工工期。4)挂索可以在竖转前完成，操作简单，安全性高。5)竖转采用计算机全过程控制，更安全、可靠。

3 主要施工方法

3.1 钢塔拼装

钢塔自重875 t，分为17个箱梁，D0段～D7段为左右镜像形式，D8节段为单节段，节段最大重量为124.3 t。钢塔分段示意图如图2所示。

现场钢塔整体组装在胎架上进行，按照钢塔与桥面成13°夹角布设胎架。现场组装不包括D0，组装顺序从D1～D8组装，先一侧从D1组装至D7，再另一侧从D1组装至D7，最后组装合龙段D8。每安装一节段，及时将该节段与上一节段焊接为整体，焊缝检测合格后再进行下一节段安装。

3.2 钢塔D0节段安装

3.2.1钢塔D0节段组成及拼装

D0节段分为D0-1,D0-2两个节段， D0-1节段与桥墩混凝土连接，D0-2节段与上部结构焊接。D0-1,D0-2之间设置旋转支座，通过销轴连接，销轴上安装滑动轴承，钢塔D0-2节段及上部结构通过轴线旋转。为了保证D0-1和D0-2联接轴在竖转时的同轴度，在预拼装时，D0-1和D0-2旋转轴按尺寸加工并装配，拆散运抵现场前，旋转轴再车掉2 mm，以利于现场竖转时能够克服同轴度误差。

3.2.2D0-1节段安装

D0-1节段与基座(钢混凝土基座)采用高强螺栓连接。先在基座上安装预埋部件，再浇筑基础混凝土。为保证精轧螺纹钢安装尺寸精度，除在基座顶面布置定位板外，在距离基座顶板300 mm处增加一块定位板。D0-1节段与基座连接时，先搭设临时工作平台，利用吊车吊装D0-1段进行定位，通过调整使D0-1底板与基础顶面定位板对齐，确保D0-1预留孔位正对基座预埋螺栓，落位后再将高强螺栓逐一固定。D0-1节段固定后，再对拼接面进行压浆处理。

3.3 竖转系统安装

1)竖转架组成。

竖转架包括前拉索、前锚连接件、支撑架、支撑架支座、后锚连接件、后拉索。支撑架支座焊接在D0-2截段上，支撑架通过销轴连接在钢塔上，前拉索一端处于D5节段临时拉锚点，另一端与前锚连接件前端连接，前锚连接件后端安装在支撑架上端；其中后锚连接件一端也安装在支撑架上端，一端再与后拉索连接。竖转架结构示意图如图3所示。

2)牵引系统安装。

牵引系统安装包括安装千斤顶、穿束、钢绞线预紧、系统空载调试四个主要步骤。

3.4 钢塔转体

3.4.1准备工作

检查牵引装置的液压与电路系统、控制及显示系统、锚夹具、钢绞线等是否正常。检查竖转架焊缝、卡板、连接销轴、法兰连接处螺栓紧固情况，检查锚固设置是否牢固。将钢塔与胎架的临时连接及钢塔上的无关荷载全部清除，确保竖转时无拖挂和阻碍。

3.4.2试竖转

为观察整个竖转系统的工作状态，确保安全，在正式竖转前进行试竖转。试竖转采用手动控制，先使千斤顶回到起始位，再根据具体情况调整泵站限压，使千斤顶按照20%,40%,60%,80%,100%逐级进行加载，将钢塔提升10 cm，停止加载，让钢塔静置24 h，检查结构变形、焊缝质量及竖转设备是否正常。

3.4.3正式竖转

试竖转完成后即进行正式竖转，正式竖转采用计算机自动控制。具体步骤及关键控制点如下：1)启动液压千斤顶，开始竖转。2)竖转时，重点关注同步控制误差对构件的影响、油压最大值和最小值，并对节段梁结构状态偏移进行检测，如有误差，及时进行调整。3)竖转时，结构负荷、结构状态及竖转通道安排专人进行检查。4)钢塔竖转到位后，停机悬空，检查所有夹持器是否夹紧，确保结构安全。钢塔竖转至80°示意图如图4所示。

3.4.4体系转换

竖转完成后，立即将牵引系统千斤顶进行机械锁定，并将转体接口(D0-1与D0-2节段)锁定、焊接为整体，然后进行斜拉索的安装、张拉、检测验收，形成钢塔、斜拉索、主桥钢箱梁的平衡体系，最后拆除竖转架及牵引设备，完成钢塔的体系转换。

4 结语

高新二路跨外环桥梁主塔采用竖转法施工，避免了桥梁钢塔的高空焊接作业，对焊缝的质量更容易控制，增加了施工作业的安全性，降低了施工成本，施工效率大大提高。施工时，竖转架与钢塔组成稳定的受力体系，整个过程安全可靠。该桥主塔的成功实施为倾斜独塔斜拉桥的施工提供了借鉴，具有较高的推广价值。