浅析鸡鸣三省大桥主拱圈安全专项施工方案

谢 刚

（四川公路桥梁建设集团有限公司，四川 泸州 646100）

2019年7月7日，鸡鸣三省大桥主拱圈合拢。6个月后，鸡鸣三省大桥正式建成通车，迅速成为推动四川、云南两地旅游产业发展的支柱，带动赤水河上游两岸经济产业的发展，助力乌蒙山区人民脱贫致富。

1 工程概述

鸡鸣三省大桥项目起于四川省叙永县水潦彝族乡，止于云南省镇雄县坡头乡。鸡鸣三省大桥位于云贵川交界处，跨越赤水河上方，河谷宽不足百米，桥位处于地势险要、坡陡、高差大的位置，两岸陡壁距河面约120m，河谷呈典型“U”状。公路等级设计为山区二级公路，项目路线全长1 125.039m，鸡鸣三省大桥全长286.42m，路基标准宽度为8.5m，鸡鸣三省大桥增设人行道，桥面宽度为11.5m。工程桥型主体为跨180m的上承式钢筋混凝土箱型拱桥，主拱圈采用悬链线无铰拱，等高度单箱双室钢筋混凝土断面，共划分31个节段，拱脚1～2节段采用钢管立柱支架现浇施工，3～15节段采用挂篮悬浇施工，16节段采用合拢吊架施工。鸡鸣三省大桥现场实际布置如图1所示。

图1 鸡鸣三省大桥现场实际布置图

2 主拱圈安全专项施工方案

2.1 主拱圈1～2节段现浇支架施工

作为主拱圈的基础，1～2节段的施工尤为关键，从施工准备、场地平整以及支架的安装、浇筑、养护和拆除，至少需要3个月的时间。1～2节段的支撑采用6根Ф630×8mm钢管分三排布置，横桥向间距4.25m，桥轴线对称，纵桥向以4.5m间距布置三排。主承重横梁采用2I45b工字钢，以砂桶作为卸载装置。

2.1.1 支架搭设

支架搭设前必须确保混凝土硬化、场地平整，混凝土硬化厚度为20cm，采用标号C30混凝土。基础混凝土平面尺寸为100cm×100cm，深度为100cm，基础底必须位于整体性好的基岩上，表面破碎岩土需清理干净。支架钢管立柱采用Ф630×8mm钢管法兰盘连接，立柱长度需根据梁底标高和基顶标高计算确定。支架立柱焊接施工前,需检查焊接坡口开启情况，按照设计要求开设坡口。支架搭设或焊接时若遇到雨天或大风天气，应停止焊接或设置切实可靠的防护措施，焊接缝隙不能出现咬边、裂纹、焊瘤等缺陷。

2.1.2 支架预压

由于支架本身具有非弹性变形的性质，需要在满足支架承载能力的基础上预压处理支架，以此消除支架的非弹性变形。预压前后需对支架进行检查，并根据1～2节段总荷载的1.1倍设定压重，根据观测结果制定支架调整和加固措施。应以主拱圈底标高为控制标准，根据断面结构布设点位并分别观测点位，以便于记录标高值和沉降情况。支架预压卸载阶段也要进行观测，根据卸载后记录的观测值分析支架以及地基变形的情况，以此计算出非弹性值和弹性变形值，便于通过调整桩顶横梁标高控制主拱圈底板的预拱高度。

2.1.3 模板施工与支架拆除

支架外侧采用定型大钢模，内侧采用组合钢模，安装、测量并检查完毕后，进行混凝土浇筑。当底腹板混凝土浇筑达到一定强度后，可以安装内顶模，施工时可以同时浇筑混凝土并安装压模。

支架拆除应遵循由上而下、先搭后拆、后搭先拆的原则，不能立面拆架或上下同时进行拆架。作业前需检查各工具是否牢固，以保证工作安全。如果在作业过程中发现混凝土影响结构安全质量的问题，应立即停止拆模，处理问题后再进行作业。拆除高处、复杂的结构模板，需要有切实可行的安全防护措施，保证模板拆除人员安全；多人操作时要严格按照工艺流程进行，注意团队配合。

2.2 主拱圈3～15节段挂篮悬臂浇筑施工

挂篮是3～15节段拱圈悬浇的主要承重构件，采用适合拱圈特点的侧桁式钢结构挂篮，挂篮的挂钩不仅是行走的承重构件，也是节段混凝土浇筑过程中的支撑构件。挂篮施工各工序时间见表1。

表1 挂篮施工各工序时间表

2.2.1 挂篮构造

挂篮主要由五大系统结构组成。（1）挂篮的桁架承重系统。由三角主杆和加强斜杆构成，各杆之间采用螺栓连接，挂钩固结于侧桁架的顶端，上下弦杆、斜杆的所有受力都传至挂钩，挂钩由钢板焊接为4肋箱形。（2）行走系统。其与侧桁架相连，支承在拱箱顶面轨道钢板的滑船上，为防止挂篮向下滑移或向前移动，在已浇筑的主拱圈节段上预埋牛腿、加工支垫钢箱。行走时，通过千斤顶连续张拉下缘的精轧螺纹钢移动。（3）支反力与止推系统。支垫在后横梁上楔形钢板组成后支座，作为浇筑混凝土时挂篮的反力支垫，通过底板预留孔与后横梁的反力楔入钢楔来限制挂篮滑动。（4）模板系统。由侧模、内模、顶模、内压模、外压模、横隔板专用钢模和底模构成。（5）工作平台与防护系统。需结合实际工程情况制定，本工程采用的是B型防护栏杆。

2.2.2 挂篮安装及荷载试验

现浇筑节段需在浇筑前，于拱圈顶板预埋挂篮行走所需的轨道锚筋和轨道钢板、拱圈底板相应位置预埋止推预埋孔，再进行轨道放样及安装，并拼装挂篮主桁前后桁架。其次，利用缆索吊装至安装位置，根据底板预留孔连接横梁和斜撑，调整并确认系统状况后，才可安装底膜和吊篮。

挂篮安装后需进行荷载试验，根据挂篮受力性能和实际刚度参数，检测挂篮关键部位的受力指标，消除挂篮的弹性变形。一般来说千斤顶加载法是荷载试验的常用方法，但在本工程结构中无法真实反映挂篮的工作情况，因此，采用实物加载的方式进行测量，以25%、50%、75%、100%四个等级进行加载计算，加载完成后每1h测量一次，连续测量2h。当变形小于1mm时，可结束预压，逐级卸载。

2.2.3 挂篮行走

调整完相应悬浇段的扣索索力后，便可以进行挂篮行走，此时，需注意当千斤顶行程快到位时，应及时将上缘精轧螺纹钢拧紧，以防止挂篮下滑、千斤顶回油。下缘精轧螺纹钢螺帽与垫板位于千斤顶尾部，继续顶推千斤顶，反复循环至挂篮行走到位。挂篮行走应保证两挂钩速度一致，避免增加桁架内力，两侧位移偏差应小于3cm。此外，本工程施工过程中气温高、日照强、雨水多，挂篮的使用除了日常进行结构技术检查外，也应做好定期的油漆维护。若涂层表面光泽大幅度降低，出现粗糙、风化、开裂等问题或部分构件出现大面积锈蚀，应及时进行维护。

2.3 主拱圈16合拢段施工

两岸挂篮现浇节段施工完成后，便可拆除挂篮，准备进行合拢节段处理。需至少24h对主拱圈进行温度及变形观测，才能选择出温度稳定的合拢时段。根据计算和施工监测资料，对拱圈、扣索、锚索进行内力、偏位调整，以满足设计要求。当焊接劲性骨架在设计温度范围且温度稳定时，应按设计要求的标准时段浇筑合拢段混凝土，待其达到设计强度并且混凝土龄期大于96h后，才能按照设计逐级松开扣索，将扣索力转换为拱圈内力，完成主拱圈施工作业。合拢前要注意调整拱圈的线性、索力和位置，保证合拢段两端相对高差不大于10mm，轴向偏位不大于10mm。并在设置合拢段时，要使劲性骨架在设计温度稳定时段锁定，混凝土浇筑也需在标准时段达到初凝，确保无强度或低强度混凝土不会在升温时开裂。

2.4 主拱圈扣锚系统

主拱圈施工扣锚系统由扣塔、锚锭、缆索吊装系统以及扣、锚索组成。扣塔是支撑扣、锚索的塔架，是确保拱圈节段悬浇安全的重要组成部分。在扣塔设计中，需采用切实有效的措施，以保证拱圈施工过程中自身的稳定性和安全性。安装最为关键的是扣塔第一段立柱，施工应按照设计图纸放样，并划出塔脚钢管边缘线，保证安装后塔脚不发生移位，再利用缆风索调整上接头平面位置，使立柱处于铅垂位置，待上、下游立柱均调整到位后，再进行吊竖、平联，连接形成整体。

锚锭设计对应扣索的上、中、下三层分开布置，并且下层锚锭均采用沿锚锚锭。由于本工程横跨四川和云南两省，两岸地层有所区别，采用的锚锭也不同。四川岸地层为粉质粘土层，主锚锭及扣锚锭均采用重力式锚锭。主锚锭中心距塔架中心间距119m，扣锚锭中心距塔架中心间距82m，锚锭埋置深度均大于5m。可以采用挖掘机开挖锚锭基坑，但在实际施工时，应尽量避免放坡开挖。云南岸锚锭采用岩锚索的锚固形式，上、下两层岩锚索直接通过锚索连接器与塔架锚索相连接，中层岩锚索则通过工字钢锚索转换后再与塔架锚索连接。四川岸锚锭施工是正常的基坑开挖与混凝土浇筑施工流程，而云南岸锚锭施工需要进行岩锚钻孔，并且钻孔应采用干钻，严禁采用水钻，以保障锚索施工不会恶化岩体的地质性能，同时，也能保证岩土的粘结性。当钻孔达到设计深度后，要稳定位置继续1～3min，不能立即停钻，避免孔底达不到设计孔径。最后，检验完成锚孔方位、倾角与其他项目并合格后，才可以进行下一道工序。

扣、锚索的制作需要考虑牵引力的索挠度、固定端预留长度、顶压器空间长度和千斤顶预留索长等多种因素。在扣挂阶段，需用缆索吊装系统提升扣索固定端至待安装拱圈索导管处，利用人工将圆锚圈送入索导管并使圆锚圈露出锚板，再用压板使钢绞线锁头紧贴在圆锚圈上。固定端安装完毕后，才能进行张拉端的安装。利用牵引卷扬机交接墩盖梁及扣塔顶转型滑车，使牵引钢绳靠近张拉端索导管，通过人工将前端钢绞线穿入张拉端索道管，安装上顶压器、千斤顶等设施后，完成扣锚索扣挂工作。

锚索张拉前，先将千斤顶与压力表配套标定，确定张拉压力和压力表之间的关系。按照工程施工要求，扣锚索张拉需待拱圈节段混凝土强度达到45MPa，张拉端混凝土龄期不小于120h，才可进行该节段的张拉。调整扣锚索可以采用大位移调索和小位移调索两种方式，其本质都是调整安装反力架、千斤顶等的调索位置。

2.5 施工过程监控

为保证成桥后主梁线形符合设计要求，必须严格控制施工。本工程主拱圈最大悬臂长90m，每一节段的悬臂端截面拱顶需设立三个高程观测点，现浇节段悬臂端截面设立三个临时标高观测点，作为当前节段控制截面梁底标高。根据观测点的高程关系，利用水准仪和全站仪测量主拱标高和坐标。拱圈纵向应力检测断面为悬臂根部、1/4跨径、1/2跨径处等关键截面位置。同时，在混凝土中预埋温度元件，利用全自动温度数据采集系统收集温度场分布，选取具有代表性的天气进行24h连续观测。此外，钢筋的检验、堆放、加工、安装等都应根据相关规定进行，混凝土浇筑应按照施工设计要求和相应规章制度进行，应尽可能一次浇筑完成各部分截面。

3 结语

鸡鸣三省大桥作为省市间重要的路桥工程，其主拱圈安全专项施工方案贯彻“安全第一、预防为主、综合治理”的方针，明确各节段安全施工技术要求，杜绝安全生产事故，最大限度避免资源浪费，节能降耗，优化资源配置，降低施工成本，促进工程项目全面、协调和可持续发展。