异形索塔首节钢锚箱精确定位施工技术

刘咏梅

(中铁二十三局集团第三工程有限公司, 四川成都 610000)

斜拉索是斜拉桥的重要组成部分，安装精度影响主梁的受力，斜拉索导管定位的精准度又直接影响斜拉索的安装精度[1-2]，所以在斜拉桥施工中，斜拉索导管安装精度至关重要。由于索导管的空间定位复杂性，索导管的空中定位困难、精度难以保证、耗时，如果索导管定位安装出现问题，不满足设计要求，将会造成较大的质量事故；另外，首节钢锚箱安装完成后即进行混凝土浇筑，首节钢锚箱位置确定后，它与钢锚箱预拼装中已经建立起来的几何线形保持一致，因而首节钢锚箱安装位置精度对整个上塔柱精度控制非常重要[3]。

1 项目概况

1.1 项目简介

巴中恩阳“义阳大桥”全长655 m，桥面宽度33 m，双向6车道，人行道宽度2.5 m，主桥为245 m的独塔单索面斜拉桥，塔梁固结体系(图1)。

图1 义阳大桥总体布置

图2 义阳大桥主塔构造(单位:mm)

索塔外轮廓由3个圆曲线和直线组合构成，最小曲线半径100 m，最大曲线半径520.3 m，索塔高130 m，桥面以上塔高82.1 m，桥面以下47.9 m，索塔两柱在桥面以下“X”型交叉，塔整体为一个梯形断面，通过对梯形断面倒角来实现桥塔线条的变化(图2)。

主塔采用混凝土和钢锚箱复合结构，钢锚箱段共计40.45 m一共19个节段，为厂内定制，整体吊装施工，全桥钢锚箱重量合计约352.65 t。索导管最长为首节钢锚箱索导管，超出索塔混凝土浇筑节段。

1.2 技术标准

(1)道路等级：公路一级。

(2)设计速度：60 km/h。

(3)行车道数：双向6车道。

(4)主桥宽度：全宽33 m。

(5)桥梁最大纵坡2 %，最大横坡2 %，平曲线半径1 500 m，不设超高。

(6)设计水位：按百年一遇洪水位控制。

(7)荷载等级：桥梁荷载 公路I级。

(8)设计年限：100 a。

(9)设计使用年限：100 a。

(10)设计安全等级：一级。

(11)工程所在区域地震动峰加速度值为0.05g，相应抗震设防烈度为Ⅵ度。

2 异形索塔首节钢锚箱精确定位

钢锚箱的安装分首节钢锚箱的安装和节段螺栓连接安装两个部分进行[4]，钢锚箱在厂内集中加工，运至施工现场进行整体吊装，高程和平面位置的精确定位是首节钢锚箱安装的重点控制项。采取在首节钢锚箱下设安装型钢基座，在基座上设置水平和竖向调节用的千斤顶，便于钢锚箱平面位置和高程上的精确定位。由于首节钢锚箱索导管较长，安装时精度控制要求高，采取增加预埋φ426 mm钢管作为预埋件，待首节钢锚箱安装完后再进行索道管安装。

2.1 增设钢锚箱段劲性骨架

根据索塔节段划分图，1#钢锚箱位于19#索塔混凝土浇筑节段，在18节段就需进行导管的安装，索塔劲性骨架设计图纸到钢锚箱底面就终止了，钢锚箱节段无劲性骨架，在进行钢锚箱索导管安装时没有固定的附着体，从避让开精轧螺纹钢位置增加钢锚箱段劲性骨架(图3)。

图3 劲性骨架平面、立面

2.2 增设索导管预埋管道

考虑到1#钢锚箱索导管较长，且不能和钢锚箱同时进行安装，索导管定位和加固难度较大，防止在浇筑混凝土时发生变位，确保索导管的安装精度，采取增设φ426 mm预埋管。在完成劲性骨架安装后进行索导管的预埋管道安装，固定在新增的劲性骨架上，在进行测量定位时不少于连续3次测量，当所有复测结果满足设计要求后，进行索导管预埋管的焊接固定(图4)。在完成钢锚箱和索导管安装后，对预埋管和索导管间的空间用灌浆料进行灌注填充，预埋管道和灌浆应符合JTGT/3650-2020《公路桥涵施工技术规范》[5]中7.4.2和7.9相关要求。

图4 φ426 mm预埋管安装

2.3 首节钢锚箱钢支架基座

钢锚箱轴线、中心线与塔柱截面轴线、线路中线重叠。由于成桥后，中下索塔会产生一定的压缩量，所以在首节钢锚箱安装时要进行压缩高程补偿，另外，也要对预期的沉降量和施工阶段的钢锚箱压缩量进行考虑。 同时，受温度和风等因素影响，塔柱平面和高程始终处于变化状态。

首节钢锚箱精度控制为轴线偏位5 mm；横桥向两个钢支架之间中心距离为2.0 m，相对高差必须满足1/6000×2000=0.3 mm，顺桥向两个钢支架之间中心距离为7.88 m，相对高差必须满足1/3000×7880=2.6 mm(即两支架顶面的安装误差为±1.3 mm)。

2.3.1 修正钢锚箱底座安装标高

钢锚箱中心线与上塔柱中心线重叠，钢锚箱安装高程考虑了如下修正值：

补偿中下塔柱成桥时产生的压缩量；在首节钢锚箱安装时采用的超高值；补偿钢锚箱到成桥时的超长值；预期的沉降量；施工阶段的预期钢锚箱压缩量[6-7]。

2.3.2 连续监测确定塔柱中心位置

根据钢锚箱安装高程，在索塔适当高程处设置追踪棱镜,对索塔轴线、高程进行连续变形观测，得到索塔的日照温差影响值，确定索塔稳定状态的时段(一般是晚上22∶00至次日凌晨02∶00)，据此确定的测量时段(同时在5级风以下测量)，对钢锚箱控制点进行精准测量。利用全站仪夜间22∶00～2∶00对平面位置和高程进行复核，平面位置和高程合格后，方可进行锚箱四周区域进行定位和支撑焊接；不合格则重新进行调节(连续两晚对数据进行闭合测量),测量控制点布置详见图5。

图5 钢锚箱顶面控制点

2.3.3 定位钢支座安装

在第18节塔柱顶面进行定位钢支座立柱平面位置预埋，然后进行余下钢筋绑扎和节段混凝土浇筑(浇筑标高至+428.201 m，保证有足够空间进行钢锚箱高程的调整)。钢支座立柱总长88 cm，埋入混凝土50 cm作为锚固长度，剩余38 cm外露与承重梁焊接成为整体(支座顶面比设计钢锚箱底部标高低2 cm，以便高程的调整)；经水准仪测量使其在横桥向两点间的安装误差为±0.3 mm，顺桥向两点间的安装误差为±1.3 mm。

在承重架上焊接8个限位装置、安装8个水平方向的QD32千斤顶，同时在支架处混凝土顶面安装4个高程调节方向的千斤顶(图6)。

图6 钢锚箱基座安装

2.4 首节钢锚箱吊装

2.4.1 钢锚箱吊装布置

吊点位置距安装面高度约81 m，距桥面高约33 m，起吊点位置距塔吊中心距离约9 m，塔顶安装位置距塔吊中心距离约10 m。

2.4.2 钢锚箱吊装定位

(1)钢锚箱放置在支撑架上基本保证塔柱纵横轴线与锚箱纵横轴线对齐，依据提前测量的纵横中心放线位置及锚箱平面纵横中线采用千斤顶对锚箱的平面位置进行调节，平面位置调整完成后进行下道工序。

(2)根据已知转点A1高程采用水准仪及千斤顶、斜角铁对锚箱高程位置进行调节(绝对高程偏差不大于10 mm)，钢锚箱四角高差控制在1 mm内(横向相对平整度误差控制在0.3 mm内，顺桥向相对平整度控制在1.3 mm内)，数据合格后进行下一步。

(3)利用全站仪夜间11∶00-4∶00对平面位置和高程进行复核，平面位置和高程合格后，方可进行锚箱四周区域进行定位和支撑焊接，不合格则重新进行调节(连续两晚对数据进行闭合测量)。

(4)用型钢在锚箱箱体吊耳上与主塔劲性骨架、主筋焊接支撑件，对锚箱平面位置和高程位置进行焊接加固防止混凝土浇筑振捣时位置发生偏移。

(5)定位安装完成后对锚索管与锚箱端进行焊接，并打磨焊缝、涂装，进行钢筋捆扎和混凝土浇筑。

3 结束语

四川省巴中市恩阳区义阳大桥工程，为异形单塔单索面斜拉桥，首节钢锚箱较重、斜拉索导管长，斜拉索导管长度以远远超出主塔1个混凝土浇筑节段高度，采取增设劲性骨架和分段增加预埋管道进行施工，保证安装时间，便于测量。比普通的安装方法减少2 d时间，导管安装质量得到保证。

项目1#钢锚箱采用预埋钢支座方式进行定位，实践证明其方法可行，钢锚箱安装好后进行实测，轴线方向偏差均在2 mm内，平整度在1 mm内。在完成2～4#钢锚箱安装后对第4#钢锚箱平面位置和高程进行了验收测量，其平面位置和平整度均在规范要求内。另外，在校正过程中，能更好地、更快地完成校正，大大减小安装时间，比直接在混凝土上安装大约节约3 d时间。