独塔四索面斜拉桥悬浇施工技术

2022-09-14杨美山

交通世界 2022年23期

杨美山

（承德市交通运输局机械设备管理处，河北承德 067000）

0 引言

随着我国城市化进程的不断推进，桥梁工程作为重要的公共基础设施得到了快速的发展。对于桥梁工程中的斜拉桥主梁施工，在一些地形复杂的地区，若采用常规的主梁对称悬臂施工，不仅会增加工程投资，还会增加施工难度，相比而言主梁非对称悬浇施工技术却因一定的优势而得以应用。在主梁不对称悬臂施工的过程中，桥梁线形与应力变化较大，因此需要在保证桥梁结构安全的前提下通过不平衡配重、体外施加临时预应力束的方法来调整桥梁的施工平衡。本文将提出一种无需配重和免施加临时预应力束的主梁独塔四索面斜拉桥主梁非对称悬浇施工技术。

1 工程背景

1.1 工程概况

某大桥主桥为塔梁固结的分幅单塔四索面斜拉桥，主塔高84.8m，跨径为130m+130m，桥面为宽度56.3m。主梁采用DP断面预应力混凝土主梁，横隔板间距8m，在有锁区与斜拉索对应布置。主梁梁宽分幅设置，单幅宽度28.15m。主梁中心线处梁高2.5m，顶底板平行。标准梁段桥面板厚32cm，腹板厚1.8m。1~2#梁段采用梁柱式支架现浇施工，3～14#梁段主梁采用分节段挂篮悬臂施工。

1.2 施工难点

根据该桥梁工程项目特点，其施工存在以下难点：

（1）该大桥一侧为现浇法施工，另一侧为悬浇法施工，最大悬浇段长度为114m，在非平衡荷载条件下，支架现浇段施工需结合节段浇筑工艺、张拉工艺与悬浇段张拉工艺，并控制体系间的转换；

（2）主塔大里程侧主梁毗邻水道，与水道边间的净距较小，单支前支点挂篮重量为220t，重量较大；

（3）主梁索导管位置受温度、预应力、斜拉索、支架反力等诸多因素影响，其精确度控制极为复杂。

2 主塔施工

独塔四索面斜拉桥在进行主塔施工的过程中对施工质量的控制极为重要，关系着桥梁施工的整体进程以及后期投入使用的寿命长短。在主塔施工过程中，需要同时做好监测工作，并对前塔柱断面线形和应力进行测试。为确保前塔柱竖转施工的安全性，前塔柱的竖转应分阶段进行，并使竖转角度从0.12°逐渐向16°变化，并对前塔柱的应力变化在竖转过程中进行测试；前塔柱竖转角度为17.5°时表示其竖转完成，此时测试其应力值；前塔柱竖转完成后即可进行后斜杆提升施工，完毕后测试主塔应力值并测量主塔测点的坐标。

由主塔施工阶段应力和线形测量结果可知，前塔柱各断面竖转时未出现拉应力，且断面压应力随着前塔柱的竖转而慢慢增大，远远低于材料应力允许值，测试过程中前塔柱竖转阶段测试的应力实际值与理论计算值趋于一致。在完成后斜杆提升施工后，经测量断面的最大压应力值为15.57MPa，该值远低于材料允许应力值。在前塔柱竖转和后斜杆提升施工过程中，主塔的内力结构一直处于安全状态。

3 主梁施工

3.1 主梁非对称悬浇施工

桥梁西侧（左方向）跨越道路，东侧（右方向）跨越河流。由于桥梁周边环境的复杂性，为保证施工进度，西侧梁段采用梁柱式支架现浇施工，东侧梁段采用分节段挂篮悬臂施工。同时，为保证索力受力均匀，塔梁采用异步施工，具体步骤如下：

（1）支架现浇两侧0#块段（搭设0#节段支架的同时，搭设右侧1~2#节段梁柱式支架与左侧1~4#节段盘扣支架）。

（2）支架现浇左侧1~3#节段，同时支架现浇右侧1~2#节段。张拉1~2#梁段主梁预应力后对称安装1#、2#斜拉索并张拉两侧1#、2#斜拉索。

（3）拆除左侧支架，由于右侧主梁已跨越河流，因此安装前支点挂篮。

（4）现浇左侧4#段，右侧挂篮前移至3#节段。安装3#斜拉索并对称第一次张拉3#斜拉索。浇筑右侧3#梁段，待边肋浇筑完成后第二次张拉3#斜拉索。右侧3#梁段浇筑完成达到设计要求后张拉主梁纵横向预应力，后三张斜拉索。

（5）支架现浇左侧5#节段，待该节段预应力完成。右侧挂篮前移至4#节段。安装4#斜拉索并对称第一次张拉4#斜拉索。浇筑右侧4#梁段，待边肋浇筑完成后第二次张拉4#斜拉索。右侧4#梁段浇筑完成达到设计要求后张拉主梁纵横向预应力，后三张斜拉索。

（6）循环前面的步骤，直至先完成左侧15#现浇段施工。

（7）挂篮后退至13#梁段，搭设15#梁段反吊支架，待15#梁段施工完成，拆除挂篮及支架，完成桥梁主体结构施工。

3.2 挂篮上桥施工

在挂篮安装前，在1#块主梁上预埋好提升吊杆孔和锚固吊杆预留孔，孔径为60mm。为适应挂篮拼装和提吊，在1#梁段左侧搭设平台，然后根据图纸在场地上放样安装挂篮拼装台座；利用吊杆和千斤顶将挂篮提升至预定位置，并将挂篮与桥面临时锚固；在桥面上安装外滑道梁，挂篮下放整体前移；桥面安装顶纵梁并锚固，在顶纵梁上安装钢吊带，并拆除前端挂腿上的滑靴，使得钢吊带和尾部挂腿承受挂篮自重。

4 标准段挂篮悬浇施工

4.1 挂篮下放与前移

首先，安装挂篮前吊带，同时安装前吊带牵引系统；然后，利用钢吊带和主纵梁锚杆将挂篮整体下放1m，同时安装挂腿牵引系统；最后，利用前吊带牵引系统、C型挂腿牵引系统迁移8m，使挂篮移动到待浇筑梁段。

4.2 挂篮提升、定位与锚固

首先，利用主纵梁锚杆和钢吊带将挂篮提升1m；然后，安装剩余锚杆、尾部调节杆、止推装置；最后，安装斜拉索，完成第一次张拉。另外，在挂篮提升、定位与锚固的过程中，应该做好以下安全措施：

（1）挂篮提升到位后，及时安装止推装置，预紧8根精轧螺纹钢。精轧螺纹钢不仅能提调止推装置，而且可抵抗斜拉索水平推力产生的弯矩；

（2）对牛腿上与主梁边肋之间要进行抄垫，垫块宜采用钢板，必须抄垫密实；

（3）安装前后锚杆时，要确保锚杆深入连接器距离相等，使锚杆均匀受力。

4.3 模板和钢筋施工

在挂篮前移前，将边肋外侧模、横隔板前端侧模放置于承载平台上，将边肋内侧模、横隔板内侧模转动一定角度后放置在顶板底模上，并随同拱架一起下降至挂篮行走时的定位高度。挂篮前移到位后，再将拱架提升到设计标高位置，立模、浇筑下一节段。钢筋施工顺序为：边肋底板钢筋→边肋腹板钢筋→波纹管架立钢筋→安波纹管及穿内衬管→横隔板钢筋→波纹管架立钢筋→安波纹管及穿钢绞线→面板底层钢筋→波纹管架立钢筋→安波纹管及穿钢绞线→顶板顶层钢筋。

4.4 索道管及预埋件安装

（1）索道管：挂篮前移到位，调好外模标高且安装锚块模板后，利用吊车吊装索导管到设计位置临时固定，再安装劲性骨架，调整固定索导管。

（2）挂篮锚杆预埋孔：挂篮就位后在底模上放样出锚杆孔位置，保证其平面位置偏差≤3mm，垂直度≤5mm。

4.5 混凝土施工

钢筋、预应力筋及管道、模板安装检查合格后，即可进行混凝土浇筑。混凝土浇筑应遵循先浇筑边肋，后浇筑横隔板，再浇筑面板的施工顺序。混凝土浇筑完毕且待第二次收浆后，用土工布覆盖洒水养护，养护期大于7d，养护由专人及时进行。

4.6 节段预应力张拉、压浆

前支点挂篮悬浇节段预应力张拉与普通挂篮预应力张拉基本无异。预应力束张拉时，要进行拉应力和延伸值双控。张拉完成后24 h内进行压浆，压浆采用真空辅助压浆技术。

4.7 索力转换、斜拉索终张拉

斜拉索体系转换的操作流程为：

（1）主梁腔浇筑完毕并完成张拉压浆。

（2）启动接长拉杆前端千斤顶，张拉接长拉杆，当斜拉索梁端锚杯螺母可以拧动时停止张拉，拧紧斜拉索梁端锚杯螺母。

（3）放松挂篮梁端千斤顶，使斜拉索锚杯螺母承载索力。

（4）拆除梁端张拉设备和牵索拉杆。首先，拆徐张拉设备，放松各螺母；然后，利用手拉葫芦及钢丝绳拧出连接器；最后，将拉杆临时固定在挂篮上，随挂篮一同前移到下一节段后拆除。

（5）根据监控指令，操作塔内千斤顶，同步分级张拉斜拉索至监控设计索力，并做好记录（油压及油缸行程），完成终拉。操作要点为：进行体系转换时挂篮两侧必须同时进行；在放松千斤顶前，确保斜拉索锚杯螺母拧紧到位。

5 斜拉索索导管精确定位施工

索导管定位支架包括定位架、调节杆和手拉葫芦（见图1）。定位时，通过手拉葫芦4调节牛1位置，利用调节杆3调节3-1对索导管位置进行微调，且在精确定位索导管位置后，确保索导管在调节杆后且索导管在调节杆的支撑下位置不发生变化。

图1 索导管精确定位施工图

6 合龙施工

若桥面吊机垂直起吊合龙梁段顶略低于已吊装梁段底20～30cm的位置，暂停梁段的继续提升工作。选择在气温较低的清晨实测合龙空间大小，若实测合龙空间大小不能满足钢箱梁合龙施工需要，则利用在18#段梁梁底设置顶推装置，将18#～20#整体向大里程方向推移。缓慢起吊合龙梁段，提升至与16#等高，使用手拉葫芦机械顶等辅助微调定位使合龙段与16#完成对接，连接拼接板打入孔数30%冲钉及适量临时螺栓定位，同步完成16#与17#环扣高栓连接。在设计基准温度（17℃）时段精确测量合龙段端头与18#端头间距，使用预先布置箱内反拉装置将已偏移的18#～20#段梁整体向合龙段推移至合龙位置，调整标高、轴线位置符合要求后，连接拼接板打入孔数30%冲钉（17#梁段大里程无孔需及时进行顶、底、腹板配钻）及适量临时螺栓定位，焊接桥面劲性骨架及码板锁定。完成桥面板对接焊接施工和合龙段高强螺栓施工。解除吊具与钢箱梁之间的连接，完成合龙段施工。