怒江特大桥缆索人行施工便桥设计与施工技术

2023-01-15林珊张平李育文李光正黄美懿

工程建设与设计 2022年23期

林珊，张平，李育文，李光正，黄美懿

(云南省铁路集团有限公司，昆明 650118)

1 引言

施甸至勐简高速公路施甸至链子桥段旧城至勐糯支线怒江特大桥全长691 m，桥跨布置为100 m+180 m+180 m+100 m连续刚构+3×41 m预应力简支转连续T形梁桥，主墩高约135 m。主桥横跨怒江峡谷，山体陡峭，勐糯岸山体坡度为30°～50°、旧城岸山体坡度为20°～40°。怒江河谷常年流水，旱季水深8 m左右，雨季时因流域逛、汇流面积大，水势湍急，最大水深超过20 m。由于大桥跨越怒江陡峭河谷，其大、小里程侧均与隧道连接，没有施工场地可供建设混凝土拌和站、钢筋加工场和施工驻地等设施，规划的场地只能在路线2#主墩左侧、怒江下游方向的岸边，从怒江特大桥2#主墩至3#主墩如果绕道通行需35 km左右的山路，耗时超3 h，交通运输极为不便。目前，国内缆索桥的设计用途基本用于人员通行，如杨虎根、牟严松[1]研究了新型人行索道桥结构设计与计算方法，袁宾、李辉[2]对中国西南山区人行索道桥设计进行了研究探讨，段然[3]等对山区大跨度柔性吊桥设计进行了探讨，对于兼顾人员及混凝土运输用途的缆索便桥的设计及施工研究较少，本方案采用的在缆索人行施工便桥方案可为山区同类工程项目建设提供参考。

2 施工便桥方案比选

项目施工规划设计过程中考虑有以下方案。

方案一：在2#墩处建设场站、通过便道经既有桥梁转运至对岸，该方案单趟运输用时超过3.5 h，时常堵车，混凝土质量无法保证，施工效率过低。

方案二：两岸分别单独设置拌和站、加工场、驻地的方案，该方案山体陡峭、建设成本高、无合适建设场地、场地地质灾害风险大。

方案三：在2#墩处建设场站，通过钢管-贝雷栈桥，用施工车辆运输至对岸的方案，该方案钢管桩高度过高，河谷孤石导致钢管桩难以插打，同时水流湍急，便桥的稳定性及安全难以保证。

方案四：在2#墩处建设场站，在车行缆索便桥上用车辆进行运输的方案，该方案费用高，河谷局部气流影响缆索安全和稳定，风险较高，定期安全检查及养护等费用也较高。

方案五：在2#墩处建设场站，在人行缆索便桥铺设2条混凝土输送泵管，对岸设置小型加工场的方案，该方案适应现场陡峭地势、混凝土输送泵在缆索便桥上输送混凝土，较好地解决了相关问题，经济合理。

3 缆索人行施工便桥设计

3.1 总体设计

怒江特大桥缆索人行施工便桥设置在怒江特大桥2#主墩与3#主墩之间，位于怒江下游方向约70 m位置，跨径为188 m，跨中矢高为5.22 m，矢跨比为f/l=1/36。承重索及缆风绳、扶手绳均采用钢丝绳制作而成，承重索上设置木跳板作为桥面板，桥面宽2.5 m。怒江两岸分别设置重力式地锚，为防止混凝土泵送过程中因甭管下坡而出现水泥浆与骨料分离导致的堵管现象，3#主墩岸的地锚高程比2#主墩岸的地锚高程高出18.5 m。扶手绳上设置有立杆、立杆间距为3 m，立杆上设置浸塑金属安全防护网，抗风系统由抗风主缆及抗风拉索构成，成空间网面构造。大桥两岸设置大门进行安全管控。缆索人行施工便桥的总体构造见图1。

图1 缆索人行施工便桥总体构造图

3.2 承重索及扶手绳

承重索采用φ36mm钢芯钢丝绳（6×37s+IWR），全桥采用9根钢丝绳，其横向间距为：200 mm+300 mm+6×250 mm+300 mm+200 m=2 500 mm，通过双拼L100 mm×10 mm定位角钢横梁（间距9 m）、单根L100 mm×10 mm定位角钢横梁（间距3 m）进行定位。

扶手绳采用栏杆立柱进行定位，栏杆柱顺桥向间距为3 m，栏杆立柱采用φ48 mm×3.5 mm钢管，栏杆扶手为φ24 mm钢钢丝绳（6×37s+FC-160），便桥横桥向左、右侧各设置2根，竖向间距为75 cm。缆索人行便桥断面构造见图2。

图2 缆索人行便桥断面构造图

3.3 地锚

缆索施工便桥地锚采用重力式锚锭+锚杆的结构形式。两岸锚锭尺寸均为5 m×7.5 m×4 m（宽×长×高），采用C25混凝土浇筑。地锚基坑成型后，坑底采用60根直径φ25 mm螺纹钢作为锚筋，锚坑尾部采用50根直径φ25 mm螺纹钢作为锚筋。锚筋锚入地层长度不小于3 m，深入锚锭的长度为1.5 m，采用M30水泥砂浆进行锚固。施工时预埋地锚拉杆在锚锭内，并用直径φ32 mm螺纹钢进行卡位受力、竖向固定。每根地锚拉杆预埋完毕后，应露出锚锭外30 cm，以方便后期承重索的连接。锚锭纵、横向均设置直径φ16 mm钢筋，间距250 m，后排采用3排钢筋加强。地锚主要承受承重绳和扶手绳索拉力，通过埋入地锚的钢筋笼实现拉力传递。锚锭构造图见图3。

图3 地锚构造图

3.4 桥面板

承重索上设置单根L100×10 mm定位角钢横梁进行定位，其顺桥向间距为3 m；双拼L100×10 mm定位角钢横梁进行定位及缆风绳的固定，其间距为9 m。桥面板采用4 cm厚木跳板，单块木跳板长度为2.5 m，宽度为30 cm。桥面板采用6 mm钢板及螺栓进行固定。桥面板及定位横梁构造详见图2。

3.5 抗风系统

抗风系统包括抗风主缆和抗风拉索两部分组成，成空间网状构造。抗风主索采用4根直径φ36 mm钢芯钢绳（6×37s+IWR），全桥采用两根,便桥左右两侧分别设置一根。每根主索两端分别采用一个2 m×2 m×2 m的C25混凝土抗风地锚，抗风地锚底部设置9根直径φ25 mm螺纹钢作为锚筋，锚固深度为3 m，深入锚锭长度为1.5 m。抗风拉索采用φ24 mm麻芯钢绳（6×37s+FC-160）对桥面双拼L100 mm×10 mm角钢横梁及抗风主缆进行交叉连接，其顺桥向间距为9 m。

4 缆索人行施工便桥施工

缆索人行施工便桥的施工主要分为：施工放样→地锚施工→牵引索架设→承重索架设→定位横梁及桥面板铺设→扶手绳架设→抗风系统架设→防护网铺设。

4.1 地锚施工

4.1.1 基坑开挖

基坑开挖采用挖掘机进行，开挖时需特别注意开挖的深度。在接近基底约30 cm时，改用人工进行开挖，以避免扰动基坑土体，进而降低地锚的承载力。基底承载力要求不低于400 kPa，基底抗滑摩擦系数不小于0.35。基坑开挖完毕后对地锚中线和边线进行放线，作为钢筋和模板的定位依据。

4.1.2 锚杆及钢筋、预埋件安装

锚杆采用φ25 mm钢筋进行制作，长度为4.5 m，锚固段长度为3 m，伸入地锚的长度为1.5 m。锚杆施工时首先使用手风钻钻机在基坑底部及尾部按照设计图纸位置钻孔，锚孔深度为3 m，待锚孔钻造完成后，将锚杆放入孔中，注入M30水泥砂浆。锚杆施工完毕后按照设计位置进行钢筋及预埋件的安装作业。

4.1.3 混凝土浇筑

混凝土由拌和站集中搅拌，用混凝土搅拌车运送到现场，通过溜槽入模，混凝土采用分层浇筑，层高30 cm左右，用插入式振捣棒振捣。混凝土施工按照大体积混凝土施工要求进行冷却管设置，以确保混凝土施工质量。

4.2 牵引索架设

牵引索采用直径φ24 mm钢丝绳制作，过江采用在江底对接的方式，牵引索先从两岸主墩位置单根下放到河底，然后人工下到河底，利用“U形绳卡”将两岸的钢丝绳进行连接。在两岸地锚上利用5 t卷扬机牵引将河底拽拉起牵引索，然后由一岸将钢丝绳端头收回到卷扬机滚筒内，至此完成往复式牵引系统。

4.3 承重索架设

承重索采用应力下料的方法，承重索架设前应经试验测出钢索弹性模量，严格控制主索下料长度及设计尺寸的精度，以确保安装设计控制的精度要求。承重索采用单根安装方式，先在一岸将承重索绳头捆绑到牵引索上，利用牵引索将承重索带过江到对岸。再逐根通过手拉葫芦收、放绳的方式将承重索的线形及初张力调整到位并进行锚固，每个锚固点绳卡数量不少于5个。

4.4 定位横梁及桥面板铺设

定位横梁及桥面板在承重索架设完成后进行，从两岸向跨中铺设。每铺设3 m安装一道L100 mm×10 mm角钢定位横梁，每隔9 m安装一道双拼L100 mm×10 mm角钢定位横梁，用于后期缆风绳的安装，横梁及桥面板通过6 mm钢板压板及螺栓与承重索进行固定。

4.5 扶手绳及防护网架设

扶手绳及防护网在桥面板铺设完成后进行施工，安装时先进行直径φ48 mm×3 mm栏杆立柱的安装，其间距为3 m，每根栏杆立柱上设置有直径φ28 mm圆孔，竖向间距为75 cm，扶手绳采用人工配合卷扬机牵引的方式穿过栏杆立柱的圆孔后调整线型及初张力并锚固。防护网采用双层浸塑金属钢丝网，扶手绳施工完毕后，采用铁丝将浸塑金属钢丝网固定在扶手绳上，桥面板和防护网的搭接长度应保证10 cm，以免使用时网格脱落。

4.6 抗风系统安装

施工前，按照承重索地锚施工要求先进行抗风主索地锚的施工，之后在桥面每隔9 m安装的一道双拼L100 mm×10 mm角钢定位横梁上安装抗风拉索。抗风拉索按照设计预留出定位横梁与抗风主索之间的长度，后牵引索穿过抗风拉索通过卷扬机牵引将抗风主索牵引至江对岸，并调整线形及初张力，确保抗风主索及抗风拉索处于紧绷状态，之后与地锚进行锚固。