元洪航道桥墩旁托架施工关键技术

胡怡之

（中铁大桥局集团有限公司，武汉 430050）

元洪航道桥为桥跨布置[1]（132+196+532+196+132）m 的双塔双索面钢桁-混凝土混合梁斜拉桥，全长1 188 m，如图1 所示。N03#、N04#墩主塔均采用H 形桥塔，钢筋混凝土结构，C50 混凝土。塔顶高程+205.0 m，塔根高程+5.0 m，承台以上塔高200.0 m。塔柱顺桥向尺寸由塔顶9.0 m 按270∶19 600 线性增加至塔根14.4 m，上、中塔柱横桥向尺寸为6.0 m，下塔柱横桥向尺寸由6.0 m按400∶4 500单侧加宽至塔根10.0 m。主塔设上下两道横梁。

图1 元洪航道桥立面布置图 单位：m

元洪航道桥的主塔、辅助墩及边墩均设置墩旁托架[2-3]。墩旁托架具有承受钢梁吊装时的水平、竖向冲击荷载；落梁后斜拉索挂设前的钢梁、架梁吊机自重及台风荷载，满足钢梁纵横移及滑移需求等功能。航道桥钢梁架设前必须先安装好墩旁托架。

元洪航道桥主塔墩旁托架主要为起始7节间钢梁的拼装平台[4]，主要承受7节间钢梁自重和2台架梁吊机的重量。主塔墩旁托架主要由钢管支架、滑道梁、钢梁滑移系统、纵横移及竖向起顶装置组成，总重量803.451 t。钢管支架为双向倾斜的空间结构，其中钢管立柱采用Φ1 500 mm×18 mm钢管，联结系型号为Φ1 200 mm×14mm、Φ1000mm×12mm、Φ800mm×10mm、Φ600 mm×10 mm钢管。

钢管支架顶滑道梁为箱形结构，滑道梁需等钢管支架顶层连接系内钢绞线张拉完成后安装。滑道梁顶布置钢梁纵横移装置、滑块、水平拖拉连续千斤顶及钢绞线等。元洪航道桥主塔墩墩旁托架总体布置如图2 所示。

图2 元洪航道桥主墩墩旁托架布置图

元洪航道桥辅助墩N02/N05#墩墩旁托架主要用于墩顶4 节间钢梁（E9—E12）的安装，并承受斜拉索挂设前的钢梁自重。钢管立柱采用Φ2 000 mm×22 mm钢管，联结系采用Φ1 000 mm×12 mm、Φ800 mm×10 mm、Φ600 mm×10 mm 钢管。

钢管支架顶滑道梁为箱型结构，材质为Q345B，箱梁高1 500 mm，宽900 mm，滑道梁沿顺桥向采用8.8级螺栓群连接成整体。滑道梁需等钢管支架顶层连接系内钢绞线张拉完成后再安装。滑道梁顶布置钢梁纵横移装置。元洪航道桥辅助墩墩旁托架总体布置如图3 所示。

图3 元洪航道桥辅助墩墩旁托架布置图

元洪航道桥边墩N01/N06#墩旁托架主要用于墩顶2.5 节间钢梁（SE1—SE2）的安装，并承受边跨钢梁合龙前的钢梁自重。墩旁托架采用“钢管支架+滑道梁”结构，其中钢管立柱采用Φ1 500 mm×18 mm 钢管，联结系型号为Φ1 000 mm×12 mm、Φ800 mm×10 mm、Φ600 mm×10 mm 钢管。

钢管支架底部锚固支撑于承台顶面，高度方向上共设置2 层扶臂。元洪航道桥边墩墩旁托架总体布置如图4 所示。

图4 元洪航道桥边墩墩旁托架布置图

1 总体施工方案

每个墩位处墩旁托架钢管支架各单元件在工厂内匹配制造加工完成后，在工厂内进行拼装，利用履带吊机及龙门吊拼装各单元件，墩位单侧墩旁托架钢管支架拼装成整体后处于卧式状态，然后运输至施工墩位，利用3 600 t 浮吊[5]整体吊装，利用底部导向系统对钢管支架进行初定位，利用钢丝绳在顶部进行临时连接，浮吊摘钩，将墩旁托架调整到位，再焊接顶部连接系固定。

墩旁托架钢管支架体系整体吊放固定到位后，穿顶层连接系内预拉钢绞线，张拉完成后按要求焊接顶层连接系平面内的剪刀撑，完成钢管立柱柱头、柱脚焊缝检查签证后，浇筑柱头、柱脚混凝土，最后在钢管支架顶安装滑道梁，并完成滑道梁顶部钢梁纵横移装置、滑块、水平拖拉连续千斤顶和钢绞线等的布置，具备钢梁架设条件。

2 墩旁托架施工关键技术

2.1 墩旁托架整体吊装

墩旁托架整体吊运安装前的准备工作主要包括：清理墩旁托架吊装范围内的障碍物、焊接托架底部接引导向及安装缓冲装置等。

由于托架采用浮吊整体吊装，而浮吊受风浪影响致使托架会上下、左右晃动，为使托架能顺利与承台预埋件相连，应预先在承台预埋件上焊接一个下放接引导向，导向采用“钢管+加劲板”形式，具体接引导向布置与设计如图5 所示。

图5 墩旁托架安装导向限位图

2.2 墩旁托架起吊

为了保证托架下放顺利，密切关注天气和海浪变化，选择连续3 d 风力小于8 级，浪高小于2.5 m 时进行托架整体吊装。

托架运输至主塔墩旁，辅助墩侧墩旁托架浮吊靠栈桥线路左侧抛锚（整体吊装避开塔吊影响）。浮吊墩位抛锚布置如图6 所示。

图6 浮吊抛锚布置图

浮吊在起吊托架时吊距58 m，吊装重量为4 t×900 t，满足要求。吊装时浮吊站位如图7 所示。

图7 墩旁托架吊装浮吊站位示意图

墩旁托架起吊步骤如下。

1）起吊时先4 点同步起吊15 m 左右高度，驳船退出施工区域。

2）保持吊点2 处吊钩不动，起吊吊点1 位置2 个吊钩，直至整个托架由卧式体系转化为立式体系。

3）4 点同步起吊，起吊高度6 m 左右，确保墩旁托架底部距平台顶面至少3 m。完成墩旁托架起吊，墩旁托架由卧式转化为立式示意如图8 及图9 所示。

图8 墩旁托架水平起吊状态

图9 墩旁托架竖直起吊状态

2.3 墩旁托架墩位处下放就位

1）托架下放初定位。首先通过浮吊的两边侧锚调整浮吊的纵轴线位置，使浮吊纵轴线与辅助墩侧墩旁托架顶部横轴线重合（注意浮吊臂杆与塔柱之间的位置关系，避免碰撞）；然后通过调整前锚1 和前锚2，使船首距离辅助墩侧托架顶部中心约58 m，再调整浮吊把杆角度，使托架位于下放位置的正上方，达到托架下放前初定位的要求。

2）缓慢下放托架至距离接引导向约2 m 时暂停。待托架摆动较小时，检查托架底口是否与导向钢管中心基本重合，否则再次精确调整托架位置。

3）托架下放至接引导向顶口时，4 个角桩都在导向钢管范围内时，继续缓慢下放直到4 个角桩接触承台顶预埋钢板。

4）通过调节浮吊靠塔柱侧主钩，安装顶部Φ60 mm临时固定钢丝绳，浮吊摘钩并驶离。墩旁托架吊装前将钢丝绳一端安装在墩旁托架上设置的临时固定耳座上，另一端连接一根Φ30 mm 钢丝绳引线，长度不小于40 m，墩旁托架吊装到位后，利用塔吊提升钢丝绳引线，将临时固定钢丝绳另一端提升至横梁顶面临时固定耳座处安装固定，解除钢丝绳引线。

5）安装墩旁托架调整精轧螺纹钢，利用2 台千斤顶张拉精轧螺纹钢，将墩旁托架调整至设计位置，张拉时2 台千斤顶同步进行，并及时拧紧螺母。将顶部平联杆B2 与塔柱预埋件C 通过8 个M42-26.5 爬锥连成整体，另一端与墩旁托架焊接固定，再固定托架底部。墩旁托架墩位处下放详情如图10 所示。

图10 墩旁托架墩位下放示意图

2.4 墩旁托架的加固

2.4.1 柱脚混凝土

为进一步增加支架底的抗滑移能力，钢管支架承台顶预埋件与塔座之间设有纵向混凝土挡块，作为钢管支架纵向抗滑移安全储备。

钢管支架内混凝土施工前，在钢管上开设高70 cm，宽50 cm 人孔，割除分解钢管内下放导向装置，并人工清理出钢管后方可灌注钢管立柱内混凝土，钢管立柱内混凝土灌注由底往上顶升压注，灌注完毕后外贴钢板封堵人孔。

钢管外侧混凝土立模前在承台顶面及塔座表面设置隔离措施，方便后期拆除。混凝土范围内在承台顶面植Φ25 钢筋，并安装钢筋骨架，钢筋植入承台不少于40 cm，利用C50 微膨胀水泥砂浆灌注植筋孔。

2.4.2 柱头混凝土

钢管支架安装到位后即可进行柱头微膨胀混凝土灌注。柱头混凝土采用3 m3料斗灌注，混凝土标号为C50 微膨胀混凝土[6]。灌注前需在填充部位顶部（K1 钢板）开100 mm 的灌料孔；灌注时需将灌注管伸入托模处，使混凝土由下往上顶升，保证混凝土灌注完成后顶板与混凝土密贴；灌注完毕后需采用同厚度钢板焊接填补灌注孔，焊缝形式为单面坡口焊，焊后磨平。对于直径2.0 m 和1.5 m 的钢管，沿钢管轴线方向混凝土灌注高度不小于2.8 m；对于直径1.2 m 的钢管，沿钢管轴线方向混凝土灌注高度不小于2 m。柱头混凝土填充示意如图11 所示。

图11 柱头混凝土灌注示意图

2.5 张拉墩顶预应力

钢管内混凝土达到设计强度后方可张拉预应力钢绞线。钢管内混凝灌注完成后搭建张拉端临时操作平台。

张拉操作平台搭设完成后对穿4 束Φ15.2 钢绞线，每束钢绞线30 根，每一根钢绞线长88 m。`每束钢绞线预拉力为375 t。钢绞线采用单端张拉，依据张拉力选用2 台500 t 张拉千斤顶及相应校对油表。钢绞线两端均锚固于钢管立柱上，张拉端及锚固端位置现场自行决定。

对于元洪航道桥边墩及辅助墩，钢绞线一端锚固于钢管立柱上，一端锚固于墩帽上，张拉端应位于钢管立柱上，锚固端位于墩帽上。

3 结束语

平潭海峡公铁两用大桥桥址属于典型的海洋性季风气候[7]，具有季风持续续时间长、大风天数多、台风登陆频次高及有效作业时间短等特点。针对该桥的特殊环境，元洪航道桥墩旁托架采用工厂内整体制造，其加工质量及耐腐蚀能力有较高的保证；施工过程中采取导向装置、柱脚加工措施，确保了大风环境下的施工精度及安全性；通过张拉预应力体系，进一步提高了墩旁托架抗风稳定性。该桥墩旁托架采取的整体制造及安装技术，有效缩短了施工工期，降低了施工风险。平潭海峡公铁两用大桥已顺利通车，充分验证了该项施工技术的可行性、合理性和科学性，为后续类似桥梁施工提供了重要的指导意义。