魏 勇,蒙凡身,王建華

(中國水利水電第三工程局有限公司四川分局,成都,610225)

1 工程概況

雙江口水電站位于四川省阿壩藏族羌族自治州馬爾康縣、金川縣境內,是大渡河流域水電梯級開發(fā)的上游控制性水庫。壩址位于大渡河上源河流足木足河與綽斯甲河匯合口以下約 2km處,距馬爾康縣城約 46km,距金川縣城約 45km,經馬爾康至成都的公路距離約 420km。工程區(qū)內有G317國道經過壩址上游約 3km的紅旗橋,S211省道貫穿壩址區(qū),對外交通方便。

綽斯甲河特大橋是大渡河雙江口水電站的前期建設項目,是右岸低線公路上連接綽斯甲河左右岸交通的樞紐工程,其主要作用是保證雙江口電站施工期間的物質、設備運輸及省道 S211改線的需要。大橋全長 151m,屬特大橋,橋面寬度12.5m,布置為 0.5m(防撞護欄)+11.5m(橋面)+0.5m(防撞護欄)。橋梁主跨為 110m的鋼筋混凝土懸鏈線箱形無鉸拱,拱箱分七節(jié)段預制,共布置七肋,凈矢跨比 f/m=1/5,拱軸系數 m=1.347。全橋 49片拱型箱梁,單片最大重量52.1t。該橋設計荷載:汽車 -80級,掛車 -120級驗算,人群荷載 -3.5kN/m2。該橋為臨時橋梁,設計年限僅為 10年,屆時將被拆除。

2 吊裝方案的選擇

綽斯甲河大橋拱箱吊裝的施工方案有兩個,一是左岸利用山坡地形采用無塔架,右岸設一座高為 35m塔架的纜索吊裝方案。具體作法是在左岸山坡設主地錨 1個、左岸扣索地錨 2個,右岸山坡設主地錨 3個、右岸扣索地錨 5個;塔架設在右岸橋臺起拱點約 15m處,高程為 2313.15m,主地錨設置在左右岸橋臺以上 35m,主索道的跨度為 202.8m。二是根據兩岸的地形特點,進行實地測設,采用無支架纜索吊裝系統進行拱箱吊裝。作法是在滿足拱箱吊裝凈空的前提下,現場勘查后選擇在高于橋面高程約 50m的兩岸山坡上選址,進行纜索吊裝系統的主地錨施工。

經反復論證,本橋采用無支架纜索吊裝施工方案。纜索系統基本參數:吊裝最大跨度 L=311.444m,吊裝最大凈重 Q=52.1t,主索最大垂度 fm=23.358m,起拱線標高 H=2286.547m,拱圈頂面高程 H=2310.996m,主索最低點高程 H=2342.965m,主 索 支 放 墩 高 程 為 H左=2364.837m,H右=2366.563m。

圖 1 吊裝纜索總體布置示意(單位:m)

3 扣索、纜風地錨的布置

左岸一組扣索地錨設在 3#橋臺后的完整路基上,右岸一組扣索地錨布置在 1#橋臺后沿,兩岸各布置 3個扣索地錨,使得每一箱拱箱基本正扣,地錨采用混凝土澆筑;二組和三組扣索通過主索支放墩及主地錨預留扣索管道,分別錨固在兩岸主地錨橫梁上。

上、下游纜風相對于橋軸線盡量對稱,與拱箱彎曲平面夾角大于 55°,與橋軸線水平夾角不小于 45°。纜風索地錨一般受力不大,采用混凝土澆筑或利用現場完整基巖錨固。

圖 2 上、下游纜風布置示意

4 纜索吊裝設計

主索:設置 10根吊裝主索(φ45mm鋼絲繩),其中 8根為吊裝主索,2根為施工主索。主索跨度為 311.44m,拱箱最大重量 52.1t,吊重后主索最大垂度為 23.358m,空索安裝初始垂度為18.672m。每根鋼絲繩最大拉力 34.52t,計算時取主索安全系數為 3,主索應力驗算安全系數大于2。

起重索:采用 6×37-1700-φ19.5mm的鋼絲繩,分前后兩個吊點,每個吊點 16線,用主索上的行車滑輪與吊點動力滑輪(10門滑車)組穿而成。采用卷揚機起吊,右岸設兩臺 8t單筒卷揚機,左岸置一臺 5t雙筒卷揚機,起重索進入卷揚機鋼絲繩的單頭拉力為 4.1t。

牽引索:拱箱起吊后向右岸移動,用卷揚機牽引,牽引索采用 6×37-1700-φ17.5mm的鋼絲繩,布置為“6”線。牽引索在安裝左岸第一段拱箱時,距離地錨最近,此時牽引索拉力最大為15.1t,進入卷揚機的單線最大拉力為 3.3t。左右岸各設一臺 5t雙筒卷揚機。

扣索:選用 ASTMA416-98型 270級低松馳鋼鉸線作為扣索進行斜拉扣掛,鋼鉸線直徑為15.24mm,抗拉強度 Rby=1860MPa,取 2倍安全系數。計算時從安全角度出發(fā),選取最不利荷載組合作為扣索的控制拉力,錨固點用 150t千斤頂錨固鋼鉸線調整拱箱標高。

各組扣索最大拉力值:左岸,一組扣索 T1=39.857t,二組扣索 T2=48.433t,三組扣索 T3=69.374t;右岸,一組扣索 T1=38.588t,二組扣索T2=52.226t,三組扣索 T3=80.428t。

兩岸拱腳段(第一段)的扣索選用 6根鋼鉸線,第二段拱箱扣索選用 6根鋼鉸線;左岸第三段拱箱扣索選用 8根鋼鉸線,右岸第三段拱箱扣索選用 10根鋼鉸線。

5 吊裝前的檢查

預制拱箱檢查:檢查拱箱接頭,拱箱接頭超出上下角鋼以外的混凝土必須鑿除,防止混凝土擠壓破壞,影響接頭受力;接頭連接螺栓孔位是否準確;檢查拱箱底板弦長與設計值偏差,并做好書面記錄,確定總弦長,以便安裝拱箱時加塞鋼板調整;檢查拱箱上扣索預埋管道上下是否通暢(用鋼管試穿)及纜風預留孔尺寸能否滿足施工要求;檢查拱箱底板觀測中線和接頭觀測標尺是否齊全,位置是否準確。

拱座檢查:主要檢查拱座的斜度及預埋鋼板的位置是否符合設計要求,拱座上超出預埋鋼板的混凝土須鑿除干凈,保證預制拱箱角鋼與拱座鋼板全面、密實接觸。在拱座斜面上用墨線標出每個拱箱的中線,以便安裝第一段拱箱時對正。

跨徑檢查:吊裝前,用全站儀檢查主跨跨徑與設計值偏差,做好記錄,以便提前調整。

纜索系統設備檢查:要求卷揚機、滑車及主索組合跑車必須運行正常,存在問題必須提前調整。一切運行正常后,進行纜索試吊,將左岸Ⅰ段拱箱移至 1#橋臺前橋軸線上,連接主索組合跑車吊點,起重卷揚機慢速收緊起重索,主索開始逐漸加載至拱箱懸空達到設計荷載 100%,然后繼續(xù)加至設計荷載 130%左右。加載過程中,檢查主索、地錨、起重索、滑車及吊具等構件的受力和變形情況。

人員協調性檢查:檢查人員的施工配合情況并進行分組,要求對吊裝工作和纜索設備必須熟悉掌握,靈活應用。

6 拱箱安裝

本次吊裝為 7節(jié)段拱箱吊裝,從上游第 1箱開始至下游第 7箱結束,拱箱安裝采用單箱合攏方式,為了確保安全,第一箱拱圈設 8鋼纜風,每鋼纜風采用雙線 φ17.5mm的鋼絲繩,滿足橫向穩(wěn)定的要求,基箱纜風至全部吊裝完成才解除。

從右岸拱箱預制場用龍門吊機起吊拱箱,沿軌道前行至 1#橋臺前橋軸線位置,用吊裝組合跑車豎直起吊拱箱,先吊拱腳段至左岸上游拱座就位,依次吊裝左岸第二段、第三段,然后吊裝右岸拱腳段、第二段、第三段,最后吊裝頂段就位合攏;每就位一段拱箱,調整好標高、軸線,收緊扣索、纜風,解除吊點,進行下一段吊裝。由于未采用移動索鞍,拱箱吊裝時,需利用側拉索就位。側拉索布置成 2線,左右岸各設 2臺 5t側拉卷揚機置于主橋臺前,利用轉向滑車通過側拉地錨至吊點位置。吊裝拱腳段時,松后吊點使拱腳就位拱座角鋼上,然后拉起扣索,利用水準儀觀測節(jié)頭標高,用吊點調整;接近設計標高時,收緊扣索慢慢放松跑車吊點,利用油壓千斤頂張拉鋼鉸線,調整拱箱節(jié)頭標高;同時用經緯儀觀測拱箱軸線,利用對稱纜風調整軸線偏差,經緯儀置于兩岸主橋臺前沿觀測拱箱底板軸線。當符合要求時(實際標高比設計標高預抬高 5cm～10cm,軸線偏差在 1cm以內)安裝下一段拱箱,程序同前。當前段拱箱扣掛后,會對前面已經扣掛好的拱箱產生影響,因此每安裝一段拱箱,前面已扣掛好的節(jié)段的扣索索力會有一定變化。

拱頂段就位安裝時,緩慢放松起重索,當拱頂段標高比設計值高出 3cm～5cm時,關閉起重卷揚機;開始松扣調整各段拱箱節(jié)頭標高,松索前校正拱軸線位置及各節(jié)頭高程,使之符合設計要求。每次松索均采用儀器觀測,控制各節(jié)頭及拱頂的標高,防止拱箱非對稱變形而導致拱箱失穩(wěn)。每次松索量控制各接頭標高變化不超過 1cm,松索時按照一組扣索、二組扣索、三組扣索和起重索先后順序對稱均勻松卸,反復循環(huán)直到合攏。當接頭高程接近設計值時,用鋼板嵌塞接頭縫隙,再將扣索、起重索松到基本不受力,擰緊接頭螺栓,同時用風纜調整拱箱軸線橫向偏差,固定纜風;并觀測各接頭、拱頂處標高,使其在允許偏差之內。

拱箱接頭電焊作業(yè)在松索成拱之后進行,采取分層交錯施焊,以免燒壞周圍混凝土。焊接時用不同厚度的鋼板嵌塞縫隙。

第一肋拱箱安裝完成,解除扣索及扣索與拱箱連接構件,進行下一肋拱箱的吊裝。將吊裝組合跑車移至右岸拱箱預制場位置,用預制場龍門吊機起吊拱箱,沿軌道前行至 1#橋臺下游運梁平車處,利用運梁平車將拱箱沿橋軸線縱移至一組纜風和二組纜風之間,用卷揚機側拉兩吊點起吊拱箱,安裝方法和順序與第一箱相同,直至第七箱拱箱全部吊裝完成。

7 吊裝觀測

拱箱標高和軸線觀測;在拱箱接頭以及 1/8L、1/4L、3/8L、和 1/2L處設置觀測標尺 ,后視點標尺根據標高設置在右岸 1#橋臺下游側臺身上,在右岸主橋橋臺下游路基邊坡上設觀測平臺。吊裝拱腳段時,用 1臺水準儀觀測一節(jié)頭標尺,吊裝中一段拱箱時,用 2臺水準儀分別觀測一節(jié)頭、二節(jié)頭標尺,吊裝中二段拱箱時,用 3臺水準儀分別觀測一節(jié)頭、二節(jié)頭、三節(jié)頭標尺;當安裝拱頂段時,分別用 4臺水準儀分別觀測一節(jié)頭、二節(jié)頭、三節(jié)頭及 1/2L處標尺。軸線觀測點分別設置在左右岸主橋臺前緣,安裝拱箱時,用經緯儀觀測拱箱底板軸線,軸線偏差控制在 1cm之內。

主地錨觀測:主要觀測主地錨的位移情況。在主地錨上下游及軸線樁頭上設置位移觀測點,觀測其變形情況。主索跑車吊起每一段拱箱運行至主跨任一位置,測出主地錨的最大變形量。

主索觀測:主要觀測主索的最大垂度是否與計算相符。當吊中運行至主索跨中位置時,用水準儀觀測主索的垂度,同時觀測主地錨前主索索夾是否有滑動跡象,以便及時調整。

其他項目觀測:拱箱起吊及運行期間,要觀測檢查卷揚機、滑車等是否運行正常,側拉地錨、纜風地錨、扣索地錨和轉向地錨是否有過大變形,以便發(fā)現問題及時解決。

8 結語

8.1 吊裝系統布設完成,按規(guī)定進行試吊,以檢驗纜索系統主地錨、纜風及各轉向地錨空間位移情況及對其進行穩(wěn)定安全評估;檢查纜索系統各滑車、卷揚機、鋼絲繩、纜風繩的運行和受力情況,并對其安全性進行評估。

8.2 在起吊第一段與第三段拱箱梁時,由于拱度變化,起吊鋼索的吊點及鋼繩的長短應計算好,應充分考慮起吊過程中鋼繩的滑移。如果在混凝土預制時未考慮吊耳,必須考慮預防鋼繩的滑移裝置。

8.3 鋼絞線扣索與拱箱的連接要構造合理、安全可靠,鋼絞線扣索的張拉端為低應力錨固,應采取措施保證夾片錨固有效,調索時夾片反復夾咬鋼絞線的次數要做規(guī)定,超過則不再用。

8.4 拱箱梁段走移就位時,要注意避免扣索與斜拉索在空間上的相互干擾。