張志新

山西平陽(yáng)高速公路建設(shè)管理處，山西 運(yùn)城 045100

斜拉式橋梁又稱(chēng)斜拉橋、拉索橋、斜拉索橋、斜張橋，是一種將橋面通過(guò)許多條拉索連接在橋塔上的橋梁，其結(jié)構(gòu)體系主要由承受壓力的橋塔、承受拉力的拉索以及承彎的梁體組成，可以看做是將支墩用拉索替代的多跨彈性支承連續(xù)梁。斜拉式橋梁的建筑高度低、結(jié)構(gòu)重量輕、梁體內(nèi)彎矩較小且造價(jià)相對(duì)較低，在大跨度橋梁中有著較為廣泛的應(yīng)用。本文主要對(duì)其深水基礎(chǔ)施工、主塔施工和索力的形成方法進(jìn)行了探討。

1 斜拉式橋梁深水施工技術(shù)

1.1 鉆孔樁的施工

1.1.1 鋼護(hù)筒的制作

在斜拉式橋梁的設(shè)計(jì)中，鋼護(hù)筒大多采用1cm厚的鋼板卷制，內(nèi)徑一般會(huì)比鉆孔樁大0.2m，并且在其底部還要設(shè)置1.2cm厚、50cm寬的鋼帶作為刃腳。在進(jìn)行鋼護(hù)筒的焊接時(shí)，應(yīng)盡量采用坡口雙面焊接的方式，同時(shí)要注意保持焊縫的連續(xù)性，以免發(fā)生漏水。在鋼護(hù)筒的最上一節(jié)要焊上牛腿，使其與鋼吊箱內(nèi)的吊帶共同承擔(dān)承臺(tái)混凝土和鋼掉箱的重力。

鋼護(hù)筒長(zhǎng)度的選擇要以滿(mǎn)足穩(wěn)定性和承載力作為標(biāo)準(zhǔn)，在沉入水下并深入粘土層1m～1.5m的前提下，鋼護(hù)筒的頂部要比河床表面局部沖刷線低1m～1.5m、比潮水位高0.5m。由于河床大多屬于高液限粘土，厚度在11.5m～33.6m之間，且鋼護(hù)筒必須穿過(guò)淤泥層，因此一般會(huì)將鋼護(hù)筒的長(zhǎng)度擬定為28m，待工程地質(zhì)勘探結(jié)束后，再根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整

在對(duì)鋼護(hù)筒進(jìn)行沉放時(shí)，要先在平臺(tái)樁的位置設(shè)置下沉導(dǎo)向定位架，將鋼護(hù)筒吊入導(dǎo)向架內(nèi)并將振動(dòng)錘吊放至鋼護(hù)筒的米字形架上，開(kāi)動(dòng)振動(dòng)錘使鋼護(hù)筒下沉同時(shí)對(duì)下沉位置進(jìn)行測(cè)量，以確保其水平和豎直位置能夠符合設(shè)計(jì)要求。在對(duì)護(hù)筒下沉位置進(jìn)行精確測(cè)量的基礎(chǔ)上，將下一節(jié)鋼護(hù)筒吊入導(dǎo)向架內(nèi)疊放到前一節(jié)護(hù)筒上并進(jìn)行固定，將這兩節(jié)護(hù)筒焊接成為一個(gè)整體，在焊接過(guò)程中要注意包裝護(hù)筒的密封性和垂直度。如此往復(fù)循環(huán)，直到完成了全部的焊接任務(wù)為止。

1.1.2 鋼護(hù)筒的定位

在進(jìn)行鋼護(hù)筒的沉放前，首先要用大型型鋼制作米字形架，以便在進(jìn)行打樁時(shí)振動(dòng)錘的力量能夠均勻的分布到鋼護(hù)筒的筒壁上，以免高達(dá)160t的振動(dòng)力對(duì)護(hù)筒造成損傷。要在平臺(tái)樁的位置設(shè)置下沉導(dǎo)向定位架，將焊接結(jié)束的鋼護(hù)筒吊入導(dǎo)向架內(nèi)并將振動(dòng)錘吊至護(hù)筒上部的米字形架上，在開(kāi)動(dòng)振動(dòng)錘使護(hù)筒不斷下沉的同時(shí)要做好測(cè)量定位工作，以確保護(hù)筒的沉放能夠滿(mǎn)足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。如此往復(fù)循環(huán)，直到護(hù)筒的刃部下沉到河床面位置，再通過(guò)打樁機(jī)將其打入預(yù)定深度，然后就可以按照常規(guī)的鉆孔樁施工方法進(jìn)行施工。

1.2 沉箱基礎(chǔ)

在進(jìn)行沉箱前，要先通過(guò)水下爆破的方式使施工位置的底層巖石和堆積層變得松散，再利用挖泥船或疏浚船對(duì)其進(jìn)行清理。然后，要對(duì)地基面進(jìn)行加工磨削及平整清理，待清理結(jié)束后將預(yù)制的大型沉箱通過(guò)船運(yùn)或浮運(yùn)等方式運(yùn)送到施工現(xiàn)場(chǎng)并沉放到指定位置，最后通過(guò)水上灌注船只將混凝土灌入沉箱內(nèi)，使其與沉箱連接成為一個(gè)整體。

2 斜拉式橋梁混凝土主塔施工技術(shù)

2.1 施工測(cè)量

斜拉式橋梁的混凝土主塔基本上由基礎(chǔ)部分、承臺(tái)塔座、塔柱、橫梁及拉索錨固區(qū)組成，斜拉式橋梁主塔形式雖然多種多樣，但對(duì)于施工精度的要求卻都非常嚴(yán)格。為了確保主塔各部分的幾何尺寸和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，必須要建立獨(dú)立的、具有一定測(cè)量精度的控制網(wǎng)，同時(shí)注意做好該局部測(cè)量網(wǎng)與整體控制網(wǎng)的銜接。對(duì)主塔的測(cè)量時(shí)間最好選在每日清晨日出之前或傍晚日落之后，以便降低光照所導(dǎo)致的變形影響。另外，隨著施工的進(jìn)行，主塔高度會(huì)不斷升高，因此施工后期的測(cè)量要選擇風(fēng)力相對(duì)較小的時(shí)間進(jìn)行。

2.2 塔柱的施工

斜拉式橋梁的塔柱主要分為下塔柱、中塔柱和上塔柱3部分，其中下塔柱的高度約為30m，一般采用支架法進(jìn)行施工；中塔柱的施工一般采用爬模法；上塔柱的施工大多采用支架法和爬模法，結(jié)構(gòu)大多為鉛直結(jié)構(gòu)。由于上下塔柱的傾斜方向相反，為了確保在施工過(guò)程中塔柱保持穩(wěn)定的狀態(tài)并在最大程度上消除施工所帶來(lái)的結(jié)構(gòu)初應(yīng)力的影響，應(yīng)在中下塔柱設(shè)置拉桿和支撐桿，并施加頂力和預(yù)拉力。在塔柱的設(shè)計(jì)中，大多設(shè)有貫穿全塔的勁性骨架。在現(xiàn)場(chǎng)加工并精確安裝后，勁性骨架會(huì)發(fā)揮其方便索道、綁筋和支模定位的作用。勁性骨架在斜拉式橋梁傾斜塔的施工中具有重要的作用，在施工過(guò)程中應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，以便能夠更好的完成施工任務(wù)。

2.3 混凝土主塔施工

以橋面作為起始點(diǎn)，混凝土主塔的高度大約在100m左右，因此施工必然會(huì)包含泵送大流動(dòng)混凝土的工藝，為了在進(jìn)一步提高混凝土的可泵送性能的同時(shí)滿(mǎn)足施工設(shè)計(jì)對(duì)于彈性模量和收縮性的要求，可采用低水灰比、高集料、低水泥用量、使用超細(xì)礦粉并添加了泵送外加劑的混凝土，以便在滿(mǎn)足泵送要求的同時(shí)確保緩凝、早強(qiáng)、高強(qiáng)的要求。在確?；炷恋母黜?xiàng)性能符合設(shè)計(jì)要求的前提下，要根據(jù)混凝土主塔施工的季節(jié)、緩凝時(shí)間及泵送高度的不同選擇最為適合的工藝。由于斜拉式橋梁混凝土主塔施工必須要用到泵送工藝，因此相關(guān)人員一定要注意對(duì)泵送工藝進(jìn)行優(yōu)化。一般來(lái)說(shuō)，想要獲得更高的混凝土早期強(qiáng)度，就要降低水灰比、減少用水量，但是這就容易造成可泵送性的降低，所以要以提高混凝土拌合物的可泵送性味目標(biāo)來(lái)對(duì)混凝土的配比設(shè)計(jì)進(jìn)行甄選和優(yōu)化。

3 斜拉式橋梁索力的形成

斜拉式橋梁索力的形成主要有一次張拉法和多次張拉法兩種方法，其中，一次張拉法指的是在施工過(guò)程中將每一根拉索張拉到符合設(shè)計(jì)要求的拉力后就不再進(jìn)行張拉。通過(guò)與下一粱段接縫轉(zhuǎn)角的調(diào)整來(lái)對(duì)在施工過(guò)程中出現(xiàn)的塔頂水平位移和撓度與設(shè)計(jì)值差異進(jìn)行糾正，而非常規(guī)的利用調(diào)整索力進(jìn)行糾正。由于采用一次張拉法后，施工已經(jīng)結(jié)束的主梁標(biāo)高和索力都無(wú)法再進(jìn)行調(diào)整，因此在很大程度上提高了對(duì)主梁線形的控制難度，對(duì)于構(gòu)件的制作質(zhì)量也提粗糧更高的要求，同時(shí)，強(qiáng)迫合攏的方法也容易造成理想恒載內(nèi)力狀態(tài)的擾亂。盡管存在著上述問(wèn)題和不足，但一次張拉法的施工和操作都比較簡(jiǎn)便，因此也獲得了較多的應(yīng)用。

所謂多次張拉法就是在施工過(guò)程中對(duì)斜拉式橋梁的拉索進(jìn)行分批張拉，直至符合設(shè)計(jì)要求的索力值位置。采用多次張拉法有利于提高各施工階段內(nèi)力的合理性，主梁和索塔的受力也大體上處于平衡狀態(tài)，并且承受的彎矩和軸向力也相對(duì)較小，對(duì)于主梁線形的控制主要通過(guò)調(diào)整拉索的索力來(lái)實(shí)現(xiàn)。

總的來(lái)說(shuō)，多次張拉法在應(yīng)用于大跨度斜拉式橋梁時(shí)會(huì)發(fā)揮更好的效果，而一次張拉法則更適合小型斜拉式橋梁的建設(shè)。

4 結(jié)論

除了上述內(nèi)容之外，斜拉式混凝土橋梁的關(guān)鍵工序和施工技術(shù)還有很多，雖然在文中沒(méi)有對(duì)其進(jìn)行介紹，但它們對(duì)于橋梁整體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和投入運(yùn)營(yíng)后的穩(wěn)定性都起著重要的作用。就目前的情況看，日本對(duì)于相關(guān)技術(shù)的掌握處于國(guó)際領(lǐng)先水平，而國(guó)內(nèi)尚處于繼續(xù)摸索的階段，所以相關(guān)工作人員除了要積極進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)的積累和知識(shí)的研究外，還要注意技術(shù)創(chuàng)新和工藝創(chuàng)新，從而為我國(guó)橋梁建設(shè)事業(yè)的發(fā)展做出自己的貢獻(xiàn)。

[1]高興元.橋梁工程[M].天津：天津大學(xué)出版社，2010，2.

[2]張喜剛.千米級(jí)斜拉橋——結(jié)構(gòu)體系、性能與設(shè)計(jì)[M].北京：人民交通出版社，2010，2.

[3]李清.橋梁工程概論[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009，6.

[4]董軍.橋梁工程[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009，3.