毛曉斌，張 敏，劉 注，劉 健

(1.中交路橋建設(shè)有限公司，北京 100027； 2.中交路橋華東工程有限公司，上海 201210)

1 工程概況

寧波舟山港主通道公路工程主通航孔橋為三塔整幅鋼箱梁斜拉橋，跨徑布置為(78+187+550+550+187+78)m=1 630m，邊中跨比0.482，邊跨設(shè)輔助墩。斜拉橋索塔采用鉆石形塔身設(shè)計，由下塔柱、中塔柱、上塔柱和下橫梁組成。索塔下塔柱高46.1m，中塔柱高92.028m，上塔柱高41.872m，塔冠高3m?？傮w橫橋向尺寸：塔頂處8m，下橫梁中心處41.207m，塔底處22m。總體順橋向尺寸：塔頂7m，塔底11.5m，結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 索塔構(gòu)造

由于索塔施工期間需經(jīng)歷臺風(fēng)期及季風(fēng)期，施工環(huán)境惡劣、有效作業(yè)時間短，且索塔結(jié)構(gòu)線形復(fù)雜，施工精度要求高，施工難度大。索塔的順利施工與否將直接影響到全橋合龍的施工節(jié)點以及全橋的施工質(zhì)量，因此對索塔的快速且高精度施工極為必要。

2 施工測量控制網(wǎng)建立

斜拉橋是超靜定結(jié)構(gòu)體系，它的每個節(jié)點坐標(biāo)位置的變化都會影響結(jié)構(gòu)內(nèi)力的分配。為保證弧線形索塔線形符合設(shè)計與規(guī)范要求，首先需建立精密的施工測量控制網(wǎng)。施工測量控制網(wǎng)分為平面控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)。

2.1 平面坐標(biāo)控制網(wǎng)

主通航孔橋橋址位于舟山與岱山之間的中部海域，無法通過常規(guī)的全站儀導(dǎo)線控制測量建立平面坐標(biāo)控制網(wǎng)，需采用GPS靜態(tài)測量[1]建立。舟山獨立坐標(biāo)系和橋軸線坐標(biāo)系可按下式進(jìn)行轉(zhuǎn)換：

或

式中：a，b為兩坐標(biāo)系的平移參數(shù)，α為旋轉(zhuǎn)參數(shù)。

根據(jù)設(shè)計提供的直線、曲線及轉(zhuǎn)角表，主通航孔橋位于直線段上，中心坐標(biāo)及里程如表1所示。

表1 ZT3，ZT4，ZT5墩中心坐標(biāo)及里程

計算可得：a=106 684.591 0，b=622 192.285 3，α=315°46′0.4″。由這3個參數(shù)即可進(jìn)行舟山獨立坐標(biāo)和橋軸線坐標(biāo)系的相互轉(zhuǎn)換。

2.2 高程控制網(wǎng)

高程控制網(wǎng)采用三角高程測量的方法進(jìn)行，線路按附合線路觀測，從海中的南通航孔橋優(yōu)先墩附合到69號優(yōu)先墩。首先用徠卡TS60全站儀三角測量的方法將優(yōu)先墩上的水準(zhǔn)點引到主通航孔橋主墩承臺上，然后用徠卡NA2水準(zhǔn)儀按三、四等水準(zhǔn)測量要求進(jìn)行。

用徠卡TS60全站儀作對向觀測，以自動目標(biāo)識別保證照準(zhǔn)精度和觀測速度。采用同步對向觀測消除大氣垂直折光影響，在兩測站地形相似的情況下可將折光影響基本消除，并使其殘差具有偶然性。

3 主動橫撐及拉桿施工

主通航孔橋索塔為鉆石形塔身，下塔柱向外延伸，中塔柱向內(nèi)收縮，塔身斜率較大。為避免塔柱根部混凝土產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力而開裂，需在兩塔柱之間設(shè)置一定數(shù)量的水平橫撐[2]和拉桿[3]來降低水平分力的影響，從而減小塔柱根部外側(cè)應(yīng)力，將設(shè)計附加應(yīng)力控制在允許范圍。

3.1 主動橫撐和拉桿設(shè)計

索塔下塔柱共設(shè)2道拉桿，上塔柱共設(shè)5道主動橫撐。拉桿采用鋼管包裹鋼絞線的方式，防止鋼絞線損傷，安裝后用千斤頂施加預(yù)拉力。主動橫撐采用鋼管，安裝時使用千斤頂施加預(yù)壓力。通過主動橫撐及拉桿的布置，保證塔柱施工時的不平衡側(cè)向力由橫撐與拉桿承受，防止混凝土由于拉應(yīng)力過大產(chǎn)生裂縫從而影響塔柱施工時的安全性。

3.2 主動橫撐和拉桿Midas仿真驗算

依據(jù)現(xiàn)場實際施工情況對索塔使用Midas Civil/Fea軟件進(jìn)行建模，主要考慮塔柱自重、爬模結(jié)構(gòu)自重及拉桿、橫撐對塔座的作用力，對各工況條件下塔柱進(jìn)行受力分析，確定塔柱最大位移及混凝土最大拉應(yīng)力，以確保塔柱施工期間的安全性，塔柱模型如圖2所示。

圖2 塔柱模型

各工況條件下塔柱最大位移及混凝土最大拉應(yīng)力如表2所示。可知索塔施工過程中，塔柱變形及混凝土拉應(yīng)力均不大，塔身結(jié)構(gòu)處于安全狀態(tài)。

表2 各工況下塔柱最大位移及混凝土最大拉應(yīng)力

3.3 主動橫撐和拉桿施工控制要點

1)索塔混凝土施工時，拉桿牛腿預(yù)埋爬錐位置需準(zhǔn)確，必要時使用定位盤安裝。否則可能出現(xiàn)部分爬錐位置不準(zhǔn)確導(dǎo)致牛腿無法安裝的情況。

2)拉桿牛腿加工時，切勿隨意開爬錐孔。若牛腿面板開孔較大，安裝時需加墊板，確保所有爬錐受力，防止部分爬錐受力過大被拉出混凝土面。為防止爬錐松動，爬錐安裝完成后焊接限位鋼板。

3)拉桿鋼絞線張拉完成后，端部留50cm，然后用膠帶包裹密實。

4)為避免因主動橫撐和拉桿安裝而延誤混凝土澆筑、耽誤工期，主動橫撐鋼管和操作平臺均采取后場預(yù)制、貨船轉(zhuǎn)運至現(xiàn)場整體吊裝的施工方法。

5)主動橫撐預(yù)埋鋼板應(yīng)在爬模架體爬升前安裝完成，避免爬模后無操作平臺導(dǎo)致安裝困難。

6)主動橫撐和拉桿操作平臺的電梯通道均應(yīng)設(shè)置在左幅塔柱上，避免索塔合龍后右幅電梯停運而上下困難。

4 索道管和鋼錨梁安裝

底節(jié)鋼錨梁安裝時需搭設(shè)支撐架，底節(jié)以上鋼錨梁安裝時可直接架設(shè)在底節(jié)鋼錨梁上，精調(diào)合格后使用鋼板焊接固定[4]。鋼錨梁初步定位后，按照標(biāo)高調(diào)整→橫橋向位置偏差調(diào)整→順橋向位置偏差調(diào)整的順序進(jìn)行精調(diào)，最終使鋼錨梁錨固點和索道管出塔點4個測量點滿足設(shè)計要求。

4.1 索道管和鋼錨梁錨固點定位盤加工

為便于索道管及鋼錨梁錨固點處棱鏡架設(shè)，可根據(jù)索道管及鋼錨梁錨固點尺寸加工定位盤。定位盤加工如圖3所示，首先加工管口的全圓板模具，隨后使用4塊小鋼板焊在模具四周，以便在測量時固定模具。實際測量時只需將模具放置于索道管口和鋼錨梁錨固點處，即可直接測量其中心。

圖3 定位盤加工示意

4.2 索道管定位安裝

鋼筋綁扎完成后，索道管安裝前，測量員進(jìn)行索道管初步放樣定位。避免初步定位偏差大導(dǎo)致精調(diào)緩慢。索道管初步定位后，在索道管兩端四周焊接螺桿(見圖4)。通過松緊螺桿對索道管平面位置進(jìn)行精調(diào)，將精度控制在3mm以內(nèi)。精調(diào)合格后，將索道管固定在混凝土預(yù)埋件上，防止后期施工發(fā)生碰撞而移動。

圖4 索道管定位安裝

4.3 鋼錨梁定位安裝

上一節(jié)索塔混凝土澆筑完成后，索道管已埋于混凝土內(nèi)。待混凝土強(qiáng)度達(dá)到75%設(shè)計強(qiáng)度后，搭設(shè)鋼錨梁支撐架，進(jìn)行鋼錨梁精確定位安裝[5](見圖5)。鋼錨梁精調(diào)時，為避免調(diào)整一個參數(shù)而影響另一個參數(shù)，調(diào)整完成后應(yīng)焊接相應(yīng)限位，避免循環(huán)調(diào)整3個參數(shù)。鋼錨梁安裝完成后，需確保鋼錨梁與已預(yù)埋索道管連接處無錯臺，否則將影響后期斜拉索安裝。

圖5 鋼錨梁定位安裝

5 結(jié)語

隨著橋梁技術(shù)的發(fā)展，海上大跨徑曲線斜拉橋索塔的建設(shè)將越來越多。寧波舟山港主通道主通航孔橋通過GPS靜態(tài)測量技術(shù)、鋼管主動橫撐和預(yù)應(yīng)力拉桿設(shè)計以及加工制造鋼錨梁索道管定位盤等措施，解決了弧線形索塔施工中的重難點問題，在質(zhì)量提升和進(jìn)度控制方面取得了良好的效果，代表了國內(nèi)索塔施工先進(jìn)水平，為今后類似外海環(huán)境弧線形索塔施工提供了經(jīng)驗。