洪 亮

(中鐵三局集團有限公司，山西 太原 030000)

1 工程概況

沅江特大橋跨石長鐵路(32+90×2+32)m拱承斜拉橋位于湖南省常德市武陵區(qū)，橋梁起點里程為DK9+335.49，終點里程為DK9+581.19，全長245.7 m，處于曲線半徑R=2 800 m圓曲線上，主跨(90+90)m鋼箱梁上跨既有石長鐵路，與既有鐵路呈18°小角度跨越，梁底與既有石長線安全有效凈空2.5 m。該橋是全線控制性工程，也是國內(nèi)首座時速350 km上跨既有鐵路的拱承斜拉橋?；A(chǔ)均采用鉆孔樁基礎(chǔ)，輔助墩及邊墩采用鋼筋混凝土門式墩，主墩采用異形鋼箱拱塔，梁部采用免涂耐候鋼箱梁，拱塔上設(shè)置13對26束斜拉索，軌道采用CRTS-Ⅲ無砟軌道。

本橋地面以上拱塔全高66 m，橋面以上塔高45 m，橋面以下塔高21 m，拱軸線線型采用橢圓形，主梁在橋塔處與橫梁剛性連接。拱塔截面尺寸為：順橋向3.0 m、橫橋上4.0 m，板厚為24 mm～36 mm，拱塔重824 t，單側(cè)分別為T0,T1～T7共8個節(jié)段，最大節(jié)段重55.5 t；橋塔橫梁截面尺寸為：梁高2.8 m，梁寬3.0 m。

2 異形拱塔施工方案

拱塔加工采用工廠集中下料，在胎架上側(cè)臥分節(jié)段進行整體預(yù)拼裝，在確保線型和焊縫寬度及合龍精度滿足要求后焊接成節(jié)段，節(jié)段焊接完成經(jīng)檢測后用汽車運輸至工地現(xiàn)場，對于超寬節(jié)段采用船運至碼頭后轉(zhuǎn)為汽車運輸至現(xiàn)場。由于跨既有石長鐵路，現(xiàn)場采用順橋向臥拼，臥拼從T1～T7節(jié)段，現(xiàn)場拼裝采用搭設(shè)鋼管支架，在支架上完成拱塔拼裝，節(jié)段拼裝過程中隨時對成拱線型進行復(fù)核，確保每一節(jié)拱塔的線型滿足要求后進行下一個節(jié)段的拼裝。所有節(jié)段完成后再次復(fù)核線型及尺寸、符合設(shè)計要求后，安裝豎轉(zhuǎn)體系、確保豎轉(zhuǎn)體系受力后拆除支架，利用連續(xù)頂升千斤頂進行牽引豎轉(zhuǎn)，實現(xiàn)低位豎轉(zhuǎn)到設(shè)計狀態(tài)，運用事先安裝好的平轉(zhuǎn)系統(tǒng)平轉(zhuǎn)，實現(xiàn)拱塔合龍。

3 異形拱塔施工

3.1 異形拱塔廠內(nèi)加工

根據(jù)節(jié)段的材料型號(材質(zhì)、板厚、尺寸)，提前提供材料計劃，材料運到工廠后采用數(shù)控切割機根據(jù)需要的尺寸進行裁剪，要考慮焊縫的寬度。根據(jù)不同的焊縫要求做焊評試驗，滿足要求才能進行大面積施焊。拱塔材料裁剪完成后到拱塔胎架上進行節(jié)段拼裝點焊，確保所有節(jié)段拼裝完成符合線型要求后，進行大面積焊接，焊接材料要與橋鋼的材料相適應(yīng)，確保焊縫質(zhì)量強度高于母材強度。焊接完成后根據(jù)節(jié)段進行吊裝入砂房，采用30 m3空氣壓縮機進行噴砂除銹，確保表面無坑洼、無鼓包、無漏噴、平整后進行電弧噴鋁。電弧噴鋁一般選擇在夜間進行，夜間電壓較為穩(wěn)定，不易出現(xiàn)噴涂不均的現(xiàn)象。完成后進行環(huán)氧樹脂封閉漆及鐵紅色面漆兩層，確?？偤穸葷M足要求。

3.2 異形拱塔運輸

由于構(gòu)件尺寸限制，特別是T2節(jié)段5.7 m×5.7 m×10.5 m，屬于超寬構(gòu)件，為保證運輸暢通，提前與高速公路交警進行溝通取證，利用超寬車道收費口上下高速公路，期間有兩臺車一前一后進行押車，確保安全。由于從出廠門口到高速公路口因修路無法通行，部分節(jié)段采用從廠內(nèi)直接上船，船運至常德施工碼頭后，用130 t吊車卸船裝車，平板拖車運至工地。

3.3 異形拱塔安裝準(zhǔn)備

3.3.1平轉(zhuǎn)體系施工

平轉(zhuǎn)體系主要由上下轉(zhuǎn)盤、滑道及平轉(zhuǎn)支座等組成，轉(zhuǎn)盤分為上轉(zhuǎn)盤和下轉(zhuǎn)盤，下轉(zhuǎn)盤采用直徑為12 m，高3.2 m的圓形鋼筋混凝土承臺；上轉(zhuǎn)盤采用鋼箱結(jié)構(gòu)，直徑為12 m、高1.5 m的多邊形圓柱結(jié)構(gòu)，采用不同板厚的鋼板焊接拼裝而成。為保證平轉(zhuǎn)實施，在下承臺施工時需要同步完成平轉(zhuǎn)滑道錨碇孔的預(yù)留。平轉(zhuǎn)滑道為圓環(huán)形狀，圓心同下承臺、內(nèi)直徑為8.2 m、外直徑為9.8 m、環(huán)板寬0.8 m，鋼板厚0.022 m，下設(shè)錨碇鋼棒插入承臺預(yù)留孔內(nèi)，灌注支座砂漿固定滑道，確?；榔矫嫖恢煤蜆?biāo)高滿足設(shè)計要求，上設(shè)置0.003 m不銹鋼板。為保證拱塔能與承臺有效的固結(jié)，在施工下承臺時預(yù)埋錨箱，截面尺寸為順橋向3.0 m、橫橋上4.0 m、長度為2.76 m，施工承臺時要對錨箱的軸線及標(biāo)高進行精確定位后固定，確保澆筑混凝土?xí)r不偏位、不下沉。在上下轉(zhuǎn)盤之間設(shè)置平轉(zhuǎn)支座，平轉(zhuǎn)支座由專業(yè)廠家設(shè)計，支座直徑2.0 m、高0.46 m，豎向力20 000 kN、水平力5 000 kN；設(shè)置8根φ110 mm的錨碇螺栓固定在承臺頂面，支座中心與承臺中心位置重合。拱塔T0底部設(shè)置加勁內(nèi)與支座頂面進行焊接，拱塔中心即是上轉(zhuǎn)盤中心，要與支座中心、承臺中心重合。上轉(zhuǎn)盤鋼箱通過縱橫鋼板與T0節(jié)段進行有效連接，在平轉(zhuǎn)滑道上設(shè)置16個φ600 mm、壁厚12 mm、高800 mm的撐腳，形成一個整體構(gòu)成上轉(zhuǎn)盤體系。水平轉(zhuǎn)動反架采用在承臺合適位置設(shè)置對稱的兩根直徑為φ1 000 mm和φ630 mm、樁長為9 m的鋼管樁通過連接系形成水平支撐架，在上轉(zhuǎn)盤上設(shè)置錨固端兩處，錨固端分別設(shè)置3根(共6根)φ15.2 mm預(yù)應(yīng)力鋼絞線通過連續(xù)頂升千斤頂進行平轉(zhuǎn)。

3.3.2豎轉(zhuǎn)體系施工

豎轉(zhuǎn)體系由豎轉(zhuǎn)滑道、豎轉(zhuǎn)角、BM桿、BC桿、BD桿，牽引裝置等構(gòu)成。在進行拼裝拱塔之前，先施工豎轉(zhuǎn)滑道，豎轉(zhuǎn)滑道包含地基處理、鋼筋混凝土基礎(chǔ)基座、豎轉(zhuǎn)滑道滑塊(兩側(cè)設(shè)置限位塊)及不銹鋼板滑動面。豎轉(zhuǎn)滑道基礎(chǔ)根據(jù)地基承載力采用打設(shè)木樁，換填級配碎石等施工方法確保地基滿足要求后施工墊層。在墊層上綁扎鋼筋，施工兩道滑道寬1.6 m，高1.4 m的混凝土基座，為便于支架及拱塔安裝，中間混凝土與滑道混凝土一次澆筑成型。在滑道混凝土澆筑過程前，對豎轉(zhuǎn)軌道滑塊固定裝置設(shè)置預(yù)留孔，預(yù)留孔要求定位準(zhǔn)確，確保后期安裝滑塊時能滿足平整度、接縫、標(biāo)高要求。其他桿件在加工廠加工，汽運至施工，在拱塔安裝完成后進行拼裝。

3.3.3鋼拱塔支架安裝

根據(jù)拱塔的截面尺寸、拱塔的節(jié)段長度和重量，鋼拱塔拼裝采用鋼管支架法施工，鋼管采用φ609 mm、壁厚12 mm、高根據(jù)拱塔的線型決定。單側(cè)拱設(shè)置13排共計26根鋼管樁立柱，靠近T7節(jié)段設(shè)置單排鋼管樁與相鄰的鋼管樁進行有效聯(lián)結(jié)。其余位置鋼管橫向間距2.7 m，縱向3.0 m，在拱塔的節(jié)段拼接縫的位置設(shè)置聯(lián)結(jié)系，確?？v向兩根、橫向兩根鋼管形成一個整體受力。每排鋼管樁從地面以上2.5 m設(shè)置橫向聯(lián)結(jié)系、縱向從T1節(jié)段每兩根設(shè)置聯(lián)結(jié)系，聯(lián)結(jié)系采用雙拼H200×102×9×11.4 mm工字鋼縱、橫向連接，高度2.0 m設(shè)置一道，中間采用斜撐連接，形成三角撐。往上3.0 m設(shè)置相同的聯(lián)結(jié)系，小于3.0 m不再設(shè)置聯(lián)結(jié)系。每根鋼管樁上設(shè)置樁帽，樁帽上設(shè)置雙拼H280×124×10.5×13.7 mm工字鋼橫向分配梁，在分配梁上根據(jù)拱塔線型設(shè)置調(diào)節(jié)塊。由于臨近營業(yè)線施工，支架安裝先在空曠場地內(nèi)每四根按照上述要求先進行焊接。采用50 t的汽車吊進行整體吊裝，就位后及時與滑道基礎(chǔ)混凝土上預(yù)留鋼板進行有效連接固定。平豎轉(zhuǎn)體系示意圖見圖1。

3.4 鋼拱塔安裝

在所有支架安裝完成后，線型監(jiān)控單位根據(jù)拱塔線型、焊縫寬度、溫度對線型的影響建模確定支架調(diào)節(jié)塊標(biāo)高，并在每個節(jié)段拼裝前根據(jù)前一個節(jié)段的狀態(tài)下達各個節(jié)段的拼裝標(biāo)高、軸線等指令，施工過程中嚴(yán)格按照指令進行施工。拱塔安裝先從T1節(jié)段開始，T1在原有的拱塔內(nèi)箱設(shè)置與T0節(jié)段連接的兩塊加勁板陰頭、T0在拱塔內(nèi)箱內(nèi)設(shè)置兩塊加勁板陽頭，加勁板采用□4 056×4 000×50橋鋼與鋼拱塔上的縱橫加勁板連接成一個整體，確保整個豎轉(zhuǎn)過程的安全。T1與T0采用M64×100、長為1.4 m螺栓鉸接，螺栓兩側(cè)設(shè)置配套的防脫鋼板墊圈固定。拱塔安裝均采用260 t履帶吊吊裝、人工配合精調(diào)，滿足要求后進行定位固定。吊裝過程中駐站聯(lián)絡(luò)員、防護員、司索工必須到位，并堅守各自的崗位。T1安裝完成后拼裝T2節(jié)段，依次完成至T7節(jié)段，每個節(jié)段的焊縫寬度、焊縫高度必須滿足要求，再進行探傷檢測滿足要求后方可進行打磨，按照工序要求完成涂裝，安裝拱塔上的索導(dǎo)管，進一步復(fù)核拱塔截面尺寸、線型、檢驗批等，為豎轉(zhuǎn)、平轉(zhuǎn)作準(zhǔn)備。同時為保證橫梁與拱塔一起豎轉(zhuǎn)，在拱塔拼裝完成后，拆除T1到T2支架，利用在拱塔上設(shè)置的吊耳將橫梁固定在拱塔上。鋼拱塔安裝示意圖見圖2。

3.5 鋼拱塔豎轉(zhuǎn)體系的完善

拱塔臥拼安裝完成后，在豎轉(zhuǎn)滑道上安裝滑靴，滑靴分為上滑靴與下滑靴，上滑靴高度1.135 m，下滑靴1.630 m?；ゲ捎貌煌诤竦臉蛄轰摪逶诠S加工，運至工地進行焊接，經(jīng)焊縫檢測合格后進行整體安裝。下滑靴直接與豎轉(zhuǎn)滑道上不銹鋼板接觸，為減少摩阻力，在滑軌不銹鋼板上涂上黃油。為保證上滑靴能順利實現(xiàn)從下滑靴脫離到上轉(zhuǎn)盤上，上下滑靴之間設(shè)置聚四氟乙烯滑板用銅螺釘和粘膠固定，采用栓接將上下滑靴緊緊固定成一個整體。在拱塔上安裝拱塔轉(zhuǎn)動系統(tǒng)，拱塔轉(zhuǎn)動系統(tǒng)由BC，BD拉桿與拱塔焊接固定在一起，BM撐桿上端與BC，BD采用銷軸連接，下端與上滑靴采用銷軸連接。BM撐桿在上端距銷軸2.779 m處、下端距銷軸2.872 m處設(shè)水平桿，保證豎轉(zhuǎn)過程中兩側(cè)同步。在上轉(zhuǎn)盤與豎轉(zhuǎn)滑道同軸線位置設(shè)反力架，單個反力架上設(shè)置1臺連續(xù)千斤頂用18根15.24 mm鋼絞線與上滑靴進行有效連接。

3.6 豎轉(zhuǎn)配重及試轉(zhuǎn)

為確保在整個豎轉(zhuǎn)過程平轉(zhuǎn)軸的抗拔力滿足要求，在上轉(zhuǎn)盤上豎轉(zhuǎn)反力架(拱塔外拱側(cè))配328 t履帶吊配重塊，在靠近拱塔內(nèi)拱側(cè)配120 t水泥混凝土配重塊，配重前根據(jù)每一塊的重量和結(jié)構(gòu)尺寸事先畫圖確定后實施。完成配重后檢查所有焊縫及連接螺栓，千斤頂液壓管、油泵等符合要求后進行拱塔豎轉(zhuǎn)試轉(zhuǎn)。

3.7 鋼拱塔支架拆除

拱塔在千斤頂?shù)淖饔孟仑Q轉(zhuǎn)離開支架20 cm時，確定豎轉(zhuǎn)的牽引力大小，豎轉(zhuǎn)速度，確保倒退裝置受力，各個桿件受力安全的情況下，拆除支架，支架采用人工配合汽車吊拆除，拆除過程中防止切割過程焊渣掉落燙傷鋼絞線。

3.8 鋼拱塔豎轉(zhuǎn)

啟動油泵、逐級加載，通過千斤頂拉鋼絞線進行豎轉(zhuǎn)，在拉力達到390 t時拱塔開始豎轉(zhuǎn)，豎轉(zhuǎn)速度控制在0.01 rad/min以內(nèi)，整個豎轉(zhuǎn)用時6 h 30 min。豎轉(zhuǎn)過程中設(shè)監(jiān)測組對豎轉(zhuǎn)狀態(tài)進行測量，并實時將測量數(shù)據(jù)與線型監(jiān)測單位一道進行分析，在滑靴到達上轉(zhuǎn)盤位置時，先用絲桿將上滑靴與反力架臨時固定，確保安全后解除上下滑靴約束，繼續(xù)用千斤頂拉動上滑靴，豎轉(zhuǎn)角度達到設(shè)計角度后，檢查滑靴的位置并進行拱塔軸線、高程、應(yīng)力等監(jiān)測，確保拱塔空間位置滿足設(shè)計要求，鎖緊絲桿完成豎轉(zhuǎn)。拱塔豎轉(zhuǎn)示意圖見圖3。

3.9 鋼拱塔平轉(zhuǎn)及合龍

平轉(zhuǎn)采用Ⅱ級天窗點進行施工，平轉(zhuǎn)前檢查平轉(zhuǎn)滑道、鋼絞線、液壓油泵、千斤頂?shù)葷M足要求后，兩側(cè)拱塔同時平轉(zhuǎn)。啟動油泵，逐級加載，實時監(jiān)測，當(dāng)力達到32.6 t時開始轉(zhuǎn)動，由于兩側(cè)平轉(zhuǎn)角度不一樣，最大平轉(zhuǎn)角度為112°，平轉(zhuǎn)速度控制在1.2°/min,在天窗點110 min內(nèi)完成合龍，將事先安裝在拱塔上的防護棚架進行固定，確保防護棚架居中。人在防護棚架完成精調(diào)后焊接合龍。拱塔合龍示意圖見圖4。

4 結(jié)語

異形拱塔低位豎轉(zhuǎn)+平轉(zhuǎn)施工的關(guān)鍵在于豎轉(zhuǎn)中心在不斷的變化，鄰近營業(yè)線，安全風(fēng)險高，通過自主研發(fā)的低位豎轉(zhuǎn)+平轉(zhuǎn)體系、強有力的技術(shù)數(shù)據(jù)分析、有效的應(yīng)用線型監(jiān)控、應(yīng)力監(jiān)測是確保拱塔整個過程中的安全和線型符合要求的關(guān)鍵。為跨越營業(yè)線施工、場地受限的環(huán)境下橋梁施工提供寶貴的經(jīng)驗，確保了橋梁施工的質(zhì)量、安全和進度。