李明歡

(中鐵大橋局集團第八工程有限公司，重慶 400020)

虎跳峽金沙江特大橋是香麗高速公路項目的關鍵控制性工程，位于虎跳峽景區(qū)內(nèi)，在虎跳峽上游跨越金沙江，橋面距江面260 m。主橋為主跨766 m的懸索橋，主纜孔跨布置766 m+160 m，為當今世界上跨度最大的獨塔單跨地錨式鋼桁梁懸索橋。該橋僅麗江岸設置索塔，為鋼筋混凝土門型塔；麗江岸為重力錨，香格里拉岸為隧道錨[1]；主纜橫向布置2根，橫橋向中心間距為26 m，矢跨比1/10；鋼桁梁全長671 m；麗江岸引橋為2×(3×41 m)結構連續(xù)鋼混組合梁橋，全橋總長1 017 m。虎跳峽金沙江大橋橋型總體布置如圖1所示。

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大橋采用獨塔結構，充分利用香格里拉岸山體陡峭的地形，將主纜通過集主索鞍和散索鞍于一體的滾軸式復合索鞍轉向散索后錨于隧道錨中，減少了香格里拉岸陡峭岸坡上的索塔和邊跨[2]，既節(jié)省了工程造價，又不破壞香格里拉的植被，符合建設經(jīng)濟、環(huán)保綠色公路的要求[3]。

滾軸式復合索鞍主要由錨跨側鞍體、中跨側鞍體、上承板、滾軸系統(tǒng)、下承板及格柵、擋塊等構件組成，單件總重210.8 t，如圖2所示。復合索鞍鞍體同常規(guī)主索鞍一樣采用鑄焊組合結構[4]，單個重87.5 t，為減輕吊裝重量，將鞍體分為兩半加工制造，吊至支墩頂用高強螺栓拼接，單次最大吊重44 t，尺寸5.46 m×3.7 m×2.404 m；上承板重19 t，尺寸5.46 m×3.72 m×0.012 m；滾軸系統(tǒng)總重50 t，由框架、26根滾輪、導向平鍵及聯(lián)板等在工廠組裝成一體，尺寸5.46 m×3.7 m×0.4 m；下承板重21 t，尺寸6.28 m×4.66 m×0.008 m；格柵單重28 t，尺寸7.06 m×4.66 m×0.5 m。該索鞍同時具備轉索和散索功能，在國內(nèi)外大跨度懸索橋里尚屬首次使用。

圖2 復合索鞍組成

1 復合索鞍吊裝總體施工方案

復合索鞍運輸至施工現(xiàn)場后，按照安裝先后順序，依次安裝格柵、下承板、滾軸系統(tǒng)、上承板、鞍體等，主要采用“纜索吊裝+滑移支架橫移+支墩門架縱移及豎向起吊”的方式進行吊裝。復合索鞍吊裝總體施工步驟為：

1)采用纜索吊機依次將復合索鞍各構件吊裝至支墩基礎上的滑移支架上；

2)通過滑移支架上的重物移位器將構件橫移至支墩門架的正下方；

3)通過支墩門架上的起重裝置將構件提升高出支墩頂50 cm，再滑移至構件安裝位置的正上方，之后通過起重裝置下落至安裝位置；

4)將2個半鞍體用高強度螺栓連接并預偏到位。

2 復合索鞍吊裝施工關鍵技術

2.1 纜索吊裝方案

復合索鞍構件重量大、尺寸寬，大都屬于超重超寬構件，運輸車輛一般選用平板掛車，運輸中對道路要求高，最小拐彎半徑不小于18 m。大橋穿越金沙江深切峽谷，香格里拉岸山勢陡峭，平均自然坡度約60°，局部懸崖甚至倒崖，坡面坡崩積覆蓋層主要為碎石角礫土，局部區(qū)域存在巖堆體及破碎危巖。大橋的關鍵控制性工程隧道錨位于香格里拉岸山坡上，且山坡正下方為虎跳峽景區(qū)旅游公路。由于地形、地質及環(huán)保要求，隧道錨進場施工便道采用“之”字形以減緩坡度，但坡比仍高達17%，最小拐彎半徑僅為6 m，復合索鞍各構件均無法采用常規(guī)的汽車運輸通過既有施工便道轉運至隧道錨。為此，提出采用纜索吊機吊裝復合索鞍的方案。

2.1.1 纜索吊機系統(tǒng)

在復合索鞍吊裝前，提前將纜索吊機安裝完成。纜索吊主索分為上下游2組，中心距為33.9 m，每組最大額定吊重65 t，前期用于吊裝復合索鞍，后期主要用于吊裝鋼桁梁節(jié)段(最大重量103 t)。因左右岸地形差異及上、下游纜索吊機主索跨度不同，其具體布置為：上游，0 m(香格里拉岸)+797 m(主跨)+138 m(麗江岸)；下游，0 m(香格里拉岸)+801 m(主跨)+138 m(麗江岸)。纜索吊機總體布置如圖3所示。

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1)組成

纜索吊主要由纜索系統(tǒng)、跑車、塔架、錨固等系統(tǒng)及電機設備組成[5]。

(1)纜索系統(tǒng)：由主索、牽引索、起重索等組成，各設2組。每組主索選用6-Φ56 mm麻芯鋼絲繩，香格里拉岸無塔架，直接錨固在隧道錨上方的巖錨錨梁處，主索經(jīng)過麗江岸索塔兩側的塔架到達邊跨錨固在重力錨上。纜索吊機工作狀態(tài)單根主索最大垂度68 m，最大矢跨比1/11.78。每組牽引索走4布置，選用Φ28 mm的麻芯鋼絲繩，配15 t摩擦式雙向牽引卷揚機。每根起重索起重段走8布置，選用Φ30 mm的麻芯鋼絲繩，配15 t起重卷揚機。

(2)跑車：纜索吊跑車共設2臺，每組主索上各設1臺，雙向牽引，每套跑車設起重索1根。跑車選用上掛架與走行架一體式，起吊小車牽引速度5 m/min，吊點起升速度3 m/min～6 m/min。

(3)塔架：纜索吊塔架設在麗江岸主塔頂兩側，上下游共2座，塔架高9.68 m，通過型鋼牛腿與主橋索塔連接，采用HW414×405型鋼作立柱，連接系采用角鋼、工字鋼等型鋼。

(4)錨固：香格里拉岸巖錨錨固采用預應力錨索，其型號為9Φs15.24 mm的高強度低松弛鋼絞線，每束預應力錨索的設計張拉力為100 t；巖錨與主索、牽引索之間采用型鋼分配梁連接。麗江岸的錨固采用預埋件結構，直接錨固在重力錨基礎上。為實時監(jiān)測巖錨錨固狀態(tài)，在錨具與分配梁之間安裝有錨索應力計。

2)試驗

復合索鞍正式起吊前，纜索吊機需進行以下試驗：空載試驗，50%、100%、110%設計荷載的靜載及動載試吊以及125%設計荷載的靜載試吊[6]。

2.1.2 復合索鞍各構件纜索吊裝

復合索鞍起吊平臺設置在大橋正下方麗江岸江邊公路上，與隧道錨處復合索鞍安裝位置水平距離約465 m、垂直距離約340 m。吊裝步驟如下：1)復合索鞍出廠后，直接用平板掛車運輸至起吊平臺位置起吊點下方；2)吊裝前，將纜索吊吊具下放至距待吊構件一定高度，按照從下到上的安裝順序，依次吊裝格柵、下承板、滾軸系統(tǒng)、上承板、錨跨側半鞍體及中跨側半鞍體等構件；3)吊裝時檢查纜索吊系統(tǒng)及吊具、吊耳等，確認一切正常之后，緩慢啟動起重卷揚機；4)提升過程中保持4個吊點基本水平，當提升約50 cm時，暫停提升、保持靜止約10 min，再次檢查纜索吊系統(tǒng)和吊具、吊耳等，確認一切正常后繼續(xù)起吊；5)待提升至一定高度后，通過牽引卷揚機緩慢調(diào)整復合索鞍構件里程位置；6)吊裝到位后松開起吊系統(tǒng)，即完成一構件的纜索吊裝。

2.2 滑移支架橫移吊裝方案

上下游纜索吊中心距為33.9 m，大橋主纜橫橋向中心距為26 m，復合索鞍各構件纜索吊裝到位后，與安裝位置水平距離尚有3.95 m、垂直距離約18 m。若采用常規(guī)的“蕩移法”[7-8]將復合索鞍水平方向吊裝到位，則吊裝滾軸系統(tǒng)時需要施加約11 t橫橋向水平力，纜索吊起重鋼絲繩橫橋向豎向夾角約12.4°，如圖4所示，這超過了相關規(guī)范中鋼絲繩繞出滑輪槽時允許偏斜角不大于5°的要求[9]，易引起鋼絲繩與滑輪槽摩擦、易導致鋼絲繩及輪槽磨損，甚至造成跳槽現(xiàn)象；且滾軸系統(tǒng)是在工廠內(nèi)組裝成型的精密構件，若采用“蕩移法”易引起滾軸系統(tǒng)框架變形。為此，提出采用滑移支架橫移纜索吊裝后的復合索鞍各構件的方案。

(a)索鞍吊裝側立面

纜索吊裝索鞍構件牽引到位后，將構件垂直下落放置在復合索鞍支墩基礎滑移支架上的平移小車上，平移小車下方放置重物移位器，利用手拉葫蘆拽拉平移小車將復合索鞍各構件平移至支墩門架的正下方。

2.3 錨洞內(nèi)有限空間大噸位索鞍起吊施工技術

本項目位于香格里拉虎跳峽景區(qū)內(nèi)，前期施工時為避免大型開挖對山體的破壞，隧道錨洞口開挖量較少，導致復合索鞍鞍體安裝位置大部分位于隧道錨錨洞內(nèi)，且索鞍頂距錨洞拱頂最大距離僅3.3 m，如圖4所示，起吊空間非常有限。常規(guī)索鞍安裝一般采用大型吊車、連續(xù)千斤頂或索鞍門架頂卷揚機直接提升吊裝[10-11]。若采用大型吊車直接吊裝，則因復合索鞍鞍體位于洞內(nèi)，無法直接吊裝到位；若采用索鞍門架頂卷揚機吊裝，則因卷揚機及其起重滑車組起吊空間不足而無法實施。因此，提出用“千斤頂+精軋螺紋鋼吊桿+型鋼吊具”組成“組合吊具”的形式進行吊裝[12]。吊具通過千斤頂?shù)纳?，吊裝重物起升或下落，復合索鞍構件通過扁鋼短吊帶直接與吊具下的吊耳連接，如圖5所示。

(a)立面布置

先將復合索鞍利用支墩門架上的“組合吊具”豎向提升一定距離，通過組合吊具下方的重物移位器縱向移動至安裝位置的正上方，再用千斤頂同步下放精軋螺紋鋼筋及型鋼吊具，依次將復合索鞍各構件緩慢下放至安裝位置；若水平位置稍有偏差，可采用手拉葫蘆進行局部調(diào)整。

2.4 復合索鞍預偏

1)鞍體安裝時將上承板置于設計位置，先不設置預偏；2)鞍體安裝完成后，將2個半鞍體用高強度螺栓緊固，然后用手拉葫蘆將鞍頭與上承板部分帶動滾子向邊跨側移動至設計預偏量位置，同時須檢查滾軸系統(tǒng)的聯(lián)動性；3)后期在架設主纜、鋼桁梁安裝及橋面系施工過程中，常規(guī)主索鞍需采用大噸位千斤頂分階段進行頂推[13-15]，而滾軸式復合索鞍滾軸會自動慢慢回到設計位置；4)在施工過程中需做好監(jiān)測。

2.5 各構件安裝精度控制技術

該橋滾軸式復合索鞍不同于常規(guī)的主索鞍和散索鞍，目前國內(nèi)乃至世界上行業(yè)內(nèi)都暫無相關驗收標準，其加工精度要求高，現(xiàn)場安裝精度要求更高于常規(guī)的索鞍，具體安裝控制要求如下。

2.5.1 格柵安裝

1)在支墩澆筑混凝土前，預留格柵安裝槽口，并預埋連接鋼筋；2)格柵吊裝之前，將混凝土表面打毛，并根據(jù)支墩設計中心在混凝土表面設置縱橫向中心標志；3)安裝前，在格柵四周角點位置設置螺旋千斤頂，調(diào)整格柵頂面的高程，格柵平面位置則用螺旋千斤頂與手拉葫蘆配合調(diào)整，橫橋向及順橋向軸線偏位均控制在±2 mm內(nèi)；4)測量格柵四角標高及水平角度，利用螺旋千斤頂配合導鏈微調(diào)后，調(diào)整楔形墊塊，抄平頂面，使格柵頂面高差小于0.5 mm/全平面；5)平面度檢查按格柵上平面每隔500 mm左右畫方格，各交叉點測量點標高的形式進行；6)格柵安裝平整后，焊接全部預埋連接鋼筋，固定格柵位置；7)焊接完成后釋放千斤頂，復測格柵位置、高程、平面度，確定滿足要求后澆筑格柵內(nèi)混凝土至離格柵頂面20 mm處，并振搗密實。

2.5.2 其它構件安裝

1)下承板

下承板襯板為薄板，在工廠與下承板提前連接在一起，現(xiàn)場與下承板一起整體吊裝。下承板安裝前應在格柵頂面劃出縱、橫向中心線以作對位，兩側打入定位銷將下承板與格柵定位。

2)滾輪系統(tǒng)

滾輪系統(tǒng)在廠內(nèi)組拼完成，現(xiàn)場整體吊裝；吊裝時采用定制的胎架吊具吊裝。滾輪系統(tǒng)吊裝時吊點選擇須避免其框架變形。通過滾輪上的限位榫將滾輪系統(tǒng)與下承板精確對位。

3)上承板

上承板襯板為薄板，在工廠與上承板提前連接在一起，現(xiàn)場與上承板一起整體吊裝。上承板下放時，通過滾輪上的限位榫將滾輪系統(tǒng)與上承板精確對位。

4)鞍體

鞍體吊裝前對底座板進行復測。鞍體吊裝先吊裝錨跨側鞍體，后安裝中跨側鞍體。鞍體滑移至安裝位置后，采用千斤頂緩慢下放至離上承板10 cm處暫停下放，調(diào)整角度使鞍體底部導向孔對中上承板上定位銷。依次將錨跨側和中跨側鞍體安裝到位，將2塊鞍體用高強度螺栓連接固定形成整體。

索鞍整體組裝完成后應用塞尺對鞍體與上承板之間的縫隙進行檢查，其中要求鞍體底板與上承板最大間隙不大于1 mm，鞍體與上承板接觸面積比不小于85%。

3 結束語

1)香麗高速公路虎跳峽金沙江大橋為當今世界上跨度最大的獨塔單跨地錨式鋼桁梁懸索橋，滾軸式復合索鞍在國內(nèi)外大跨度懸索橋中尚屬首次采用。2)該橋橋位位于峽谷地形、山勢陡峭區(qū)域，施工便道不利于大噸位索鞍構件運輸；復合索鞍位于錨洞內(nèi)，洞內(nèi)空間狹小，不利于常規(guī)吊裝。3)采用纜索吊裝將索鞍各構件吊運至索鞍門架下方的滑移支架上,解決了施工便道不能直接運輸?shù)膯栴}；通過滑移支架橫移至支墩門架的正下方，解決了纜索吊機不能蕩移吊裝到位的問題；再通過“組合吊具”將索鞍構件縱移至隧道錨錨洞內(nèi)，解決了錨洞有限空間內(nèi)大噸位索鞍吊裝的問題；通過各構件安裝精度的控制，解決了復合索鞍的精確定位。4)虎跳峽金沙江大橋已順利完工，復合索鞍各項指標均滿足設計預期要求。