李明歡，張大兵

(1.中鐵大橋局集團第八工程有限公司，重慶 400020；2.中鐵大橋科學(xué)研究院有限公司，湖北 武漢 430034)

1 工程概況

虎跳峽金沙江特大橋是香麗高速公路項目的關(guān)鍵控制性工程，大橋位于虎跳峽景區(qū)內(nèi)，在上虎跳上游跨越金沙江，橋面距江面260m。主橋為主跨766m懸索橋，主纜孔跨布置766m+160m，為當(dāng)今世界上跨度最大的獨塔單跨地錨式鋼桁梁懸索橋。大橋采用獨塔結(jié)構(gòu)[1]，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與散索鞍于一體的滾軸式復(fù)合索鞍轉(zhuǎn)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，不僅降低了工程造價，而且不破壞香格里拉的植被，符合建設(shè)經(jīng)濟、環(huán)保綠色公路的要求。該索鞍同時具備轉(zhuǎn)索和散索功能，在國內(nèi)外大跨度懸索橋施工中尚屬首次使用。

該橋僅麗江岸設(shè)置索塔，為鋼筋混凝土門形塔，左塔肢高161.6m，右塔肢高145.6m；麗江岸為重力錨，香格里拉岸為隧道錨[2]；主纜橫向布置2根，橫橋向中心間距為26m，矢跨比1/10；鋼桁梁全長671m；麗江岸引橋為2×(3×41m)結(jié)構(gòu)連續(xù)鋼-混凝土組合梁橋，全橋總長1 017m?；⑻鴯{金沙江大橋橋型總體布置如圖1所示。

圖1 虎跳峽金沙江大橋橋型總體布置(單位：cm)

鋼桁梁由主桁架、主橫桁架、上下平聯(lián)組成，均采用Q370qD鋼材。主桁桁高6.0m，桁寬26m，1個標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段長11.5m。各桿件之間通過高強螺栓和節(jié)點板進行連接。主桁架為帶豎腹桿的華倫式結(jié)構(gòu)，由上弦桿、下弦桿、豎腹桿和斜腹桿組成；主橫桁架采用單層桁架結(jié)構(gòu)，由上、下橫桁架及豎、斜腹桿組成；上、下平聯(lián)均采用K形腹桿體系、H形截面。全橋共計59個梁段，自小里程香格里拉側(cè)至大里程麗江側(cè)依次為B1～B59梁段，鋼梁桿件共計2 468 根，節(jié)點板共計34 430塊，高強螺栓共計334 396 套；鋼桁梁標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段長度為11.5m，單節(jié)段最大重103t。鋼桁梁標(biāo)準(zhǔn)斷面如圖2所示。

圖2 鋼桁梁標(biāo)準(zhǔn)斷面(單位：cm)

除B1，B59梁段無吊索外，其余梁段均設(shè)計1組豎向吊索；在跨中區(qū)域為限制主梁縱向位移，B24～B28梁段設(shè)計有中央扣斜拉索。另外，香格里拉岸還設(shè)計有4根地錨吊索MS1，MS2，上、下游各2根，分別錨固于錨墩、0號橋臺上。

2 鋼桁梁總體施工方案

鑒于虎跳峽金沙江大橋處于山區(qū)峽谷地形，且香格里拉岸位于虎跳峽景區(qū)內(nèi)，山勢陡峭，施工場地狹小，橋面與江面高差高達(dá)260m等施工特點，特制訂大橋的總體施工方案如下：①鋼桁梁各桿件在工廠制造成型后，通過汽車運輸至現(xiàn)場組拼，在麗江岸設(shè)置1處拼裝場，在拼裝場組拼成鋼桁架后，通過運梁車運輸至起吊點；②B1，B59 2個梁段為無吊索吊裝節(jié)段，吊裝前需搭設(shè)支架作為鋼桁梁存放平臺；③采用纜索式起重機整節(jié)段吊裝鋼梁，起吊點設(shè)置在麗江岸橋位正下方江邊公路旁，待兩端B1～B3，B57～B59鋼桁梁架設(shè)完成后，從跨中向兩邊對稱架設(shè)其余節(jié)段鋼桁梁，合龍口設(shè)在B4，B56節(jié)段處；④鋼桁梁節(jié)段吊裝到位后，與相鄰節(jié)段鋼桁梁上弦臨時鉸接，根據(jù)鋼桁梁線形變化情況適時進行剛接[3]。

3 鋼桁梁施工技術(shù)

3.1 鋼桁梁組拼、存放、運輸技術(shù)

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，無建設(shè)鋼桁梁拼裝場條件；麗江岸主塔附近區(qū)域平均自然坡度約45°，邊坡不良地質(zhì)發(fā)育，也不宜建設(shè)拼裝場。鑒于以上原因，鋼桁梁拼裝場無法按常規(guī)思路布置在橋位正下方，因此，拼裝場選址在離橋位約700m金沙江上游一處較平坦區(qū)域。

為保證鋼桁梁的拼裝精度，架設(shè)前期拼裝場內(nèi)設(shè)2條拼裝線同時拼裝，分麗江側(cè)和香格里拉側(cè)拼裝線，每條生產(chǎn)線配置1臺100t門式起重機，均按“1+2”連續(xù)匹配拼裝，即每輪拼3個吊裝節(jié)段，留1個整節(jié)段作為下一輪次的拼裝基準(zhǔn)。為加快鋼桁梁的拼裝速度，在場內(nèi)將部分桿件預(yù)先拼裝成一個吊裝單元，然后用履帶式起重機吊運至整節(jié)間組拼位置，再用門式起重機吊裝組拼成一個吊裝節(jié)段。

由于拼裝場場地狹小，若采用單層存梁方案，則場地僅能存梁12個節(jié)段，約占全橋59個節(jié)段的20%。為縮短施工工期，經(jīng)過多次討論和論證，現(xiàn)場提出雙層存梁的方案，即充分考慮存梁臺座的承載力，將鋼桁梁雙層存放。在正式吊裝架設(shè)前一次性可提前存放24個節(jié)段的鋼桁梁，可縮短工期約45d。鋼桁梁雙層存放如圖3所示。

圖3 鋼桁梁雙層存放

由于拼裝場距離起吊點約700m，鋼桁梁通過4臺輪胎式運梁車沿著江邊道路同步運輸至起吊點。原江邊道路寬度8m左右，需提前拓寬至15m，最小拐彎半徑≥25m。

3.2 纜索式起重機施工技術(shù)

結(jié)合現(xiàn)場實際條件，對纜索式起重機的吊裝噸位進行比選。若采用雙節(jié)段鋼桁梁整體吊裝方案，則纜索式起重機額定吊裝噸位需達(dá)220t；由于每個節(jié)段鋼桁梁僅1組吊索，若單節(jié)段鋼桁梁吊裝，高空對接時需將吊裝節(jié)段鋼桁梁與相鄰節(jié)段鋼桁梁連接穩(wěn)妥后，纜索式起重機才能卸載，則纜索式起重機高空作業(yè)占用時間較長。但由于鋼桁梁運輸?shù)缆穼挾扔邢蓿缆芬粋?cè)靠山、一側(cè)臨江，雙節(jié)段鋼桁梁寬度達(dá)23m，通過道路無法運輸。因此，采用單節(jié)段鋼桁梁整體纜索吊裝方案。

纜索式起重機主索分為上、下游2組，中心距33.9m，每組最大額定吊重65t。由于地形原因，上、下游纜索式起重機主索跨度不同，具體布置為：上游，0m(香格里拉岸)+797m(主跨)+138m(麗江岸)；下游，0m(香格里拉岸)+801m(主跨)+138m(麗江岸)。纜索式起重機總體布置如圖4所示。

圖4 纜索式起重機總體布置(單位：cm)

纜索式起重機主要由纜索系統(tǒng)、索鞍、跑車、塔架、巖錨等系統(tǒng)及電動機設(shè)備組成。纜索系統(tǒng)由主索、牽引索、起重索等組成，各設(shè)2組。每組主索選用6-φ56麻芯鋼絲繩，香格里拉岸無塔架，直接錨固于隧道錨上方的巖錨錨梁處，主索經(jīng)過麗江岸索塔兩側(cè)的塔架到達(dá)邊跨錨固在重力錨上。纜索式起重機工作狀態(tài)單根主索最大垂度68m，最大矢跨比1/11.78。每組牽引索走4繞穿滑車組布置，選用φ28麻芯鋼絲繩，配15t摩擦式雙向牽引卷揚機。每套跑車設(shè)起重索1根，每根起重索起重段走8繞穿滑車組布置，選用φ30麻芯鋼絲繩，配15t卷揚機。纜索式起重機跑車共設(shè)2臺，每組主索上各設(shè)1臺，雙向牽引。跑車選用上掛架與走行架一體式，起吊小車牽引速度5m/min，吊點起升速度3～6m/min。因大橋僅麗江岸設(shè)置鋼桁梁拼裝場，若纜索式起重機塔架設(shè)置在索塔內(nèi)側(cè)上橫梁上，則已架設(shè)的鋼桁梁會影響纜索式起重機縱向移動吊裝，故纜索式起重機塔架設(shè)置在麗江岸主塔頂兩側(cè)，纜索式起重機從主纜外側(cè)通過三角桁架吊具吊裝鋼桁梁。上、下游共2座塔架，塔架高9.68m，通過型鋼牛腿與主橋索塔連接，采用HW414×405型鋼作為立柱，連接系采用角鋼、工字鋼等型鋼。香格里拉岸巖錨錨固采用預(yù)應(yīng)力錨索，預(yù)應(yīng)力錨索采用9φs15.24高強度低松弛鋼絞線，每束預(yù)應(yīng)力錨索的設(shè)計張拉力為1 000kN；巖錨與主索、牽引索之間采用型鋼分配梁連接。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(yīng)力計。麗江岸的錨固采用預(yù)埋件結(jié)構(gòu)，直接錨固在重力錨基礎(chǔ)上。

3.3 無吊索節(jié)段鋼桁梁支架法存放施工技術(shù)

B1梁段位于香格里拉岸0號橋臺側(cè)，B59梁段位于麗江岸主塔側(cè)，2個梁段為無吊索吊裝節(jié)段，吊裝前需搭設(shè)支架作為鋼桁梁存放平臺。

3.3.1香格里拉岸側(cè)B1梁段支架

B1梁段鋼桁梁底離地面約4.5m，采用4根φ1 020鋼管作為臨時支撐，每個鋼管頂設(shè)置1臺200t千斤頂作為卸落裝置。千斤頂?shù)捻敇?biāo)高根據(jù)監(jiān)控計算B2梁段吊裝后梁底的標(biāo)高確定，鋼管底設(shè)置1.5m(長)×1.5m(寬)×0.5m(高)C30混凝土基礎(chǔ)。

3.3.2麗江岸側(cè)B59梁段支架

B59梁段鋼桁梁底離地面約67m，若采用常規(guī)的落地式支架平臺則需投入大量鋼結(jié)構(gòu)[4]，因此采用墩旁托架式存梁平臺，如圖5所示。根據(jù)計算，單側(cè)墩旁托架采用3層4排貝雷梁，貝雷梁上設(shè)置槽鋼滑道，單側(cè)滑道上設(shè)置2個滑塊以調(diào)整鋼桁梁縱向位移，單側(cè)滑道上設(shè)置2臺200t千斤頂調(diào)整鋼桁梁豎向位移。

圖5 B59梁段支架布置(單位：cm)

3.4 梁段架設(shè)施工技術(shù)

鋼桁梁采用纜索式起重機整節(jié)段吊裝，起吊點設(shè)置在麗江岸橋位正下方江邊公路旁，起吊高度高達(dá)250m。鋼桁梁架設(shè)順序為：先架設(shè)兩端B1～B3，B57～B59邊梁，再從跨中向兩邊對稱架設(shè)其余節(jié)段鋼桁梁，合龍口設(shè)在B4，B56節(jié)段處。

3.4.1邊梁架設(shè)

1)香格里拉岸邊梁B1～B3梁段 B1梁段采用纜索式起重機直接吊裝至0號橋臺側(cè)的存梁支架平臺上。根據(jù)監(jiān)控計算，B2梁段吊裝完成后，在其與B1梁段連接前，B2梁段比設(shè)計成橋位置高約51cm，故B1梁段存梁支架千斤頂?shù)捻敇?biāo)高需與B2梁段吊裝完成后的梁底標(biāo)高一致，確保B2梁段與B1梁段順利對接形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)之后拆除B2梁段的纜索式起重機吊具。B3梁段吊裝完成后，根據(jù)監(jiān)控計算，此時地錨吊索MS1，MS2的無應(yīng)力長度大于錨固點到索夾中心的距離，此時地錨吊索的下銷鉸易安裝，為安裝地錨吊索的最佳時機。

2)麗江岸邊梁B57～B59梁段 根據(jù)纜索式起重機設(shè)計，距索塔中心線22m范圍內(nèi)為吊裝盲區(qū)，故B58，B59節(jié)段均采用常規(guī)的“蕩移法”進行吊裝[5]。水平蕩移系統(tǒng)采用下橫梁上10t卷揚機配置滑車組進行拽拉。蕩移最大角度為9°，B59梁段重103t，最大水平牽引力163kN。先吊裝B59梁段至設(shè)計位置就位，然后再將梁段向引橋側(cè)偏移50cm，便于后續(xù)合龍段豎直提升安裝。B59梁段吊裝完成后，依次吊裝B58，B57梁段。

3.4.2中間梁段架設(shè)

鋼桁梁吊裝過程中，在上弦桿端頭處設(shè)有臨時鉸。加勁梁線形總的變化趨勢是“下凹形”→“斜直線”→“上凸形”[6]，與之相對應(yīng)，加勁梁跨中各設(shè)鉸處下弦桿開口間距隨著吊裝施工的進行逐漸減小[7]，直至閉合甚至擠壓。因此，在跨中鋼桁梁吊裝過程中需注意觀察鋼桁梁下弦開口情況，適時安裝鋼桁梁高強螺栓對梁段進行剛接。鋼桁梁吊裝施工如圖6所示。

圖6 鋼桁梁吊裝施工

隨著鋼桁梁吊裝施工的推進，主纜的荷載隨之增加，主索鞍將逐步向橋跨中心偏移，施工過程中定期觀測索鞍偏移量，并根據(jù)監(jiān)控單位提供的頂推量及時進行麗江岸主索鞍頂推作業(yè)[8]，以保證主塔偏位在允許范圍內(nèi)。香格里拉岸滾軸式復(fù)合索鞍不用頂推，其可隨著中跨加載自動慢慢滾動回到設(shè)計位置。

另外，在架設(shè)鋼桁梁過程中，需注意適時調(diào)整改吊在主纜上的貓道，使貓道的線形與主纜線形保持一致。

3.4.3合龍梁段架設(shè)

0號橋臺側(cè)B1～B3節(jié)段設(shè)計位置與山體距離較近，若將B2作為合龍梁段，則B2梁段被山體阻擋無法吊裝至合龍口；若將B3作為合龍梁段，則合龍時B3梁段易與山體發(fā)生碰撞，存在安全隱患。主塔側(cè)吊裝時纜索式起重機在索塔附近存在22m吊裝盲區(qū)[9]，不宜選擇B58，B59節(jié)段作為合龍梁段。因此，選擇B4和B56梁段作為合龍段。合龍梁段吊裝前，先用卷揚機將邊梁向邊跨側(cè)拉開50cm，合龍梁段先與中跨側(cè)梁段剛接，再對接邊梁側(cè)節(jié)段。通過邊梁下方的豎向千斤頂調(diào)整合龍口豎向位移，卷揚機調(diào)整合龍口縱向位移，手拉葫蘆調(diào)整合龍口橫向偏位。

4 結(jié)語

香麗高速公路虎跳峽金沙江大橋橋位處于峽谷地形，山勢陡峭，施工場地狹小，施工組織及技術(shù)難度均較大。在該橋鋼桁梁施工過程中，采用單側(cè)拼裝場整體拼裝、雙層存梁、輪胎式運梁車運輸、無吊索節(jié)段鋼桁梁支架法存放、纜索吊裝等施工技術(shù)，有效解決了以上難題。