楊美山

（承德市交通運輸局機械設備管理處，河北 承德 067000）

0 引言

隨著我國城市化進程的不斷推進，橋梁工程作為重要的公共基礎設施得到了快速的發(fā)展。對于橋梁工程中的斜拉橋主梁施工，在一些地形復雜的地區(qū)，若采用常規(guī)的主梁對稱懸臂施工，不僅會增加工程投資，還會增加施工難度，相比而言主梁非對稱懸澆施工技術(shù)卻因一定的優(yōu)勢而得以應用。在主梁不對稱懸臂施工的過程中，橋梁線形與應力變化較大，因此需要在保證橋梁結(jié)構(gòu)安全的前提下通過不平衡配重、體外施加臨時預應力束的方法來調(diào)整橋梁的施工平衡。本文將提出一種無需配重和免施加臨時預應力束的主梁獨塔四索面斜拉橋主梁非對稱懸澆施工技術(shù)。

1 工程背景

1.1 工程概況

某大橋主橋為塔梁固結(jié)的分幅單塔四索面斜拉橋，主塔高84.8m，跨徑為130m+130m，橋面為寬度56.3m。主梁采用DP斷面預應力混凝土主梁，橫隔板間距8m，在有鎖區(qū)與斜拉索對應布置。主梁梁寬分幅設置，單幅寬度28.15m。主梁中心線處梁高2.5m，頂?shù)装迤叫?。標準梁段橋面板?2cm，腹板厚1.8m。1~2#梁段采用梁柱式支架現(xiàn)澆施工，3～14#梁段主梁采用分節(jié)段掛籃懸臂施工。

1.2 施工難點

根據(jù)該橋梁工程項目特點，其施工存在以下難點：

（1）該大橋一側(cè)為現(xiàn)澆法施工，另一側(cè)為懸澆法施工，最大懸澆段長度為114m，在非平衡荷載條件下，支架現(xiàn)澆段施工需結(jié)合節(jié)段澆筑工藝、張拉工藝與懸澆段張拉工藝，并控制體系間的轉(zhuǎn)換；

（2）主塔大里程側(cè)主梁毗鄰水道，與水道邊間的凈距較小，單支前支點掛籃重量為220t，重量較大；

（3）主梁索導管位置受溫度、預應力、斜拉索、支架反力等諸多因素影響，其精確度控制極為復雜。

2 主塔施工

獨塔四索面斜拉橋在進行主塔施工的過程中對施工質(zhì)量的控制極為重要，關(guān)系著橋梁施工的整體進程以及后期投入使用的壽命長短。在主塔施工過程中，需要同時做好監(jiān)測工作，并對前塔柱斷面線形和應力進行測試。為確保前塔柱豎轉(zhuǎn)施工的安全性，前塔柱的豎轉(zhuǎn)應分階段進行，并使豎轉(zhuǎn)角度從0.12°逐漸向16°變化，并對前塔柱的應力變化在豎轉(zhuǎn)過程中進行測試；前塔柱豎轉(zhuǎn)角度為17.5°時表示其豎轉(zhuǎn)完成，此時測試其應力值；前塔柱豎轉(zhuǎn)完成后即可進行后斜桿提升施工，完畢后測試主塔應力值并測量主塔測點的坐標。

由主塔施工階段應力和線形測量結(jié)果可知，前塔柱各斷面豎轉(zhuǎn)時未出現(xiàn)拉應力，且斷面壓應力隨著前塔柱的豎轉(zhuǎn)而慢慢增大，遠遠低于材料應力允許值，測試過程中前塔柱豎轉(zhuǎn)階段測試的應力實際值與理論計算值趨于一致。在完成后斜桿提升施工后，經(jīng)測量斷面的最大壓應力值為15.57MPa，該值遠低于材料允許應力值。在前塔柱豎轉(zhuǎn)和后斜桿提升施工過程中，主塔的內(nèi)力結(jié)構(gòu)一直處于安全狀態(tài)。

3 主梁施工

3.1 主梁非對稱懸澆施工

橋梁西側(cè)（左方向）跨越道路，東側(cè)（右方向）跨越河流。由于橋梁周邊環(huán)境的復雜性，為保證施工進度，西側(cè)梁段采用梁柱式支架現(xiàn)澆施工，東側(cè)梁段采用分節(jié)段掛籃懸臂施工。同時，為保證索力受力均勻，塔梁采用異步施工，具體步驟如下：

（1）支架現(xiàn)澆兩側(cè)0#塊段（搭設0#節(jié)段支架的同時，搭設右側(cè)1~2#節(jié)段梁柱式支架與左側(cè)1~4#節(jié)段盤扣支架）。

（2）支架現(xiàn)澆左側(cè)1~3#節(jié)段，同時支架現(xiàn)澆右側(cè)1~2#節(jié)段。張拉1~2#梁段主梁預應力后對稱安裝1#、2#斜拉索并張拉兩側(cè)1#、2#斜拉索。

（3）拆除左側(cè)支架，由于右側(cè)主梁已跨越河流，因此安裝前支點掛籃。

（4）現(xiàn)澆左側(cè)4#段，右側(cè)掛籃前移至3#節(jié)段。安裝3#斜拉索并對稱第一次張拉3#斜拉索。澆筑右側(cè)3#梁段，待邊肋澆筑完成后第二次張拉3#斜拉索。右側(cè)3#梁段澆筑完成達到設計要求后張拉主梁縱橫向預應力，后三張斜拉索。

（5）支架現(xiàn)澆左側(cè)5#節(jié)段，待該節(jié)段預應力完成。右側(cè)掛籃前移至4#節(jié)段。安裝4#斜拉索并對稱第一次張拉4#斜拉索。澆筑右側(cè)4#梁段，待邊肋澆筑完成后第二次張拉4#斜拉索。右側(cè)4#梁段澆筑完成達到設計要求后張拉主梁縱橫向預應力，后三張斜拉索。

（6）循環(huán)前面的步驟，直至先完成左側(cè)15#現(xiàn)澆段施工。

（7）掛籃后退至13#梁段，搭設15#梁段反吊支架，待15#梁段施工完成，拆除掛籃及支架，完成橋梁主體結(jié)構(gòu)施工。

3.2 掛籃上橋施工

在掛籃安裝前，在1#塊主梁上預埋好提升吊桿孔和錨固吊桿預留孔，孔徑為60mm。為適應掛籃拼裝和提吊，在1#梁段左側(cè)搭設平臺，然后根據(jù)圖紙在場地上放樣安裝掛籃拼裝臺座；利用吊桿和千斤頂將掛籃提升至預定位置，并將掛籃與橋面臨時錨固；在橋面上安裝外滑道梁，掛籃下放整體前移；橋面安裝頂縱梁并錨固，在頂縱梁上安裝鋼吊帶，并拆除前端掛腿上的滑靴，使得鋼吊帶和尾部掛腿承受掛籃自重。

4 標準段掛籃懸澆施工

4.1 掛籃下放與前移

首先，安裝掛籃前吊帶，同時安裝前吊帶牽引系統(tǒng)；然后，利用鋼吊帶和主縱梁錨桿將掛籃整體下放1m，同時安裝掛腿牽引系統(tǒng)；最后，利用前吊帶牽引系統(tǒng)、C型掛腿牽引系統(tǒng)遷移8m，使掛籃移動到待澆筑梁段。

4.2 掛籃提升、定位與錨固

首先，利用主縱梁錨桿和鋼吊帶將掛籃提升1m；然后，安裝剩余錨桿、尾部調(diào)節(jié)桿、止推裝置；最后，安裝斜拉索，完成第一次張拉。另外，在掛籃提升、定位與錨固的過程中，應該做好以下安全措施：

（1）掛籃提升到位后，及時安裝止推裝置，預緊8根精軋螺紋鋼。精軋螺紋鋼不僅能提調(diào)止推裝置，而且可抵抗斜拉索水平推力產(chǎn)生的彎矩；

（2）對牛腿上與主梁邊肋之間要進行抄墊，墊塊宜采用鋼板，必須抄墊密實；

（3）安裝前后錨桿時，要確保錨桿深入連接器距離相等，使錨桿均勻受力。

4.3 模板和鋼筋施工

在掛籃前移前，將邊肋外側(cè)模、橫隔板前端側(cè)模放置于承載平臺上，將邊肋內(nèi)側(cè)模、橫隔板內(nèi)側(cè)模轉(zhuǎn)動一定角度后放置在頂板底模上，并隨同拱架一起下降至掛籃行走時的定位高度。掛籃前移到位后，再將拱架提升到設計標高位置，立模、澆筑下一節(jié)段。鋼筋施工順序為：邊肋底板鋼筋→邊肋腹板鋼筋→波紋管架立鋼筋→安波紋管及穿內(nèi)襯管→橫隔板鋼筋→波紋管架立鋼筋→安波紋管及穿鋼絞線→面板底層鋼筋→波紋管架立鋼筋→安波紋管及穿鋼絞線→頂板頂層鋼筋。

4.4 索道管及預埋件安裝

（1）索道管：掛籃前移到位，調(diào)好外模標高且安裝錨塊模板后，利用吊車吊裝索導管到設計位置臨時固定，再安裝勁性骨架，調(diào)整固定索導管。

（2）掛籃錨桿預埋孔：掛籃就位后在底模上放樣出錨桿孔位置，保證其平面位置偏差≤3mm，垂直度≤5mm。

4.5 混凝土施工

鋼筋、預應力筋及管道、模板安裝檢查合格后，即可進行混凝土澆筑。混凝土澆筑應遵循先澆筑邊肋，后澆筑橫隔板，再澆筑面板的施工順序?；炷翝仓戤吳掖诙问諠{后，用土工布覆蓋灑水養(yǎng)護，養(yǎng)護期大于7d，養(yǎng)護由專人及時進行。

4.6 節(jié)段預應力張拉、壓漿

前支點掛籃懸澆節(jié)段預應力張拉與普通掛籃預應力張拉基本無異。預應力束張拉時，要進行拉應力和延伸值雙控。張拉完成后24 h內(nèi)進行壓漿，壓漿采用真空輔助壓漿技術(shù)。

4.7 索力轉(zhuǎn)換、斜拉索終張拉

斜拉索體系轉(zhuǎn)換的操作流程為：

（1）主梁腔澆筑完畢并完成張拉壓漿。

（2）啟動接長拉桿前端千斤頂，張拉接長拉桿，當斜拉索梁端錨杯螺母可以擰動時停止張拉，擰緊斜拉索梁端錨杯螺母。

（3）放松掛籃梁端千斤頂，使斜拉索錨杯螺母承載索力。

（4）拆除梁端張拉設備和牽索拉桿。首先，拆徐張拉設備，放松各螺母；然后，利用手拉葫蘆及鋼絲繩擰出連接器；最后，將拉桿臨時固定在掛籃上，隨掛籃一同前移到下一節(jié)段后拆除。

（5）根據(jù)監(jiān)控指令，操作塔內(nèi)千斤頂，同步分級張拉斜拉索至監(jiān)控設計索力，并做好記錄（油壓及油缸行程），完成終拉。操作要點為：進行體系轉(zhuǎn)換時掛籃兩側(cè)必須同時進行；在放松千斤頂前，確保斜拉索錨杯螺母擰緊到位。

5 斜拉索索導管精確定位施工

索導管定位支架包括定位架、調(diào)節(jié)桿和手拉葫蘆（見圖1）。定位時，通過手拉葫蘆4調(diào)節(jié)牛1位置，利用調(diào)節(jié)桿3調(diào)節(jié)3-1對索導管位置進行微調(diào)，且在精確定位索導管位置后，確保索導管在調(diào)節(jié)桿后且索導管在調(diào)節(jié)桿的支撐下位置不發(fā)生變化。

圖1 索導管精確定位施工圖

6 合龍施工

若橋面吊機垂直起吊合龍梁段頂略低于已吊裝梁段底20～30cm的位置，暫停梁段的繼續(xù)提升工作。選擇在氣溫較低的清晨實測合龍空間大小，若實測合龍空間大小不能滿足鋼箱梁合龍施工需要，則利用在18#段梁梁底設置頂推裝置，將18#～20#整體向大里程方向推移。緩慢起吊合龍梁段，提升至與16#等高，使用手拉葫蘆機械頂?shù)容o助微調(diào)定位使合龍段與16#完成對接，連接拼接板打入孔數(shù)30%沖釘及適量臨時螺栓定位，同步完成16#與17#環(huán)扣高栓連接。在設計基準溫度（17℃）時段精確測量合龍段端頭與18#端頭間距，使用預先布置箱內(nèi)反拉裝置將已偏移的18#～20#段梁整體向合龍段推移至合龍位置，調(diào)整標高、軸線位置符合要求后，連接拼接板打入孔數(shù)30%沖釘（17#梁段大里程無孔需及時進行頂、底、腹板配鉆）及適量臨時螺栓定位，焊接橋面勁性骨架及碼板鎖定。完成橋面板對接焊接施工和合龍段高強螺栓施工。解除吊具與鋼箱梁之間的連接，完成合龍段施工。

7 成橋階段的監(jiān)測

7.1 主塔偏位

現(xiàn)場的實際測量結(jié)果顯示，主塔偏位數(shù)據(jù)為-12.2cm，理論計算值為-14.0cm，實測值與理論值之間的偏差為1.8cm，誤差不大，符合要求。

7.2 主塔應力

對成橋階段主塔各測點的應力值進行檢測，結(jié)果表明主塔的應力測點實測值均小于材料的允許應力值，滿足規(guī)范要求。

7.3 斜拉索索力

在成橋狀態(tài)下對全橋結(jié)構(gòu)的斜拉索索力進行檢測，實測結(jié)果表明大橋斜拉索索力的實測結(jié)果與理論計算值之間的偏差不大，基本控制在5%以內(nèi)，極少數(shù)測點結(jié)果的與理論值偏差超過5%，但都低于10%，表明斜拉索索力控制情況良好。

從成橋階段的全橋通測結(jié)果來看，雖然應力實測值與理論計算值之間有一定的偏差，但均在允許范圍內(nèi)，橋面線形總體較為平順，線形測試接近理論值，應力測量在保證橋梁成橋結(jié)構(gòu)安全方面發(fā)揮了安全預警作用。

8 結(jié)語

本文針對該獨塔四索面斜拉橋的特點，對關(guān)鍵施工技術(shù)進行了探討。通過關(guān)鍵施工工序控制，保證了主梁施工質(zhì)量，采用斜拉索索導管定位技術(shù)，嚴格控制了索導管安裝定位誤差，保證了斜拉索的施工安全性，可為類似橋梁懸臂澆筑施工提供借鑒。