斜拉橋塔柱鋼桁梁同步施工技術

張東亮，沈繼民，侯朝陽

（1.湖州市公路水運工程監理咨詢有限公司，浙江 湖州 313000；2.湖州市千金鎮人民政府，浙江 湖州 313016）

1 工程概況

韓家沱長江大橋是重慶至利川鐵路跨越長江的一座特大橋，位于三峽庫區涪陵段，全長1138m，主橋上部結構采用(95m＋121m+432m+121m＋95m)鋼桁梁雙塔雙索面斜拉橋，南主塔塔柱高度達到185m，鋼梁節段長度為13.5m，桁寬18.0m，桁高14.0m。單塔柱共有28對斜拉索。

長江三峽庫區年水位變化達30m，對施工極為不利。為能夠如期完成橋梁的建設任務，我們將鋼梁架設時間節點提前，與上塔柱同步施工，以此加快施工施工進度。經監控單位計算，塔梁同步施工對成橋線型內力影響不大，現塔梁同時施工與非同步施工相比，節約了墩頂4個節間和8個懸臂節間的架設時間約80d，工期效益明顯，只需將施工人員和機械合理安排，額外投入很少。

2 施工特點及難點

韓家沱長江大橋由于塔高、地形狹小，且跨度為同類型橋梁世界第一，塔柱與鋼桁梁同步施工主要存在以下困難：

①橋址處于山區江邊，地形陡峭，施工場地狹小，施工組織較為困難；

②塔柱高度達185m，溫差及變形影響大，測量作業時，架橋機及墩旁塔吊均需停止運轉，否則會使塔身明顯晃動，影響測量精度，測量時間受到極大限制；

③由于地處霧都重慶，冬季霧天較多，測量常因大霧無法進行，導致不能連續施工；

④塔柱與鋼梁同時施工，存在雙層作業，且都是高空作業，交叉作業時間長，危險性極大，稍有失誤，后果不堪設想；

圖 鋼梁架設及設備，臨時設施布置示意圖

⑤第一對斜拉索掛設前，鋼梁懸臂拼裝各6個節間，此時單個塔柱墩旁托架需承受最大12節間鋼梁共約3480t重量，托架鋼管柱最大內力達758t，相關設計及施工難度極大。

3 施工方案及總體部署

3.1 場地布置

根據韓家沱長江大橋的工程量及其分布情況、橋位處的地形地貌特征和現有場地的交通、水電等情況，為合理安排施工，在北岸設置生產區A、B兩處，建設混凝土拌和站及鋼梁預拼場地，南岸設置生產區C一處，建設混凝土拌和站及鋼梁預拼場地。場區根據地形情況布置便道，便道寬度按8m設置。另在橋位附近租用民房及廢棄工廠作為分部管理人員和作業人員辦公生活區。

3.2 塔柱施工方案

①根據塔柱的高度、結構形式和后續斜拉索的安裝施工，塔柱施工布置如下：南北兩主塔施工時，每塔均上游布置1臺QTZ160自升式塔吊、下游布置1臺QTZ250自升式塔吊，2臺2t施工電梯，施工電梯及塔吊均布置在塔柱外側，施工電梯布置在靠近運輸棧橋側，塔吊及電梯均附著于塔柱上。

②北主塔塔柱混凝土采用設于北岸B區的混凝土工廠供應，南主塔塔柱混凝土由南岸C區混凝土工廠供應。混凝土采用輸送泵輸送，直接將泵管接到主塔位置，采用高壓輸送泵輸送混凝土。材料、設備等的運輸均通過岸邊碼頭下河，采用水上船舶運輸。塔柱標準節段為6.0m，根據塔柱結構形式，結合塔柱橫隔板結構特征、橫梁位置、索導管位置等將塔柱合理分節，北主塔分為35節，南主塔分為36節。

③由于中塔柱傾斜角度大，為了平衡內傾部分的重力，在高程+247m和+265m兩處設置橫撐，每道橫撐為2組Φ1000×10鋼管撐。

④上下橫梁均采用支架法施工。橫梁混凝土灌注按兩次進行：第一次澆筑橫梁底板及腹板后，將內側模板拆除，外側模板不拆；第二次澆筑橫梁頂板。橫梁底模及腹板內、外側模板均采用鋼模。橫梁支架采用“換載法”進行預壓，以消除支架彈性變形和非彈性變形。

⑤塔柱采用卓良生產的爬架及配套的模板體系施工。上塔柱斜拉索錨固區索道管安裝采用定位支架進行，定位支架上設置管位精調裝置。

⑥塔柱施工至上橫梁時，鋼梁開始架設墩頂段，在上橫梁底部及塔柱周圍設置一層防落平臺，接收上塔柱施工時可能掉落的物體，確保下方人員安全。

3.3 鋼梁架設方案

橋面離長江水面高度最高可達80m，水上浮吊無法用于鋼梁架設，本橋采用了在墩位處修建鋼棧橋碼頭，配備150t履帶吊機用于鋼梁卸船上岸。上橫梁及塔柱施工開始于2010年10月17日，鋼梁墩頂4節間此時亦需開始架設。

①鋼梁架設前，首先需完成以下工程：墩旁托架拼裝完成并通過驗收；用于墩頂位置鋼梁起吊的D1100~63塔吊完成安裝并驗收。

②鋼梁節間編號為橋臺至跨中分別為E0~E32，11#墩墩頂編號為E16。

③具體施工順序為：在墩旁托架上完成E13~E18 6個節間的拼裝，然后安裝正式支座;鋼梁調整后臨時鎖定。用墩旁大在鋼梁上弦鋪設架梁吊機軌道，拼裝中跨側吊機，架梁吊機向中跨行走，拼裝E18~E19節間，中跨吊機走行至E17~E18節間，繼續拼裝邊跨側架梁吊機。之后橋面鋪設運梁軌道；利用塔吊提梁至橋面，架梁吊機從橋面起梁進行架設，懸臂拼裝。懸臂拼裝完2個節間后，吊機前移到位。拆除D1100-63塔吊。開始利用主塔塔吊和架梁吊機拼裝鋼梁提升站。提升站將鋼梁從棧橋上提起，通過運梁軌道臺車將鋼梁送至架梁吊機下方，以供拼裝。鋼梁兩端懸臂拼裝至E10和E22節點，架梁吊機走行至前端，掛設第二對斜拉索并張拉至監控單位指定拉力（第一對斜拉索待鋼梁拼裝完成后掛設）。則鋼梁架設進入正常鋼梁架設階段，直至E32節點鋼梁合攏。然后拆除架梁吊機及墩旁托架，調整斜拉索索力，完成鋼梁架設。拆除架梁吊機，鋼梁施工完成。

4 大型臨時設計及施工監控

4.1 鋼梁托架設計

11#托架高度達66.9m，立柱直徑為墩旁托架立柱采用Φ1400×22mm和Φ1000×12mm鋼管，具體布置見示意圖。

4.2 鋼棧橋

棧橋設計寬度為7m，立柱為雙Φ630×8mm樁頂設雙工45分配梁，321貝雷梁做主梁，橋面采用δ=10mm鋼板，棧橋碼頭頂面高+175m，為滿足枯水期（水位+145m）架梁需求，棧橋碼頭前端地面標高需低于+142m，棧橋高度達33m，此處立柱采用Φ1000×10mm鋼管樁。滿足150t履帶吊走行及吊梁要求，實屬罕見。

4.3 施工監控

施工監控的目的是為了確保橋梁在施工過程中的安全穩定，使橋梁建成后滿足設計的要求。通過施工監控，及時發現施工過程中存在的結構安全隱患。當監測發現結構應力、變形超出規范允許的誤差范圍或與理論計算值相差過大等情況時，將及時預警。

本項目由橋科院負責監控任務，施工控制計算中，為避免出錯，采用2個以上軟件進行互相校核，以確保計算分析的準確性，監控計算采用SCDS、Midas計算軟件。

本橋施工監控內容包括：①橋塔溫度及應力、變形；②鋼梁桿件應力及鋼梁中心線、高程；③斜拉索張拉過程中橋面標高變化；④斜拉索索力；⑤墩旁托架安全監測。

5 結 語

本橋采用上橫梁及塔柱與鋼桁梁同步施工，順利完成了塔柱及鋼桁梁的架設任務。施工過程中得到了相關專家及橋科院的大力支持。本橋超高墩旁托架的施工技術，以及塔柱鋼梁同步施工技術措施為以后的類似橋梁施工提供借鑒。