（68+120+68）m矮塔斜拉橋施工關鍵工藝介紹

高光品

摘 要：矮塔斜拉橋近年來較多采用一種橋梁結構形式。本文介紹四川省巴中市東門大橋主橋，單索面混凝土矮塔斜拉橋施工過程中的關鍵工藝，包括臨時固結設計，寬幅掛籃施工，預應力混凝土梁線型控制，以及鋼絞線斜拉索施工等。

關鍵詞：矮塔斜拉橋；固結；線型控制；合龍；斜拉索施工

巴中市東門大橋主橋是一座跨度為（68+120+68）m的三跨雙塔單索面混凝土矮塔斜拉橋（見圖1），其中1#墩采用塔梁墩固結體系，2#墩采用塔梁固結，墩梁分離體系。主梁0#塊長度10m，1#～14#節段長3.5m～4m，16#、16#邊跨現澆段長7m，15#、15#合攏段長2m，為變截面預應力混凝土梁，頂寬32.5m，底寬19.7～21.3m。索塔高度25.3m，截面為鋼筋混凝土實心矩形截面，縱橋向3m，橫橋向2.5m，布置在中央分隔帶上，并與箱梁固結。塔身上部設有轉向索鞍，索鞍橫橋向2排布置，中心距為1.2m。每根斜拉索對應一個索鞍，每個索塔設有9層18根斜拉索，兩側對稱錨于梁體。斜拉索采用OVMAT15-31平行環氧鋼絞線群錨體系，每根拉索由3l根Φl5.24mm環氧鋼絞線組成，外套HDPE套管，單根索重量2086Kg～4758Kg，索長度51.2m～116.8m，設計張拉力3150KN～3750KN。

2 施工關鍵工藝介紹

2.1 2#墩臨時固結

2#墩設計為墩梁分離體系的橋梁，懸臂施工時，為保證施工時結構的穩定，須將墩梁臨時固結。設計單位考慮的極限工況是：對稱澆筑至最大懸臂狀態時單側掛籃連同濕混凝土同時掉落。結合以往施工的經驗，臨時固結主要考慮以下荷載及不平衡荷載：節段混凝土澆筑誤差5%，箱梁、塔柱、斜拉索自身重量及不平衡荷載、舉升風荷載的不平衡荷載、塔柱橫向風荷載、施工荷載及不平衡荷載。根據計算在極限工況下，臨時錨固要抵抗最大不平衡力矩M=258788KN.m和最大豎向力N=107504KN。

主梁0#塊長度10米，考慮0#塊施工完成后的掛籃施工及臨時固結的拆除等因素，參照設計圖紙提供的固結方案，采用墩頂C30素混凝土臨時支座+墩旁鋼管支撐柱的方案（見圖2），墩頂設置4個臨時支座，同時在墩身的兩側共設8根直徑830mm、δ=10mm的鋼管，每側4根直立于主梁4個腹板之下。鋼管上端深入到主梁腹板內0.5m，下兩端通過預埋件錨于承臺上，為防止洪水期漂浮物撞擊，鋼管樁內部灌滿河砂。根據變形協調計算，最不利工況下受力均滿足要求。

臨時鎖定鋼管剛度小，主梁懸臂施工過程中，大部分塊段重量由混凝土臨時支座和永久支座共同承擔；鋼管支撐柱主要承擔施工中的不平衡荷載；同時，臨時支座確保了懸臂施工時永久支座不會產生縱橫向的滑移，保證了結構的安全。因此，只要保證T構懸澆過程中各塊段立模標高正確，臨時固結解除時，主梁高程不會產生過大變化，確保主梁線型。另外，鋼管柱用氧氣乙炔切除較為方便，素混凝土臨時支座鑿除也較為方便。

2.2 寬幅掛籃施工

東門大橋主橋主梁設計為單箱三室變高度預應力混凝土箱梁，箱梁頂寬32.5m，底寬19.7～21.3m，箱梁根部梁高4.625m，跨中梁高2.625m，按二次拋物線變化，共劃分為63個梁段，其中0#梁段采用墩旁支架現澆法施工，1#～14#、1#～14#節段采用掛籃懸澆施工，懸澆梁段長3.5～4m不等，最大節段重約309t，每個主墩懸澆梁段14對，掛籃采用4片主桁的中型寬幅菱形后支點掛籃（掛籃斷面間圖3），寬幅掛籃施工方法和步驟與傳統窄幅掛籃相似，并有其自身特有的特點。

掛籃在設計和施工中較傳統掛籃不同點主要有：（1） 掛籃幅面較寬，采用4片主桁架，頂面模板外側最寬處達到了34.2米，底模平臺寬度達到了28米，模板加掛籃重量120t，重量的比為0.39。（2）掛籃走行采用了液壓千斤頂頂推的方式，保證了走行的同步性，節省了人力；走行時后錨部分采用了反扣輪扣掛于軌道梁上，同時主桁架上設置保險壓梁，以防止掛籃走行時傾覆；底平臺較寬，設置2根底滑梁，以確保寬幅底平臺走行時平穩。（3）主梁橫坡2%，縱坡3%，橫橋向采用不同高度的支腿及反扣輪長度來調節掛籃橫向水平；縱橋向除1#塊采用楔形墊塊調節縱向水平外，其余節段采用掛籃帶坡度作業的方式。（2） 因橫隔梁存在，掛籃內模沒法設置內導梁，內模支架采用建筑鋼管現場散拼的方式施工，模板采用鋼木組合模板。

2.3 主梁線型控制

矮塔斜拉橋成橋后一般不進行二次調索，且主梁剛度大，斜拉索對線型的影響較小，因此施工中的線型控制就顯得尤為重要，而大跨徑連續梁懸臂施工的線形本身就較難控制，施工控制就是一個動態調整的過程，加之索塔和索的影響，使得施工控制的難度加大。

線形控制中最難控制的要屬高程控制，節段立模標高目前常用灰色理論進行預測，灰色理論預測需要在前幾個節段施工完成后并取得實測數據的基礎上進行，通常還要根據已施工節段實測數據加上一些經驗值來修正，使實際線形向理論線形靠近。而懸臂開始節段立模標高的確定一般在理論計算和預壓實測數據的基礎上進行。

設計單位給出的箱梁各節點立模標高為：箱梁頂面設計標高+施工預拱度值（包括掛籃彈性變形）+施工調整值（包括溫差引起的變位等）+成橋預拱度值，其中箱梁頂面設計標高、成橋預拱度設計已經給出，施工預拱度與施工調整值由監控單位確定，施工方主要工作是配合監控單位進行測量控制。

（1）預壓掛籃，提供掛籃彈性變形數據。掛籃預壓的主要目的是驗證結構的可靠性、消除非彈性變形和測定掛籃的彈性變形。通常掛籃預壓存在壓重量估算不準、預壓荷載分布不符合實際荷載工況等情況，導致預壓數據準確性較差。本項目根據預壓數據擬合掛籃預壓重量（t）與掛籃彈性變形（mm）之間的曲線為y=0.097x，根據這個公式，1#塊理論重量296t，掛籃預測彈性變形達到了29mm，與Midas建模計算的掛籃變形值18mm差距比較大。為此，在預壓消除非彈性變形后，1#塊掛籃彈性變形按照建模計算數值18mm預測，同時實測4支掛籃在1#塊砼澆筑前后的高程變化，通過實測據擬合的掛籃彈性變形曲線為y=0.0676x，與建模計算結果較為接近，后續節段用此公式來預測掛籃彈性變形。

（2）嚴格控制測量時間，長懸臂狀態下，結構線形受溫度影響較大，如不統一測量時間，將影響對結構變形偏差的準確判斷，線形的監控量測時刻定在了早上7：30左右，線形測量工作務必在日出之前完成。同時，測量數值受測點位置、掛籃實際重量、施工不對稱堆載、非對稱張拉等因素的影響較多，施工中盡量避免在橋上堆載，且堆載要對稱。

（3）提前編制邊跨直線段和合龍方案，為線型平順過渡打下基礎，邊跨現澆支架提前進行預壓，消除非彈性變形，測得彈性變形，邊跨直線段施工時提前設置好預拱度，邊跨直線段施工完成后，將實測標高提供給監控單位，作為合龍口14#塊標高預測的目標值，保證合龍口線型平順過渡，保證主梁線型美觀。此外，為防止邊跨合龍段澆筑后邊跨現澆支架沉降，設計時，應使邊跨現澆支架有足夠的承載力和剛度。

2.4 合龍段施工

主橋共有3個合龍段（2個邊跨、1個中跨），分2次體系轉換，第1次為2個單T構通過邊跨合龍轉換為單懸臂剛構，第2次為2#墩臨時固結解除后2個單懸臂剛構轉換為半剛構半連續梁結構。

根據現場實際情況，0#臺側邊跨合龍段采用支架法施工，3#墩側邊跨合龍段、中跨合龍段采用掛籃底模吊架法施工。

合龍口兩側梁體變形受溫度影響比較大，溫度觀測數據顯示，在溫度變化7.5～17℃范圍內，合龍口縱向間距變化0～3.7mm（圖4），豎向位移變化為0～30mm（圖5）。從數據可以看出，合龍口縱向位移受溫度影響比較小，而豎向位移受溫度影響比較大，本橋合龍均采用了勁性骨架鎖定的方法。

（1）0#臺側邊跨合龍段采用建筑鋼管支架現澆的方法施工，建筑鋼管頂托在清早頂緊，此時梁端高程最高，勁性骨架采用8根雙拼工45b型鋼鎖定，同時設置剪刀撐（抵抗豎向剪切力），鎖定時間定在低溫且變化比較平緩的夜間，鎖定完成后立即進行混凝土澆筑。

（2）3#臺側邊跨合龍段采用掛籃底模吊架法施工，其余施工方法同0#臺側邊跨合龍段。

（3）中跨合龍段采用掛籃底模吊架法施工，因2#墩臨時固結未解除，監控單位提供軸向的溫度力約為±100t/℃，故中跨勁性骨架采用10根雙拼工45b型鋼鎖定，中跨未設置剪刀撐（因中跨合龍段有一道橫隔板及合龍口兩側變化幅度相近），勁性骨架鎖定時間定在低溫且變化比較平緩的夜間，鎖定完成后立即進行混凝土澆筑。

合龍完成后，主梁線型平順，結構受力可靠，合龍方案比較成功。

2.5 斜拉索施工

2.5.1主梁上索道管施工

主梁上索道管高程、坐標是否正確，將影響斜拉索的張拉質量和減振器的安裝。通常，設計圖紙只提供成橋后的斜拉索預埋管高程和傾角。在懸臂施工過程中，預埋管的高程和傾角均隨著梁段混凝土的澆筑、掛籃前移、斜拉索張拉等各種工況變化而變化，為克服這種動態特性，加高索道管定位分為兩種狀態，一種是以監控時刻為基準的絕對高程法；另一種是具體定位時的相對狀態法。前者是在監控量測時刻測定主梁懸臂前端高程線形點的瞬時絕度高程；后者是在索道管定位期間，不管梁面高程是否受動態影響而變化，總是以前端高程線性點受監控時刻的瞬時高程為起算高程。利用這兩種狀態的定位控制和相對時間關系，解決了動態特性對梁面高程變化的影響，將索道管的定位高程都統一到監控狀態時刻施工設計高程系統內。

索道管定位坐標的計算需考慮預拱度和垂度（本橋垂度效應引起的索道管前端高程變化量3～11mm）效應的影響，預拱度由監控單位提供，垂度近視按拋物線計算，高程計算時需將兩個效應引起的變化疊加。

索道管施工放樣采取了以下辦法：首先在模板上大致放出索道管底口放樣點位置，根據測量調整模板位置，這樣可以大致確定索道管底口位置；然后在索道管安放過程中，在其前端用一塊圓形木板分中放置在索道管口，棱鏡立在木板中間，用小型鋼配合千斤頂、螺栓微調的方法安裝、定位預埋索道管。放樣點見圖6。

2.5.2 索鞍施工

本橋索鞍采用分絲管管結構，分絲管由31根φ內22mm、δ=3.0mm的小鋼管組成，每根斜拉索從一根小鋼管內穿過，拉索兩端錨固在箱梁內。整束施工完成后，通過抗滑移裝置和索塔固結，以防斜拉索滑動。

鞍座一般在專業廠家加工，施工中，增加索塔勁性骨架可以方便索鞍定位。勁性骨架由角鋼和主塔鋼筋構成。由于索鞍在橫橋向沒有轉角，施工放樣相對簡單些，施工放樣控制點見圖7，先將索鞍預埋在索塔中，然后采用小型鋼配合千斤頂、螺栓微調的方法，確保鞍座的精確定位和固定。

2.5.3斜拉索張拉

東門大橋斜拉索采用平行環氧鋼絞線加夾片式群錨體系，張拉時，采用等張拉力法單根張拉到位，不需進行整體張拉。

（1）單根張拉

當梁體內常規縱向預應力束、隔板橫向預應力束張拉完成后，前移掛籃，即可進行斜拉索張拉。操作如下：張拉時，將壓力傳感器安裝在張拉端上排第2根或第3根鋼絞線上作為基準鋼絞線，控制索力為P傳單。后續每根鋼絞線的張拉力按壓力傳感器變化值進行控制，索力計算公式：PN=P傳單-ΔTN。ΔTN：第n根絞線張拉至比第n-1根絞線對應的油壓少0.5MP時與第2或3根對應傳感器顯示值比較變化值。

P傳單=P控單+P1+P2+P3+P4

P傳單：實際單根控制初張力

P控單：監控指令單根控制初張索力

P1：夾片回縮影響索力（考慮按3-4mm）

P2：橋面位移影響索力，位移量由監控提供。

P3：塔柱位移影響索力，位移量由監控提供。

P4：錨具、混凝土壓縮影響索力

單根張拉注意事項：①在單根掛索時，兩束索的總索力差不大于20T，同時掛索，每束索相差不超過2根。②當張拉到該根鋼絞線計算控制應力的100%時，開始手工安裝工作夾片，同時記錄此時傳感器的顯示值以指導下一根鋼絞線張拉。③安裝夾片時必須保證一致的外露量一致、平整而且縫隙均勻，高度必須保證達到相應控制值。④張拉時保壓1分鐘，保證油壓數值的準確。

（2）減振器、索箍、防水罩等安裝

本橋合龍后未進行調索。合龍后經監控單位同意后進行后續減振器、索箍、防水罩、塔端抗滑裝置等安裝。

（3）斜拉索防水防腐

斜拉索是斜拉橋的生命線，索體、錨頭防腐需高度重視。塔端抗滑裝置裝內灌注環氧砂漿防護，梁端錨具密封筒內灌注防腐油脂。①環氧砂漿：環氧砂漿材料由斜拉索生產廠家配備專用砂漿原料，按廠家配合比稱重配合攪拌，務必使漿體均勻，從而達到設計的錨固強度及防水效果。②防腐油脂：張拉及調索結束后，在錨頭夾片位置涂滿防腐專用油脂，使夾片后外露的鋼絞線段全部被油脂所覆蓋。

3 結語

東門大橋主橋是巴中市首座矮塔斜拉橋，建設過程中得到了各級領導和專家的大力支持幫助，該工程質量良好，線形優美，該橋的建成，將為類似橋梁的建設積累了寶貴的經驗。