黔中水利樞紐龍場渡槽排架及槽殼施工技術

【摘要】龍場渡槽排架及槽殼采用預制構件，利用前期拱圈吊裝纜索吊設備進行吊裝施工，本文針對排架及槽殼結構預制、起吊方法、拱上加載、對接方式及定位調整等施工技術進行介紹，為今后類似工程提供參考和借鑒。

【關鍵詞】龍場渡槽；排架及槽殼；施工技術

1、工程背景

1.1 工程概況

黔中水利樞紐龍場渡槽為鋼筋混凝土拱排式渡槽，拱圈單跨200m，目前在拱式渡槽類型中為世界第一。渡槽上部排架及槽殼結構設計參數如下：

（1）渡槽槽身：槽身總長330m，共分22跨，單跨長15m，采用U型槽殼，槽殼厚度0.2m，斷面5.4×4.6m，槽身頂離地面最大高度133m。

（2）排架柱：共19個排架，地面排架6個，拱上排架13個，為雙柱式排架，拱上排架最大高度34m。

1.2 渡槽施工總體方案

（1）拱圈：采用纜索吊裝法。

（2）排架柱及槽殼：在拱圈合攏后，利用纜索吊機進行吊裝。除排架墩和高度小于3m排架柱采用現澆外，其余均采取預制吊裝法。

（3）預制場：根據本渡槽工程所處地形特點，預制場布置在渡槽下方峽谷底龍場河右岸平坦地面。

2、排架柱及槽殼場內預制、運輸及存放

2.1 預制場地改造

利用前期拱箱預制場地進行改造整修后作為排架柱及槽殼預制場地，布置有2臺150t龍門吊機作為場內構件運輸設備，主要需改造內容包括：

（1）拆除清理拱箱預制臺座，平整地面；

（2）延長預制場龍門吊軌道，以滿足數量較多的排架和槽殼預制存放及運輸，改造后預制場形成長×寬=154×13m的狹長地帶；

（3）旋轉平臺改建，原吊裝拱箱布置的旋轉平臺位于兩組纜索中心下方，吊裝排架及槽殼時需利用左側單組纜索吊運，因此需將旋轉平臺改建在左側單組纜索吊中心線下方。

2.2 場內預制、運輸及存放布置

（1）排架柱預制存放：共19個排架柱，高度大于10m排架分多段預制，共需預制33個節段，長4.6～10m，預制及存放區域布置在起吊平臺右側區域，分3層重疊預制，每一節段預制結束后就地存放，避免吊裝前移動。

（2）槽殼預制存放：龍場渡槽共22跨槽殼，均采用預制吊裝法施工。槽殼沿預制場中線縱向預制存放，主要考慮使場內兩側可通行混凝土運輸車輛，并利于場內龍門吊運輸。受預制場地狹窄面積限制，無法事先預制存放槽殼，首批槽殼預制布置在起吊平臺左側區域，待排架柱預制完成并吊裝移除空地后，預制場縱向可預制存放8跨槽殼。

（3）場內運輸：排架柱吊裝時利用單臺150t龍門吊水平吊運移動至單組纜索吊下方起吊平臺上；槽殼吊裝時利用兩臺150t龍門吊移動至旋轉平臺（與排架起吊平臺共用）。

3、吊裝總體方法

在拱圈合攏后進行排架及槽殼吊裝施工，橋梁工程拱上構件常用吊裝方法有以下幾種：

（1）運入主索下起吊：在主索跨度范圍內有場地時，將構件從預制場運輸到主索下由跑車直接起吊。根據地形和設備情況又可分為將構件運到墩臺上起吊和橫移索起吊兩種形式。

（2）橫扁擔吊裝法：即設置橫扁擔裝置進行吊裝。根據拱上構件特點，主索布置有三種形式：單組主索布置在橋的中線位置；布置兩組主索并聯安裝一副橫扁擔；采用雙跨纜索各布置一個跑車。

龍場渡槽排架柱及槽殼與橋梁工程拱上構件相比，存在單件質量大、尺寸大的特點（單跨槽殼長15m、重150t，排架節段最長10m、最重98t），根據現場環境條件及工程特點，對以上幾種吊裝方法進行了綜合設計運用：設置兩組主索分開獨立布置，單組150t纜索吊從預制場運輸構件至兩岸轉換平臺，轉換平臺上設置平板滑車將構件平移運輸至兩組纜吊中線，即可抬吊安裝。單組纜索及雙組纜索起吊時設置橫扁擔裝置。

4、排架柱吊裝

4.1 拱上排架加載順序

拱上構件加載主要遵循規定的順序對稱均衡地進行，以免產生過大的拱圈應力，龍場渡槽拱上排架柱加載分四個階段，每個階段內按順序分段逐步對稱吊裝。

4.2 排架吊裝工藝流程

①吊裝準備→②龍門吊移動排架至主纜左側組起吊位→③單組主纜吊運至轉換平臺→④平移至雙組主纜中心→⑤抬吊就位→⑥纜風繩安裝牽制→⑦調整位移及垂直度→⑧鋼板及定位鋼筋焊接→⑨纜吊松勾→⑩模板鋼筋安裝→⑾混凝土澆筑→⑿混凝土待強→⒀纜風繩拆除。

4.3 起吊安裝方法

（1）吊點設置：場內龍門吊及單組纜索運輸時用鋼絲繩穿過橫系梁兜底起吊；排架柱預制節段兩端中心位置橫向埋置φ120鋼管穿φ110鋼棒共4個吊點，用于雙組纜索吊運安裝。

（2）單組纜索吊運時不設橫扁擔，從預制場起吊平臺采用臥式吊運移動至兩岸轉換平臺小車上，卷揚機牽引小車橫移至兩組纜索中線位置，再由兩組纜索抬吊安裝，橫向設兩組索并聯長14.5m兩副橫扁擔，單吊轉換為雙吊。

（3）為方便排架安裝就位，盡量在轉換平臺位置直接采取直立吊運方式。受吊裝高度限制部分較長排架采用臥式吊運，至安裝位置后逐步翻轉為豎直狀態再放下安裝（吊運過程如圖-1）。

（4）繩索與排架柱接觸部位設置橡膠墊或半圓鋼管等保護措施，避免摩擦損傷鋼絲繩及排架柱棱角。

（5）在起升通過拱頂部位時，拱圈上安排專人觀察指揮，避免排架偏轉與拱圈發生碰撞。

（6）對接固定

①當距離目標位置50cm左右時，起重操作人員施行點動操作，使排架節段緩慢放下。

②接頭定位：采用5t手拉葫蘆配合平移微調，可實現準確對接。

③垂直度控制：橫向通過主纜吊機牽引配合，縱向通過纜風繩連接手動葫蘆調節偏差，接頭鋼板存在不偶合縫隙，可根據縫隙大小加設不同厚度鋼板墊片填塞調整，使排架垂直度滿足要求。

④固定：通過測量，確認排架調整符合設計要求后對稱焊接排架柱主筋。

4.4 排架接頭方式及施工方法

（1）接頭方式：采用濕接頭連接，設計為杯口形狀（如圖-2），吊裝定位時依靠接頭預埋鋼板支撐和主筋焊接穩固，然后澆筑接頭杯口二期混凝土。預埋鋼板面積在滿足豎向受力情況下應盡可能縮小，以增大接頭混凝土接觸面，曾加排架柱使用壽命。本渡槽排架柱接頭端預埋鋼板面積約為柱身截面積的9%～10%。

（2）接頭施工方法：圍繞排架柱四周制作移動式掛籃操作平臺，排架預制時順高度預埋爬梯供施工人員上下通行，主筋接頭采用幫條焊，濕接頭采用自密實混凝土，纜索工作吊機吊罐運輸，溜槽配合入倉澆筑混凝土，杯口二期混凝土達到85%后，繼續安裝加載下一節段排架柱。

5、槽殼吊裝

5.1 槽殼旋轉、平移轉換及起吊平臺布置

槽殼順預制場縱向預制存放與纜索吊中線成790交角，需旋轉至纜索中線方向一致再起吊，單組纜索轉為雙組纜索抬吊時，需平移至雙組纜索中線位置，因此需布置旋轉平臺及轉換平臺，同時兼作起吊平臺。

5.1.1 旋轉平臺布置

（1）槽殼從預制場起吊時利用左側單組主纜吊機起吊，在中線正下方預制場內布置鋼結構旋轉平臺。

（2）槽殼旋轉：用鋼絲繩一端連接卷揚機，另一端連接旋轉平臺扣點，兩臺15t卷揚機牽引旋轉平臺旋轉至起吊方位。

5.1.2 轉換平臺布置

為實現單組纜索吊轉變為雙組纜索吊裝轉換，在進、出口兩岸分別布置一座轉換平臺。在基礎平臺上垂直于纜索吊中線鋪設鋼軌道，現場制作150t運輸平板小車，小車布置兩排滑輪。吊裝時，單組纜索吊先將槽殼吊運至運輸小車上，用卷揚機將小車牽拉至雙組纜索中線起吊位置。

5.2 拱上槽殼吊裝加載順序

槽殼的安裝順序為從拱頂向兩岸交替安裝對稱加載。

5.3 槽殼吊裝流程

①吊裝準備→②龍門吊移動槽殼至旋轉平臺→③槽殼旋轉至起吊位→④主纜左側單組主纜吊運至轉換平臺→⑤平移至雙組主纜中線起吊位置→⑥抬吊就位→⑦調整軸線及高程→⑧纜吊松鉤撤離→⑨支座鋼板焊接。

5.4 起吊安裝方法

（1）吊點設置：吊點布置在距離槽殼支座點最近位置，距離端頭面110cm，采用鋼絲繩從預埋吊孔穿過槽殼兜底連接橫扁擔梁。

（2）單組纜索吊設兩幅橫扁擔長6m，從預制場轉換平臺（起吊平臺）吊運至兩岸轉換平臺小車上，卷揚機牽引小車橫移至兩組纜索中線位置，再由橫向兩組索更換為并聯兩副橫扁擔長14.5m，雙組主纜抬吊槽殼至排架墩帽安裝（如圖-3）。

（3）繩索與槽殼接觸部位設置橡膠墊或半圓鋼管等保護措施，避免摩擦損傷鋼絲繩及槽殼混凝土。

（4）在起升通過拱頂部位時，拱圈上安排專人觀察指揮，避免槽殼與拱圈發生碰撞。

（5）就位調整

①對應排架墩帽處安排人員觀察接應，當距離目標位置50cm時，起重機操作人員實行點動操作，使槽殼緩慢放下。

②軸線調整：槽殼處于懸空狀態下，利用墩帽預埋鋼筋作支點用手拉葫蘆牽拉調整軸線符合設計要求。

③縱向間隙控制：槽殼接頭伸縮縫厚度1cm，槽殼端面事先粘貼泡沫板，形成伸縮縫隙，以先安裝槽殼為操作平臺用手拉葫蘆調整到位。

6、施工驗算

施工計算強度大、內容多，一般采用計算機來完成，在此僅介紹主要驗算項目及結果。

6.1 排架吊裝施工驗算

（1）吊運過程吊點驗算：選擇不同類型排架在水平吊運時對其進行抗彎、抗剪承載力驗算，下緣裂縫寬度驗算。

（2）抗風計算：順渡槽縱向排架兩側分別設置2根φ22鋼絲繩纜風，排架接頭混凝土達到70%設計強度后，拆除纜風繩，以免影響掛籃移動上升。排架安裝就位后每個排架柱角上4根豎向主筋焊接（兩個排架柱共8根）。選擇不同類型排架，不考慮纜風繩對抗風的有利影響。因排架橫橋向較寬且迎風面積較小，僅對順橋向最大風荷載作用下結構受力狀況進行驗算，結果滿足規范要求。

（3）拱上加載時拱圈受力驗算：按照排架加載順序對其施工過程拱圈的受力及變形進行驗算，以確保施工期間各結構受力安全。

6.2 槽殼吊裝施工驗算

（1）槽殼吊裝過程受力計算：槽殼存放于旋轉平臺時，支點距離端頭2.5m，為槽殼吊裝過程中最不利狀態，以此工況進行了承載力和裂縫寬度驗算。承載力及上緣裂縫寬度滿足規范要求。

（2）拱上槽殼加載拱圈受力驗算：按照吊裝順序，對槽殼施工過程拱圈的受力和變形進行計算。

7、結束語

龍場渡槽為高大跨混凝土拱式渡槽，尤其拱上結構離地面高度大，支架搭設材料、混凝土等運輸困難，常用的現澆施工方法其支架搭設及拆除等工作量大、施工人員長時間處于高空作業安全風險更大，不經濟。該渡槽排架及槽殼采用預制構件，充分利用前期拱圈纜吊設備進行吊裝施工，實踐證明，其施工技術、施工工藝是可行的，做到了快速施工，質量保證，安全經濟性更好，可廣泛應用于類似工程。

參考文獻：

[1] 盧偉等 公路橋梁施工系列手冊（拱橋）[M].北京：人民交通出版社，2014.5

[2] 張省俠等 橋涵工程技術[M].北京：人民交通出版社，2014.1

作者簡介：羅忠明，男，本科，苗族，（1970-），籍貫：貴州貴陽，工程師，主要從事水利水電工程項目施工管理工作。