超重斜拉橋鋼錨箱高空安裝技術(shù)研究及應(yīng)用

謝健輝

（廣東省長(zhǎng)大公路工程有限公司，廣東 廣州 511430）

超重斜拉橋鋼錨箱高空安裝技術(shù)研究及應(yīng)用

謝健輝

（廣東省長(zhǎng)大公路工程有限公司，廣東 廣州 511430）

針對(duì)北街水道橋鋼錨箱提升噸位大、提升高度大、精度要求高等特點(diǎn)，研究總結(jié)了大噸位鋼錨箱的高空吊裝技術(shù)，包括鋼錨箱的提升架設(shè)計(jì)施工、鋼錨箱安裝精度控制、鋼錨箱與索塔混凝土連接控制等。該安裝技術(shù)確保了鋼錨箱的安裝精度，可產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

鋼錨箱；高空安裝；錨固系統(tǒng)

1 工程簡(jiǎn)介

北街水道橋設(shè)計(jì)為60 m+150 m+380 m+150 m+60 m的雙塔中央雙索面混凝土斜拉橋。索塔高度為111 m，主梁采用單箱五室混凝土結(jié)構(gòu)，橋面寬度達(dá)41 m，斜拉索順橋向?yàn)檩椛湫筒贾茫瑱M橋向?yàn)橹醒腚p索面，全橋共232根斜拉索，最長(zhǎng)索約205.2 m。

斜拉索錨固在索塔鋼錨箱上，鋼錨箱高9.45 m，順橋向長(zhǎng)度5.98 m，橫橋西寬度6.08 m，共分為8個(gè)錨室，4種類型。鋼錨室主要由底板、腹板、橫隔板及兩側(cè)連接板等組成。錨室節(jié)段內(nèi)各板件元間采用焊接連接，錨室節(jié)段之間采用高強(qiáng)螺栓連接。

2 鋼錨箱提升架設(shè)計(jì)

塔頂截面尺寸為 8.54 m×8.54 m正八邊形，塔頂為殼狀結(jié)構(gòu)。先施工塔頂八邊形中五個(gè)邊，作為鋼錨箱提升架的安裝平臺(tái)，剩余三個(gè)面暫不施工，作為鋼錨箱起升的通道。提升架設(shè)計(jì)安裝在索塔塔頂上。

提升架主要由承重系統(tǒng)、主桁系統(tǒng)、橫移系統(tǒng)、錨固系統(tǒng)、提升系統(tǒng)組成。其中支撐系統(tǒng)的設(shè)計(jì)兼顧兩個(gè)用途：首先用于錨室吊裝，其次用于滑移系統(tǒng)滑移支撐。

2.1 承重系統(tǒng)

支撐系統(tǒng)為三角支撐結(jié)構(gòu)，由型鋼骨架通過(guò)焊接固定而成，包括支撐梁、主縱梁、固定桿、枕梁、以及防護(hù)設(shè)施和通道。支撐系統(tǒng)預(yù)埋支座由上中下兩個(gè)支座組成，上支座采用爬錐螺栓結(jié)構(gòu)，與主梁系統(tǒng)連接為鉸接，中間支座采用法蘭連接結(jié)構(gòu)，下制作采用預(yù)埋H螺母進(jìn)行連接。

2.2 主桁系統(tǒng)

主梁系統(tǒng)由兩組貝雷桁架組成，兩組貝雷通過(guò)型鋼橫連作為連接，在貝雷前后兩端設(shè)置剪刀撐對(duì)主梁進(jìn)行固定。

主梁系統(tǒng)與支撐系統(tǒng)由三個(gè)支點(diǎn)進(jìn)行連接，兩個(gè)后支點(diǎn)位于索塔頂混凝土上的預(yù)埋件上，一個(gè)前支點(diǎn)布置在支撐系統(tǒng)前端。

2.3 提升系統(tǒng)

提升系統(tǒng)由橫梁、支座、吊具、提升動(dòng)力組成。提升動(dòng)力機(jī)構(gòu)使用2套LSD750-500高速提升千斤頂作為牽引提升，提升速度為15 m/h。提升千斤頂采用鋼絞線作為吊繩，布置在上橫梁頂面，通過(guò)鋼絞線對(duì)錨室進(jìn)行提升。

提升吊具設(shè)計(jì)采用鋼板制成專用吊具，吊具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量小。吊具之間的連接采用40cr銷制成。

提升千斤頂布置在上橫梁頂面，提升千斤頂通過(guò)鋼絞線對(duì)錨室進(jìn)行提升。

2.4 橫移系統(tǒng)

滑移系統(tǒng)由滑道、鋼枕支座、水平牽引千斤頂、牽引鋼絞線組成。鋼錨室提升到位后由水平牽引千斤頂安裝至擬安裝位置。滑道由墊板、擋板和面板構(gòu)成，滑動(dòng)付由限位框和四氟滑板組成。滑道兩側(cè)設(shè)置標(biāo)線標(biāo)記，保證滑移過(guò)程中的同步性。

3 鋼錨箱吊裝及定位技術(shù)

3.1 工藝流程圖

工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 鋼錨箱安裝施工工藝流程圖

3.2 臨時(shí)存放平臺(tái)

鋼錨箱臨時(shí)存放平臺(tái)主要利用索塔主梁牛腿和0#塊支架搭設(shè)，利用牛腿施工完畢后將牛腿施工平臺(tái)改裝成而成。存放平臺(tái)由4拼貝雷作為承重桁架，支撐架安裝在承重桁架上。

3.3 預(yù)埋鋼板定位安裝

（1）垂直起吊

索塔鋼錨箱預(yù)埋鋼板使用懸拼吊架進(jìn)行吊裝，選用4套10 t卸扣以及4根Φ28的鋼絲繩，單根繩長(zhǎng)不小于5 m，即夾角不小于45°。

預(yù)埋鋼板吊具固定完成后，塔頂千斤頂操作人員開(kāi)始操作油泵提升千斤頂。預(yù)埋鋼板先起升20 cm，靜置5 min無(wú)異常后，開(kāi)始連續(xù)提升。

（2）預(yù)埋鋼板橫移

預(yù)埋鋼板起升至高出擬安裝平面1 m后，開(kāi)始水平橫移，將預(yù)埋鋼板移動(dòng)至擬就位位置。橫移前先將主橫梁前后兩端用5 t手拉葫蘆拉住，隨著預(yù)埋鋼板向擬就位位置移動(dòng)放松手拉葫蘆，慢慢牽引至擬安裝平面。

（3）預(yù)埋鋼板就位

沿著預(yù)埋鋼板定位卡將預(yù)埋鋼板緩緩放下，將預(yù)應(yīng)力鋼絞線依次穿過(guò)預(yù)埋鋼板孔，在預(yù)埋鋼板四周固定4個(gè)手拉葫蘆用于對(duì)位置的定位。預(yù)埋鋼板下放至混凝土平面上，由定位鋼筋進(jìn)行支撐。在預(yù)埋鋼板定位完成后復(fù)測(cè)預(yù)埋鋼板的平面度。

將預(yù)埋鋼板垂直提升80 cm，將起吊預(yù)埋鋼板的保險(xiǎn)繩掛號(hào)，用配置好的環(huán)氧砂漿涂抹在混凝土頂面上，環(huán)氧砂漿涂抹原則為高過(guò)定位鋼筋頂部面1～2 mm，涂抹完成后需檢查驗(yàn)收，環(huán)氧砂漿要求在20 min內(nèi)涂抹完成。

解除起吊預(yù)埋鋼板保險(xiǎn)繩，沿預(yù)埋鋼板第一次定位時(shí)坐標(biāo)將預(yù)埋鋼板放落至砂漿平面上。復(fù)測(cè)平面度后解除起吊鋼絲繩。

采用42條定位鋼筋作為預(yù)埋鋼板最終精確定位控制點(diǎn)。定位鋼筋在澆筑索塔最后一節(jié)塔身時(shí)預(yù)埋，標(biāo)高復(fù)測(cè)完成后在定位鋼板擬安裝的4個(gè)角焊接定位卡，定位卡由10 cm×2 cm×5 cm鋼板制作。

3.4 鋼錨箱吊裝就位

（1）吊具安裝

下放吊具至1#塊節(jié)段上，吊具中心線對(duì)準(zhǔn)擬起吊鋼錨室的中心線，根據(jù)對(duì)準(zhǔn)情況縱移位于滑道上的提升系統(tǒng)，偏差小于2 cm。

穿銷固定好待起升錨室，鎖好保險(xiǎn)銷，并同時(shí)預(yù)緊提升千斤頂。錨室采用兩點(diǎn)起吊，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，錨室臨時(shí)吊點(diǎn)設(shè)置在錨室順橋向兩側(cè)。吊具安裝固定完成后，應(yīng)組織起吊前驗(yàn)收，驗(yàn)收完成后方可進(jìn)行鋼錨室起升操作。

（2）提升

塔頂提升架先起升離地10 cm，靜載觀測(cè)5 min且正常后，再進(jìn)行鋼錨室正式起升。塔頂提升架設(shè)計(jì)起升額定速度為15 m/min,總起升高度約79 m，單塊錨室起升時(shí)間約6 h。

垂直提升系統(tǒng)過(guò)程控制監(jiān)控由電腦控制，相對(duì)高差為2 cm，保持平衡。錨室提升過(guò)程中設(shè)專人進(jìn)行觀測(cè)，設(shè)兩個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，分別為起升位置下水100 m及河堤側(cè)兩個(gè)點(diǎn)。所有人員由對(duì)講機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一指揮與協(xié)調(diào)。

錨室起升至底面高于塔柱待安裝面50cm停止起升，鎖緊起升油泵，固定豎向起落保險(xiǎn)繩，準(zhǔn)備水平牽引。

（3）水平橫移

橫移前先將主橫梁前后兩端用5 t手拉葫蘆拉住，反拉手拉葫蘆需連接牢固可靠。隨著鋼錨室向擬就位位置移動(dòng)放松手拉葫蘆，緩慢牽引至擬安裝平面。

水平牽引千斤頂在主梁兩側(cè)各牽引一個(gè)承重枕梁支點(diǎn)，對(duì)稱牽引錨室至待安裝位置。牽引前滑道上做好標(biāo)記，2 cm畫(huà)一個(gè)點(diǎn)，牽引過(guò)程應(yīng)安排人進(jìn)行觀測(cè)，每橫移50 cm檢查調(diào)整好枕梁的承重梁的水平位置。

（4）微調(diào)就位

鋼錨箱橫移后，由測(cè)量人員對(duì)鋼錨箱的平面坐標(biāo)及高程情況進(jìn)行精確測(cè)量，并用鋼尺量測(cè)幾何特征點(diǎn)之間的距離，同時(shí)對(duì)斜拉索套筒軸線進(jìn)行測(cè)量，與設(shè)計(jì)值比較檢查。

根據(jù)測(cè)量結(jié)果，利用塔頂?shù)鯔C(jī)對(duì)錨室進(jìn)行微調(diào)，最終將其高程及平面偏位控制在設(shè)計(jì)規(guī)范要求之內(nèi)。安裝完畢后，進(jìn)行三維坐標(biāo)復(fù)核。上部構(gòu)造施工期間，進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

單塊調(diào)整到位后單根對(duì)稱張拉預(yù)應(yīng)力鋼絞線，將鋼錨室錨固在索塔頂部上，預(yù)應(yīng)力錨固采用對(duì)稱張拉錨固。

3.5 節(jié)段連接

錨室定位張拉固定完成后進(jìn)行錨室高強(qiáng)螺栓安裝，高強(qiáng)螺栓先按梅花形式布置，整體固定完成后再將所有高強(qiáng)螺栓安裝擰緊。螺栓擰緊先用電動(dòng)套筒扳手進(jìn)行初擰緊，后用扭矩扳手進(jìn)行復(fù)檢和加擰。

用扭矩法擰緊高強(qiáng)度螺栓連接副時(shí)，分初擰、復(fù)擰和終擰依次進(jìn)行，要求螺栓全部需通過(guò)扭矩扳手安裝，初扭矩符合相關(guān)要求。復(fù)擰扭矩與初擰扭矩相同。初擰和終擰后的高強(qiáng)度螺栓分別按工藝要求做好標(biāo)記。表1為高強(qiáng)螺栓設(shè)計(jì)、施工預(yù)拉力對(duì)照表。

表1 高強(qiáng)螺栓設(shè)計(jì)、施工預(yù)拉力對(duì)照表

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，北街水道特大橋索塔大噸位鋼錨箱的高空吊裝技術(shù)，成功克服了索塔鋼錨箱吊裝噸位大、提升高、定位精度要求高等施工難題，確保了施工進(jìn)度、安裝精度及施工安全。該套安裝技術(shù)不僅確保了鋼錨箱的安裝精度，而且在工期和施工安全上都得到了極大的保障，取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，為國(guó)內(nèi)同類型橋梁索塔施工開(kāi)擴(kuò)了新的方向。

荊州市“十三五”規(guī)劃10個(gè)過(guò)江通道已建成2個(gè)

“十三五”期間，荊州規(guī)劃布局10個(gè)過(guò)江通道。目前，已建成荊州長(zhǎng)江大橋、荊岳長(zhǎng)江大橋；在建或即將實(shí)施5個(gè)，分別是荊州公鐵兩用橋、石首長(zhǎng)江大橋、洪湖嘉魚(yú)長(zhǎng)江大橋、洪湖赤壁長(zhǎng)江大橋、二廣高速荊州城區(qū)改線段李埠長(zhǎng)江大橋；開(kāi)展前期3個(gè)，分別是枝石高速公路松滋長(zhǎng)江大橋、觀音寺長(zhǎng)江大橋、監(jiān)利至華容高速公路公鐵兩用長(zhǎng)江大橋。

荊州在“十三五”策劃了公路、水路交通項(xiàng)目219個(gè)，投資總規(guī)模1 100億元，其中“十三五”期間重點(diǎn)實(shí)施項(xiàng)目155個(gè)，投資653億元。高速公路在“十三五”擬實(shí)施項(xiàng)目9個(gè)，構(gòu)建“六縱三橫二環(huán)二聯(lián)”覆蓋所有縣市的高速公路網(wǎng)，總投資300億元。目前，續(xù)建項(xiàng)目5個(gè)，分別是洪監(jiān)高速、沙公高速、江北高速、石首長(zhǎng)江大橋及接線、洪湖嘉魚(yú)長(zhǎng)江大橋及接線；新建項(xiàng)目4個(gè)，分別是洪湖赤壁長(zhǎng)江大橋及接線、沙公高速連接江南高速段、二廣高速荊州城區(qū)改線、江北高速東延線；開(kāi)展前期研究項(xiàng)目6個(gè)，分別是沙公高速南延線、沙公高速北延至紀(jì)南段、江北高速西延接松滋、江北高速北延線、枝江至石門(mén)高速公路松滋段、監(jiān)利至華容高速公路。

荊州將構(gòu)建“三縱兩橫”的國(guó)道公路網(wǎng)和“十二縱七橫十聯(lián)”覆蓋所有鄉(xiāng)鎮(zhèn)的省道公路網(wǎng)。納入“十三五”中省規(guī)劃重點(diǎn)項(xiàng)目37個(gè)，總投資122億元。其中，一級(jí)公路重點(diǎn)項(xiàng)目19個(gè)，334 km，投資91.8億元；二級(jí)公路重點(diǎn)項(xiàng)目18個(gè)，410 km，投資30.3億元。

在港航建設(shè)上，“十三五”將構(gòu)建以長(zhǎng)江航道為主干，江漢平原骨干航道網(wǎng)和荊州港口群為依托的水運(yùn)體系。規(guī)劃重點(diǎn)項(xiàng)目32個(gè)，總投資127億元。重點(diǎn)疏浚松西河和內(nèi)荊河航道，改造提升荊州中心城區(qū)港區(qū)等重點(diǎn)港區(qū)。

客貨運(yùn)樞紐上，全市將構(gòu)建以國(guó)家公路運(yùn)輸客運(yùn)樞紐、地區(qū)性運(yùn)輸樞紐、集散性運(yùn)輸樞紐為主的樞紐站場(chǎng)體系。規(guī)劃重點(diǎn)項(xiàng)目37個(gè)，總投資70億元。依托機(jī)場(chǎng)新建換乘中心，依托蒙華鐵路新建沙市、江陵、公安、石首換乘中心；依托港口、鐵路、高速公路新建荊州鹽卡、松滋港區(qū)等臨港物流園。

U448.27

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1009-7716（2017）10-0102-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.10.030

2017-06-02

謝健輝（1988-），男，廣東韶關(guān)人，助理工程師，從事路橋施工管理工作。