傾斜獨塔斜拉橋鋼塔豎轉(zhuǎn)施工技術(shù)

張 偉 盧 龍

(1.武漢交通工程建設(shè)投資集團(tuán)有限公司，湖北 武漢 430000; 2.武漢光谷交通建設(shè)有限公司，湖北 武漢 430075)

1 工程概況

高新二路跨外環(huán)橋梁主橋跨徑按95 m+65 m布置，為傾斜獨塔斜拉橋。主塔結(jié)構(gòu)呈網(wǎng)球拍造型(半橢圓形)，側(cè)立面與水平面夾角為80°，主塔總高度66.1 m，超出橋面高度為63.5 m；主塔采用鋼結(jié)構(gòu)，鋼箱截面尺寸是3.6 m×3.6 m，拱肋采用Q345qD鋼材，板厚為8 mm～40 mm。塔上設(shè)置鋼錨箱，斜拉索錨固定于鋼錨箱內(nèi)，全塔重875 t，各節(jié)段重量20 t～124.3 t。主橋總體結(jié)構(gòu)示意圖見圖1。

2 施工方案及優(yōu)點

2.1 施工方案

該橋塔受力復(fù)雜、施工難度大，針對該橋特點，參考國內(nèi)外施工經(jīng)驗，采用“臥式拼裝，豎向轉(zhuǎn)體”的施工方案[1,2]。施工時利用拼裝平臺及吊車在已完成的墩頂推拼裝平臺作為施工平臺，在平臺上安裝好胎架，采用吊車先拼裝好整個鋼塔，鋼塔在胎架上拼焊完成后，安裝豎轉(zhuǎn)架及牽引系統(tǒng)，最后通過計算機同步控制液壓系統(tǒng)控制牽引索完成主塔豎向轉(zhuǎn)體。

2.2 方案優(yōu)點

同其他施工方案相比，豎向轉(zhuǎn)體有以下優(yōu)點：1)焊接在胎架上進(jìn)行，能夠保證焊縫焊接質(zhì)量。2)不需要強大的塔后支撐體系。3)鋼塔安裝時間短，效率高，能縮短施工工期。4)掛索可以在豎轉(zhuǎn)前完成，操作簡單，安全性高。5)豎轉(zhuǎn)采用計算機全過程控制，更安全、可靠。

3 主要施工方法

3.1 鋼塔拼裝

鋼塔自重875 t，分為17個箱梁，D0段～D7段為左右鏡像形式，D8節(jié)段為單節(jié)段，節(jié)段最大重量為124.3 t。鋼塔分段示意圖如圖2所示。

現(xiàn)場鋼塔整體組裝在胎架上進(jìn)行，按照鋼塔與橋面成13°夾角布設(shè)胎架。現(xiàn)場組裝不包括D0，組裝順序從D1～D8組裝，先一側(cè)從D1組裝至D7，再另一側(cè)從D1組裝至D7，最后組裝合龍段D8。每安裝一節(jié)段，及時將該節(jié)段與上一節(jié)段焊接為整體，焊縫檢測合格后再進(jìn)行下一節(jié)段安裝。

3.2 鋼塔D0節(jié)段安裝

3.2.1鋼塔D0節(jié)段組成及拼裝

D0節(jié)段分為D0-1,D0-2兩個節(jié)段， D0-1節(jié)段與橋墩混凝土連接，D0-2節(jié)段與上部結(jié)構(gòu)焊接。D0-1,D0-2之間設(shè)置旋轉(zhuǎn)支座，通過銷軸連接，銷軸上安裝滑動軸承，鋼塔D0-2節(jié)段及上部結(jié)構(gòu)通過軸線旋轉(zhuǎn)。為了保證D0-1和D0-2聯(lián)接軸在豎轉(zhuǎn)時的同軸度，在預(yù)拼裝時，D0-1和D0-2旋轉(zhuǎn)軸按尺寸加工并裝配，拆散運抵現(xiàn)場前，旋轉(zhuǎn)軸再車掉2 mm，以利于現(xiàn)場豎轉(zhuǎn)時能夠克服同軸度誤差。

3.2.2D0-1節(jié)段安裝

D0-1節(jié)段與基座(鋼混凝土基座)采用高強螺栓連接。先在基座上安裝預(yù)埋部件，再澆筑基礎(chǔ)混凝土。為保證精軋螺紋鋼安裝尺寸精度，除在基座頂面布置定位板外，在距離基座頂板300 mm處增加一塊定位板。D0-1節(jié)段與基座連接時，先搭設(shè)臨時工作平臺，利用吊車吊裝D0-1段進(jìn)行定位，通過調(diào)整使D0-1底板與基礎(chǔ)頂面定位板對齊，確保D0-1預(yù)留孔位正對基座預(yù)埋螺栓，落位后再將高強螺栓逐一固定。D0-1節(jié)段固定后，再對拼接面進(jìn)行壓漿處理。

3.3 豎轉(zhuǎn)系統(tǒng)安裝

1)豎轉(zhuǎn)架組成。

豎轉(zhuǎn)架包括前拉索、前錨連接件、支撐架、支撐架支座、后錨連接件、后拉索。支撐架支座焊接在D0-2截段上，支撐架通過銷軸連接在鋼塔上，前拉索一端處于D5節(jié)段臨時拉錨點，另一端與前錨連接件前端連接，前錨連接件后端安裝在支撐架上端；其中后錨連接件一端也安裝在支撐架上端，一端再與后拉索連接。豎轉(zhuǎn)架結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示。

2)牽引系統(tǒng)安裝。

牽引系統(tǒng)安裝包括安裝千斤頂、穿束、鋼絞線預(yù)緊、系統(tǒng)空載調(diào)試四個主要步驟。

3.4 鋼塔轉(zhuǎn)體

3.4.1準(zhǔn)備工作

檢查牽引裝置的液壓與電路系統(tǒng)、控制及顯示系統(tǒng)、錨夾具、鋼絞線等是否正常。檢查豎轉(zhuǎn)架焊縫、卡板、連接銷軸、法蘭連接處螺栓緊固情況，檢查錨固設(shè)置是否牢固。將鋼塔與胎架的臨時連接及鋼塔上的無關(guān)荷載全部清除，確保豎轉(zhuǎn)時無拖掛和阻礙。

3.4.2試豎轉(zhuǎn)

為觀察整個豎轉(zhuǎn)系統(tǒng)的工作狀態(tài)，確保安全，在正式豎轉(zhuǎn)前進(jìn)行試豎轉(zhuǎn)。試豎轉(zhuǎn)采用手動控制，先使千斤頂回到起始位，再根據(jù)具體情況調(diào)整泵站限壓，使千斤頂按照20%,40%,60%,80%,100%逐級進(jìn)行加載，將鋼塔提升10 cm，停止加載，讓鋼塔靜置24 h，檢查結(jié)構(gòu)變形、焊縫質(zhì)量及豎轉(zhuǎn)設(shè)備是否正常。

3.4.3正式豎轉(zhuǎn)

試豎轉(zhuǎn)完成后即進(jìn)行正式豎轉(zhuǎn)，正式豎轉(zhuǎn)采用計算機自動控制。具體步驟及關(guān)鍵控制點如下：1)啟動液壓千斤頂，開始豎轉(zhuǎn)。2)豎轉(zhuǎn)時，重點關(guān)注同步控制誤差對構(gòu)件的影響、油壓最大值和最小值，并對節(jié)段梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)偏移進(jìn)行檢測，如有誤差，及時進(jìn)行調(diào)整。3)豎轉(zhuǎn)時，結(jié)構(gòu)負(fù)荷、結(jié)構(gòu)狀態(tài)及豎轉(zhuǎn)通道安排專人進(jìn)行檢查。4)鋼塔豎轉(zhuǎn)到位后，停機懸空，檢查所有夾持器是否夾緊，確保結(jié)構(gòu)安全。鋼塔豎轉(zhuǎn)至80°示意圖如圖4所示。

3.4.4體系轉(zhuǎn)換

豎轉(zhuǎn)完成后，立即將牽引系統(tǒng)千斤頂進(jìn)行機械鎖定，并將轉(zhuǎn)體接口(D0-1與D0-2節(jié)段)鎖定、焊接為整體，然后進(jìn)行斜拉索的安裝、張拉、檢測驗收，形成鋼塔、斜拉索、主橋鋼箱梁的平衡體系，最后拆除豎轉(zhuǎn)架及牽引設(shè)備，完成鋼塔的體系轉(zhuǎn)換。

4 結(jié)語

高新二路跨外環(huán)橋梁主塔采用豎轉(zhuǎn)法施工，避免了橋梁鋼塔的高空焊接作業(yè)，對焊縫的質(zhì)量更容易控制，增加了施工作業(yè)的安全性，降低了施工成本，施工效率大大提高。施工時，豎轉(zhuǎn)架與鋼塔組成穩(wěn)定的受力體系，整個過程安全可靠。該橋主塔的成功實施為傾斜獨塔斜拉橋的施工提供了借鑒，具有較高的推廣價值。