異形索塔首節鋼錨箱精確定位施工技術

劉詠梅

(中鐵二十三局集團第三工程有限公司, 四川成都 610000)

斜拉索是斜拉橋的重要組成部分，安裝精度影響主梁的受力，斜拉索導管定位的精準度又直接影響斜拉索的安裝精度[1-2]，所以在斜拉橋施工中，斜拉索導管安裝精度至關重要。由于索導管的空間定位復雜性，索導管的空中定位困難、精度難以保證、耗時，如果索導管定位安裝出現問題，不滿足設計要求，將會造成較大的質量事故；另外，首節鋼錨箱安裝完成后即進行混凝土澆筑，首節鋼錨箱位置確定后，它與鋼錨箱預拼裝中已經建立起來的幾何線形保持一致，因而首節鋼錨箱安裝位置精度對整個上塔柱精度控制非常重要[3]。

1 項目概況

1.1 項目簡介

巴中恩陽“義陽大橋”全長655 m，橋面寬度33 m，雙向6車道，人行道寬度2.5 m，主橋為245 m的獨塔單索面斜拉橋，塔梁固結體系(圖1)。

圖1 義陽大橋總體布置

圖2 義陽大橋主塔構造(單位:mm)

索塔外輪廓由3個圓曲線和直線組合構成，最小曲線半徑100 m，最大曲線半徑520.3 m，索塔高130 m，橋面以上塔高82.1 m，橋面以下47.9 m，索塔兩柱在橋面以下“X”型交叉，塔整體為一個梯形斷面，通過對梯形斷面倒角來實現橋塔線條的變化(圖2)。

主塔采用混凝土和鋼錨箱復合結構，鋼錨箱段共計40.45 m一共19個節段，為廠內定制，整體吊裝施工，全橋鋼錨箱重量合計約352.65 t。索導管最長為首節鋼錨箱索導管，超出索塔混凝土澆筑節段。

1.2 技術標準

(1)道路等級：公路一級。

(2)設計速度：60 km/h。

(3)行車道數：雙向6車道。

(4)主橋寬度：全寬33 m。

(5)橋梁最大縱坡2 %，最大橫坡2 %，平曲線半徑1 500 m，不設超高。

(6)設計水位：按百年一遇洪水位控制。

(7)荷載等級：橋梁荷載 公路I級。

(8)設計年限：100 a。

(9)設計使用年限：100 a。

(10)設計安全等級：一級。

(11)工程所在區域地震動峰加速度值為0.05g，相應抗震設防烈度為Ⅵ度。

2 異形索塔首節鋼錨箱精確定位

鋼錨箱的安裝分首節鋼錨箱的安裝和節段螺栓連接安裝兩個部分進行[4]，鋼錨箱在廠內集中加工，運至施工現場進行整體吊裝，高程和平面位置的精確定位是首節鋼錨箱安裝的重點控制項。采取在首節鋼錨箱下設安裝型鋼基座，在基座上設置水平和豎向調節用的千斤頂，便于鋼錨箱平面位置和高程上的精確定位。由于首節鋼錨箱索導管較長，安裝時精度控制要求高，采取增加預埋φ426 mm鋼管作為預埋件，待首節鋼錨箱安裝完后再進行索道管安裝。

2.1 增設鋼錨箱段勁性骨架

根據索塔節段劃分圖，1#鋼錨箱位于19#索塔混凝土澆筑節段，在18節段就需進行導管的安裝，索塔勁性骨架設計圖紙到鋼錨箱底面就終止了，鋼錨箱節段無勁性骨架，在進行鋼錨箱索導管安裝時沒有固定的附著體，從避讓開精軋螺紋鋼位置增加鋼錨箱段勁性骨架(圖3)。

圖3 勁性骨架平面、立面

2.2 增設索導管預埋管道

考慮到1#鋼錨箱索導管較長，且不能和鋼錨箱同時進行安裝，索導管定位和加固難度較大，防止在澆筑混凝土時發生變位，確保索導管的安裝精度，采取增設φ426 mm預埋管。在完成勁性骨架安裝后進行索導管的預埋管道安裝，固定在新增的勁性骨架上，在進行測量定位時不少于連續3次測量，當所有復測結果滿足設計要求后，進行索導管預埋管的焊接固定(圖4)。在完成鋼錨箱和索導管安裝后，對預埋管和索導管間的空間用灌漿料進行灌注填充，預埋管道和灌漿應符合JTGT/3650-2020《公路橋涵施工技術規范》[5]中7.4.2和7.9相關要求。

圖4 φ426 mm預埋管安裝

2.3 首節鋼錨箱鋼支架基座

鋼錨箱軸線、中心線與塔柱截面軸線、線路中線重疊。由于成橋后，中下索塔會產生一定的壓縮量，所以在首節鋼錨箱安裝時要進行壓縮高程補償，另外，也要對預期的沉降量和施工階段的鋼錨箱壓縮量進行考慮。 同時，受溫度和風等因素影響，塔柱平面和高程始終處于變化狀態。

首節鋼錨箱精度控制為軸線偏位5 mm；橫橋向兩個鋼支架之間中心距離為2.0 m，相對高差必須滿足1/6000×2000=0.3 mm，順橋向兩個鋼支架之間中心距離為7.88 m，相對高差必須滿足1/3000×7880=2.6 mm(即兩支架頂面的安裝誤差為±1.3 mm)。

2.3.1 修正鋼錨箱底座安裝標高

鋼錨箱中心線與上塔柱中心線重疊，鋼錨箱安裝高程考慮了如下修正值：

補償中下塔柱成橋時產生的壓縮量；在首節鋼錨箱安裝時采用的超高值；補償鋼錨箱到成橋時的超長值；預期的沉降量；施工階段的預期鋼錨箱壓縮量[6-7]。

2.3.2 連續監測確定塔柱中心位置

根據鋼錨箱安裝高程，在索塔適當高程處設置追蹤棱鏡,對索塔軸線、高程進行連續變形觀測，得到索塔的日照溫差影響值，確定索塔穩定狀態的時段(一般是晚上22∶00至次日凌晨02∶00)，據此確定的測量時段(同時在5級風以下測量)，對鋼錨箱控制點進行精準測量。利用全站儀夜間22∶00～2∶00對平面位置和高程進行復核，平面位置和高程合格后，方可進行錨箱四周區域進行定位和支撐焊接；不合格則重新進行調節(連續兩晚對數據進行閉合測量),測量控制點布置詳見圖5。

圖5 鋼錨箱頂面控制點

2.3.3 定位鋼支座安裝

在第18節塔柱頂面進行定位鋼支座立柱平面位置預埋，然后進行余下鋼筋綁扎和節段混凝土澆筑(澆筑標高至+428.201 m，保證有足夠空間進行鋼錨箱高程的調整)。鋼支座立柱總長88 cm，埋入混凝土50 cm作為錨固長度，剩余38 cm外露與承重梁焊接成為整體(支座頂面比設計鋼錨箱底部標高低2 cm，以便高程的調整)；經水準儀測量使其在橫橋向兩點間的安裝誤差為±0.3 mm，順橋向兩點間的安裝誤差為±1.3 mm。

在承重架上焊接8個限位裝置、安裝8個水平方向的QD32千斤頂，同時在支架處混凝土頂面安裝4個高程調節方向的千斤頂(圖6)。

圖6 鋼錨箱基座安裝

2.4 首節鋼錨箱吊裝

2.4.1 鋼錨箱吊裝布置

吊點位置距安裝面高度約81 m，距橋面高約33 m，起吊點位置距塔吊中心距離約9 m，塔頂安裝位置距塔吊中心距離約10 m。

2.4.2 鋼錨箱吊裝定位

(1)鋼錨箱放置在支撐架上基本保證塔柱縱橫軸線與錨箱縱橫軸線對齊，依據提前測量的縱橫中心放線位置及錨箱平面縱橫中線采用千斤頂對錨箱的平面位置進行調節，平面位置調整完成后進行下道工序。

(2)根據已知轉點A1高程采用水準儀及千斤頂、斜角鐵對錨箱高程位置進行調節(絕對高程偏差不大于10 mm)，鋼錨箱四角高差控制在1 mm內(橫向相對平整度誤差控制在0.3 mm內，順橋向相對平整度控制在1.3 mm內)，數據合格后進行下一步。

(3)利用全站儀夜間11∶00-4∶00對平面位置和高程進行復核，平面位置和高程合格后，方可進行錨箱四周區域進行定位和支撐焊接，不合格則重新進行調節(連續兩晚對數據進行閉合測量)。

(4)用型鋼在錨箱箱體吊耳上與主塔勁性骨架、主筋焊接支撐件，對錨箱平面位置和高程位置進行焊接加固防止混凝土澆筑振搗時位置發生偏移。

(5)定位安裝完成后對錨索管與錨箱端進行焊接，并打磨焊縫、涂裝，進行鋼筋捆扎和混凝土澆筑。

3 結束語

四川省巴中市恩陽區義陽大橋工程，為異形單塔單索面斜拉橋，首節鋼錨箱較重、斜拉索導管長，斜拉索導管長度以遠遠超出主塔1個混凝土澆筑節段高度，采取增設勁性骨架和分段增加預埋管道進行施工，保證安裝時間，便于測量。比普通的安裝方法減少2 d時間，導管安裝質量得到保證。

項目1#鋼錨箱采用預埋鋼支座方式進行定位，實踐證明其方法可行，鋼錨箱安裝好后進行實測，軸線方向偏差均在2 mm內，平整度在1 mm內。在完成2～4#鋼錨箱安裝后對第4#鋼錨箱平面位置和高程進行了驗收測量，其平面位置和平整度均在規范要求內。另外，在校正過程中，能更好地、更快地完成校正，大大減小安裝時間，比直接在混凝土上安裝大約節約3 d時間。