（108+80）m獨塔雙索面斜拉橋施工關鍵技術

摘 ?要：文章以永康南溪大橋（108+80）m獨塔雙索面斜拉橋施工為例，結合工程實際，從施工順序與方法、鋼箱梁、索塔、斜拉索張拉施工關鍵技術等方面做了詳細介紹，同時貫穿介紹了每個關鍵部位施工時監控測量要點與方法，并針對性的提出了施工注意要點，通過工程實踐證明，文章所介紹的關鍵技術在同類型斜拉橋施工中具有參考價值。

關鍵詞：不等跨;特殊孔跨;組合體系;關鍵技術

1 工程概況

1.1 橋梁設計概況

永康南溪大橋主線橋全長267m，全寬40m，主橋為（108+80）m獨塔雙索面鋼箱梁斜拉橋，主橋采用鋼結構，半漂浮結構體系，橋面西側縱坡3.3%，東側縱坡-1.4%，處于半徑3200m的豎曲線上。

橋塔整體造型為倒“Y”型，拉索區上塔柱結構斷面為箱型空心斷面，外形尺寸為3.0x4.0m，下塔柱結構斷面為矩形實心斷面，輔柱尺寸為2.5x4.0m。承臺以上塔高69m，橋面以上塔高約57m。

主梁采用正交異型板流線形扁平鋼箱梁，梁高3.0m（箱內尺寸），全寬40m（含風嘴）;頂板厚16mm，兩側2.5m范圍加厚到20mm，頂板U形加勁肋厚8mm;底板在索塔處厚度20mm，邊墩及索塔過渡區16mm，其他區域12mm，底板U形加勁肋厚6mm。

本橋采用環氧噴涂平行鋼絲斜拉索，標準強度1670MPa，錨具采用冷鑄錨。斜拉索在塔上索距3.5m，梁上間距12m、8m;縱向共布置16對斜拉索，最大斜拉索長度約108m，斜拉索錨固端設置在橋塔內，張拉端設置在鋼箱梁腹板錨箱內，全橋概貌如圖1所示。

1.2 氣象條件

本區屬亞熱帶季風氣候，四季分明，雨量充沛，降水主要集中在2～9月，7月中旬至9月受太平洋副熱帶高壓控制，盛行雷陣雨，受臺風影響，形成大面積降水，且強度較大，歷時短，造成更大洪峰。

降水主要成因是鋒面雨、臺風雨、地形雨和對流雨，多年平均降雨量為1503mm，7～9月以臺風、暴雨和雷雨形成歷時短、面積小的大暴雨。

2 施工順序與方法

2.1 施工順序

橋梁總體施工順序為：橋梁基礎→墩、臺身→鋼箱梁施工→主塔（含輔柱）→斜拉索安裝、張拉→橋面系施工。

2.2 施工方法

橋梁下部結構均為常規施工方法，不再贅述。

橋梁鋼箱梁采用工廠加工制造，汽車運輸至施工現場，采用“分節段支架同步施工”，焊接成整體的施工方法。

橋塔采用搭設外部支撐腳手架、定型模板、泵送混凝土，翻模法施工。

斜拉索采用軟牽引與多種機械設備相結合的方法完成斜拉索安裝，兩次張拉方案完成全橋調索工作。

橋梁線形控制貫穿于施工全過程，為特殊孔跨組合體系橋梁關鍵技術之一。

3 鋼箱梁施工技術

3.1 鋼箱梁加工

根據總體計劃安排，進行鋼箱梁鋼板的進料、下料、預處理、預制、工廠防腐處理等，鋼結構加工為專業作業，在此不再贅述。

3.2 鋼箱梁安裝

主橋為鋼結構，具有結構復雜、節段尺寸較大，施工干擾多等建設難題[1]。本橋鋼箱梁分成108段進行吊裝，最重節段重約62t。具體安裝方案為：在河中設置臨時支撐，其上搭設貝雷梁，采用JQG130t-55架橋機按照從中心線向兩側架設。

主要施工過程為：

第1步：設置混凝土結構臨時支墩。

第2步，搭設貝雷梁。

第3步，安裝架橋機準備開始架設。

第4步：按照橫向從中心向兩側架設的順序安裝第一節段，節塊劃分如圖2所示。

第5步：安裝完成第一節段后，架梁機前移，按照第4步順序，完成第二節段安裝。

第6步：重復以上步驟完成所有梁段安裝，如圖3所示。

3.3 鋼箱梁線型控制

主橋支撐形式采用底部為混凝土條形基礎+錐形立柱+滿鋪貝雷架結構形式。

在全橋支架的兩側，分別設置3個測量水準點，將分節節段橫基線、橋梁中心線放樣到支架體系上，根據計算數據使用全站儀將每節節段縱基線放樣到支架工字鋼上。

在貝雷支架上需預先設置對接調整裝置，即在對應的每段梁段隔板位置均設置有雙拼工字鋼，根據每節箱梁寬度，設置3道支撐牙板，同時在牙板考慮縱、橫向預拱度，通過調整每塊牙板高程來控制各段箱梁的線形。目標要求是成橋變形穩定后，主梁的標高符合圖紙標高要求。因此，施工難度較大[2]。

4 主塔施工技術

根據塔柱施工總體考慮，將整個橋塔劃分成19個施工節段，如圖4所示。

4.1 塔柱施工作業支架設計

施工作業支架采用φ48mm×3.5mm普通鋼管搭設，外側順著輔柱外形往上，其它三面豎直往上搭設，支架寬度1.2m，步距1.8m，底部不大于2.0m，施工操作層滿鋪竹笆四角綁扎固定，外側設置兩道扶手欄桿（高度分別為1.0m和0.4m）。由于輔柱為向內傾的斜柱，故底部腳手架平面尺寸較大，往上逐漸收縮，至上塔柱錨固區處成為標準截面。

支架搭設時與塔柱間留有一定的距離，以便模板施工，待一節塔柱施工完畢，模板往上翻升后，將支架里側水平桿移位，夾緊塔柱，以確保支架整體的穩定性。

4.2 輔柱實心段施工

輔柱施工時在塔柱四周采用型鋼拼裝成桁架式支架，作為模板支立的依據。輔柱的穩定性對于塔柱整體的施工質量起著關鍵性作用[3]。

輔柱內側支架采用型鋼拼裝成梯形桁架，桁架總高度12.1m，桁架頂寬1.0m，內側斜率與塔柱外側斜率相同，小型桁架側斜率為3：10，桁架順橋向布置5片，每片間距100cm，總長度4.0m，桁架上下弦桿采用雙拼22#槽鋼，腹桿與斜桿采用小型鋼。

輔柱外側支架采用雙拼22#槽鋼構成懸臂梁，斜率與塔柱內側斜率相同，垂直高度12.1m，順橋向同樣布置5組，每組間距100cm，總長度4.0m。

支架順橋向，以型鋼連接成一個整體，桁架片在地面加工制造，然后起吊安裝。

4.3 塔柱變截面處施工

變截面處（A4～A11塊）承重由已澆筑混凝土承重，無需另設承重支架，模板采用標準模與異形模結合的形式，以滿足變截面的需要。

4.4 塔柱及勁性骨架施工

4.4.1 塔柱施工

上塔柱（標高+126.3m以上）直到上塔柱（標高+148m）采用工廠預制裝配式大型鋼模板翻升施工，中塔柱施工高度21.7m，分6次施工，第一節塔柱施工豎直高度為3.45m～4.3m不等。

上塔柱標準段模板共配置四節，每節高度為1.5 m，平面尺寸與塔柱外形相同。下塔柱為異形段，單獨配置模板，塔柱模板安裝時上下接縫與塔柱垂直。

中塔柱底節模板的固定則依靠已施工完成中塔柱上的型鋼勁性骨架及預埋件，其上模板的固定與提升則完全依附于勁性骨架進行。

4.4.2 勁性骨架施工

勁性骨架在施工現場地面上加工制成標準節桁架，然后用塔吊安裝，勁性骨架安裝時要求先粗安放、再精定位，先控制四角部骨架位置、斜率、幾何尺寸和標高，以確保安裝位置的準確。

4.5 塔柱幾何尺寸測量控制

索塔施工首先進行勁性骨架定位，然后進行塔柱鋼筋主筋邊框架線放樣，最后進行塔柱截面軸線點特征輪廓點模板檢查定位，其幾何測量以全站儀三維坐標法為主，輔以GPS衛星定位測量方法校核。

根據實測索塔特征輪廓點及軸線點高程，計算相應高程處該點設計三維坐標。同時對幾何測量點位采用鋼尺丈量，邊長檢核，塔柱表面檢查采用檢定鋼尺直接丈量。

⑴下塔柱外型幾何測量

根據施工監控計算，下塔柱因風、溫度等引起的索塔變形小于5mm，故下塔柱幾何測量采用三維坐標法，不需要進行索塔溫度、風力等變形修正。

⑵中、上塔柱外型幾何測量

根據施工監控計算，中、上塔柱因風、溫度等引起的索塔變形大于5mm，中塔柱以上采用觀測索塔上布置的監測棱鏡（整體線形修正）和拉索套管安裝的追蹤棱鏡方法進行索塔溫差，風等引起的變形實時修正，從而實現索塔全天候精確幾何測量控制。

5 平行鋼絲拉索施工關鍵技術

在鋼箱梁安裝到位之后，開始進行斜拉索的施工，即“先梁后索”的工藝;斜拉索安裝采用“先塔端后梁端，先近端后遠端”的安裝順序;梁上為張拉端，塔上為固定端;根據設計和監控單位提供張拉力、鋼箱梁線形等指標進行斜拉索的張拉，采用對稱張拉;斜拉索張拉過程中，監控單位同時監控張拉索力、鋼箱梁線形、鋼箱梁應力、塔柱偏位等，指導斜拉索的施工;張拉索力、鋼箱梁線形等滿足設計規范要求。

5.1 斜拉索塔端安裝

斜拉索塔端安裝采用索夾配合塔吊提升的方式，由于該過程中不使用張拉桿連接，成功解決了以往常規的塔端斜拉索安裝方法因張拉桿易斷裂而發生斜拉索墜落的難題[4]。

塔端安裝具體分為以下三個步驟：

第1步：塔端錨頭索夾安裝。在距離錨頭變徑位置約5m處安裝索夾，如下圖所示：

第2步：塔吊起吊斜拉索，下圖5所示：

第3步：塔端錨頭利用卷揚機牽引至錨墊板銷孔處，麻繩輔助牽引錨頭至耳板銷孔處，并在塔壁三角撐處掛設手拉葫蘆，在叉耳位置設置環形螺絲配合手拉葫蘆，利用其輔助塔吊提升塔端錨頭（叉耳）穿入耳板銷孔位置，同時塔吊不松鉤，手拉葫蘆配合調好位置。

第4步：利用手拉葫蘆配合錘子擊打安裝銷軸，在銷軸上墊軟質物品，防止擊打損壞其防腐涂層，并在塔端操作平臺上拉設麻繩錨頭作為臨時固定。

5.2 斜拉索梁端安裝

梁面上利用滑車組將斜拉索梁端錨頭牽引至錨孔較近處，安裝軟牽引設施，穿入錨孔后通過設置在梁上的千斤頂張拉使斜拉索錨頭穿出錨墊板，然后擰緊錨固螺母，完成斜拉索的掛設。

最后進行張拉設備的安裝，張拉設備包括：變徑螺母、張拉桿、錨頭螺母、墊圈、撐腳、600t液壓千斤頂、壓力傳感器、張拉桿螺母等。

為滿足斜拉索梁段掛設的施工要求，投入斜拉索梁端掛設的設備和設施有：梁底操作平臺、橋面卷揚機牽引系統、橋面導向輪、吊車。

此方式與常規的梁端安裝方式相比，不需在懸臂梁端設置大型施工吊架，避免了吊架對懸臂梁前端線形影響大、施工監控難度大、操作效率低、安全性差的缺陷[5-6]。

5.3 斜拉索張拉

斜拉索采用鋼箱梁上同步對稱進行張拉，張拉操作步驟：千斤頂及油表標定→千斤頂安裝→安裝工具錨→分級張拉，測量伸長量→控制張拉到指定張拉力→索力測量校核以及線形高程觀測→補償張拉→錨固斜拉索。

兩階段張拉方案的目的是張拉工程中結構不出現超限應力、變形現象，且張拉反復次數最小，最終張拉力滿足設計文件的設計索力要求[7-8]。

5.4 線形監控

⑴在實際施工過程中，由于施工偏差、風荷載、溫度變化等因素的影響，使斜拉橋的各索的實際索力值、橋面標高同設計計算值有一定的偏差，因而應結合監控索力與橋面標高等參數對張拉后的斜拉索進行索力調整，使索力與橋面線形同時滿足設計要求。

⑵在塔、墩、主梁的主要控制斷面埋設布置鋼弦式應變傳感器應力測試元件，監測應力變化，為橋梁安全施工提供預警。

⑶結構幾何監測是施工監控中重要的反饋指標之一，包括主梁高程、主梁軸線、索塔偏位、基礎沉降等監測內容。

6 注意事項

⑴斜拉橋技術較為復雜，施工過程需全過程計算機監控，以驗證設計目標與參數，并使斜拉橋在成橋狀態的線形、受力與設計目標一致。

⑵鋼箱梁對接調整裝置，可以保證鋼箱拼接工作的順利進行;拼接的精度應滿足相應施工技術規范的要求。

⑶鋼箱梁所有焊縫應在全長范圍內進行外觀檢查，焊縫不應有裂紋、未熔合、焊瘤、夾渣、未填滿及漏焊等缺陷。

⑷在每個施工階段，都應該進行梁體變形監測，以保證整體安全[9]。

⑸嚴格按設計和監控要求的各索的匹配張拉順序和索力大小張拉，張拉時對塔柱頂的順橋向偏位進行連續觀測，若塔頂偏位超過設計誤差范圍，則需要對索力進行適當調整，以保證塔的受力。

7 結束語

文章以永康南溪大橋項目為例，在鋼箱梁分節段安裝精確定位過程中，通過對應梁段隔板位置設置與設計線形相擬合的線形牙板，成功地解決了鋼橋面線形問題;輔柱通過設置了主動斜撐，有效改變了塔柱的受力狀態，從而保證了下塔柱合攏前的結構安全;斜拉索利用鋼絞線作為牽引體，解決了現場掛索施工的可操作性，監控難度大的問題，同時也提高了施工安全性。

參考文獻

[1]石潤民，劉豪.斜拉橋主塔施工技術探討[J].交通世界，2015（4）;118-119.

[2]張敏，雷棟，張金福.舟岱跨海大橋鋼箱梁支架設計與施工[J].施工技術，2020，49（15）;38-40，60.

[3]劉昀，顏東煌，涂亞光.大跨度斜拉橋橋塔下橫梁安全施工方案研究[J].中外公路，2014（5）;105-109.

[4]宴國泰，胡先朋，鄭波.平行鋼絲斜拉索施工牽引方法研究[J].交通科技，2018（5）;82-84，93.

[5]苑仁安，秦順全.無應力狀態法在鋼絞線斜拉索施工中的應用[J].橋梁建設，2012（3）;75-79.

[6]董云鵬，雙塔鋼箱桁梁斜拉橋斜拉索安裝關鍵技術[J].鐵道工程學報，2019，36（5）;37-40，89.

[7]李成全，孫文會.平行鋼絞線斜拉索梁同步施工與監控[J].交通科技，2006（1）：21-24.

[8]范立礎，橋梁工程（上下冊）[M].北京：人民交通出版社，2001.

[9]胡廣瑞.大型公路鋼箱梁整體拼裝制造線形和尺寸的控制[J].鋼結構，2006（5）：74-75，85.

作者簡介：

王永慧（1983.01），男，工程師，主要從事建設工程項目施工技術管理工作。