跨南水北調單索面斜拉橋掛籃后退拆除系統應用

李志華 王記濤

（1.河南省濟新高速公路有限公司，河南 鄭州 450000；2.河南金途科技集團股份有限公司，河南 鄭州 450000）

商丘至登高速公路鄭州段南水北調特大橋位于河南省新鄭市周莊村北側約500m處，與南水北調總干渠中心線呈130.12°斜交角。主橋跨越南水北調總干渠，全長551m，為143m+265m+143m跨徑組合的雙塔單索面預應力混凝土斜拉橋，上部箱梁采用整幅設計，并采用塔梁固結、墩梁分離、墩頂設支座的結構形式。主橋以8#、9#墩為主墩，兩墩分布于南水北調總干渠兩岸保護區外側，形成2個T構，每個T構各設30個對稱節段。2個邊跨各設置1個現澆段，中跨在南水北調總干渠正上方合龍。主梁采用單箱三室大懸臂變截面預應力混凝土連續箱梁，支點梁高8.5m，跨中梁高4.5m。索塔主體高度45m，布置在中央分隔帶上，與主梁固結。拉索為單索面，扇形布置，雙排布置在中央分隔帶上，布置范圍9#～28#梁段；在塔頂連續通過鞍座，兩側對稱錨于主梁。

主梁施工工藝：主橋0#塊和邊跨現澆段在臨時支架上立模現澆施工，1#～30#、1’#～30’#塊采用掛籃懸澆法施工，邊跨、中跨合龍段采用單側掛籃合龍。施工掛籃為三角形掛籃，主要由六大部分組成，分別為承重系統（三角形組合主桁梁）、行走系統、模板系統、懸吊系統、錨固系統、工作平臺。單套掛籃由4組三角形桁架組成，總重量約234t（含內外模板重量）。

一、單索面斜拉橋掛籃后退拆除系統應用研究過程

（一）存在問題

該特大橋跨南水北調總干渠施工，主橋中跨合龍時，掛籃處于總干渠正上方。南水北調總干渠為全封閉圍擋防護，施工過程中嚴禁污染干渠水體，導致干渠上方無拆除掛籃需要的操作場地和可利用設備，必須將掛籃退回移出南水北調干渠范圍之外拆除。

（二）問題分析

問題一：掛籃是全幅整體結構，主橋9#～28#梁段中央分隔帶分布的斜拉索，會阻擋掛籃整體遷移，若遷移必須先拆除掛籃整體結構，使之左右幅分離；問題二：掛籃行走要轉換模板懸吊，使掛籃完全脫離梁體、整體結構懸吊于掛籃上，并與掛籃同步行走；問題三：掛籃行走系統是單向的，遷移掛籃需要改造行走系統；問題四：掛籃行走狀態必須平穩、安全、快捷，項目工期緊，必須在短時間內完成掛籃拆除工作。

（三）解決方案

一是改造掛籃結構，采用輪式小車新行走系統并與掛籃融合為一體，新行走系統與梁體之間、軌道之間無約束，自主平放在梁體表面的鋼軌道上，建立自平衡體系結構；使掛籃在輔助牽拉作用下自由行走，達到既定拆除位置；二是采用新系統的掛籃解除與梁體之間的束縛，使之狀態平穩、行走安全，將掛籃遷移至干渠之外的8#、9#主墩附近，利用主墩塔吊及汽車吊配合拆除掛籃。

二、單索面斜拉橋掛籃后退拆除實施

（一）工藝流程

掛籃后退拆除工藝流程依次為施工準備、掛籃模板懸吊轉換、安裝新行走系統、新舊行走系統轉換、掛籃狀態轉換、掛籃左右幅分離、掛籃后退、掛籃拆除。

（二）掛籃后退拆除

1.施工準備

根據現場實際情況，單只掛籃施工配備2名管理人員、15名作業人員；25T汽車吊1輛、叉車1臺、4只10t手拉葫蘆（不包含掛籃懸吊手拉葫蘆）；加工完成的新行走系統、43#導軌及配套型鋼、噸包袋等物資。

2.掛籃模板懸吊系統轉換

掛籃行走需將掛籃模板系統脫離梁體，懸吊在掛籃上。首先，保留、加固掛籃底籃四角在前后橫梁、箱梁外側面的4根精軋螺紋鋼吊桿，并在這4根精軋螺紋鋼吊桿旁邊各布置1個20t手拉葫蘆，使用手拉葫蘆調整掛籃底籃高度；拆除其他阻擋掛籃行走的箱梁內和正前方吊桿、手拉葫蘆等懸吊、錨固系統。其次，使用手拉葫蘆將掛籃外側模落放到掛籃底籃上并固定。為確保安全，4個手拉葫蘆上下吊點必須牢固。

3.安裝掛籃新行走系統

轉換掛籃行走系統，采用輪式結構、43#鋼導軌的新行走系統。掛籃行走系統主要由輪組結構、行走梁及43#鋼軌組成。分別在左右幅掛籃距離箱梁邊線1.75m、中線3m處安裝新行走系統，廢除掛籃原行走系統。距離箱梁邊線1.75m、中線3m處鋪設軌道，調平后固定。在前后橫梁下、軌道上從下到上依次擺放輪組小車、分配梁并固定。

4.新舊行走系統轉換

首先，使用千斤頂頂升掛籃，拆除掛籃原軌道；然后，緩慢落下千斤頂，將掛籃整體落放在新行走系統行走梁上，使掛籃前、后橫梁與行走梁緊密接觸；最后，焊接牢固。

5.掛籃狀態轉換

因掛籃懸吊系統轉換后，掛籃模板系統懸吊重心靠前，前重后輕；同時，掛籃左右幅拆開后外重內輕，狀態失穩，因此掛籃改裝后需要施加配重，使掛籃達到自平衡狀態。根據驗算，需在掛籃主桁架第2組和第3組旁、三角桁架中柱后側分別放置17.84t配重，確保掛籃平衡。

6.掛籃左右幅分離

掛籃整體結構主桁架共4組，需要將掛籃主桁架第2組和第3組之間的聯結型鋼全部拆除，使掛籃左右幅分離。此時，掛籃桁架結構分為左右幅兩部分，掛籃模板底籃整體懸掛在左右幅掛籃的前后橫梁兩側，掛籃配重后，處于自由、自平衡狀態，此時只需將左右幅掛籃同步后退遷移至總干渠之外即可。

7.掛籃后退

掛籃后退為負載行走，應按照操作步驟進行。行走時，應確保左右幅掛籃均勻、同步進行，速度不能過快。需要注意，要根據行走情況適時降低掛籃模板高度，檢查底模板與梁體之間的安全距離，保證掛籃后退時無阻礙；要根據行走情況提前鋪設軌道，準確安裝，使用砂漿調平、道軌釘固定，道釘間距不大于50cm；使用4個10t手拉葫蘆牽引掛籃行走時，要嚴格控制行走速度，行走速度不能大于0.3m/min，并確保行走狀態掛籃安全；掛籃行走時應確保左右幅掛籃同步、同速行走，前后距離偏差不得大于10cm；掛籃后退工作應連續，確需長時間停工時，應對掛籃采用固定措施，確保掛籃安全；掛籃后退至既定位置后拆除（8#墩后退至2#～3#塊位置、9#墩后退至3#～4#塊位置）；不利天氣狀況下不得進行掛籃后退工作，在掛籃后退時，應避免掛籃大幅擺動；掛籃模板采用4根JL40精軋螺紋鋼懸吊，4個20t手拉葫蘆僅作為調整模板高度使用，不得獨立作為受力懸吊；在調整掛籃模板高度的同時，同步調整精軋螺紋鋼，不得直接拆除精軋螺紋鋼吊桿。

8.掛籃拆除

掛籃拆除時，首先使用手拉葫蘆將掛籃底模降落至地面；然后，使用塔吊和吊車拆除掛籃外側模板、底模板；最后，在橋面上將掛籃結構解體，清理出場。拆除流程依次為掛籃底模降落、外側模拆除、底模拆除、主桁架拆除、拆除軌道。拆除掛籃時應注意安全，防止掛籃構件傾倒或滑移傷人。

三、結語

本文研究成果應用在不改變現有預應力混凝土連續梁橋主要采用掛籃懸臂施工的基礎上和保證南水北調水質條件下，改裝主桁架結構、懸吊系統和行走系統，在保證安全的情況下盡可能提高施工效率，使掛籃退回到南水北調渠面以外拆除；施工過程中確保南水北調干渠中不掉落任何雜物和雜質，同時，降低掛籃長時間懸停安全風險，符合國家對跨南水北調橋梁施工相關要求。