怒江特大橋纜索人行施工便橋設(shè)計(jì)與施工技術(shù)

林珊，張平，李育文，李光正，黃美懿

(云南省鐵路集團(tuán)有限公司，昆明 650118)

1 引言

施甸至勐簡(jiǎn)高速公路施甸至鏈子橋段舊城至勐糯支線怒江特大橋全長(zhǎng)691 m，橋跨布置為100 m+180 m+180 m+100 m連續(xù)剛構(gòu)+3×41 m預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支轉(zhuǎn)連續(xù)T形梁橋，主墩高約135 m。主橋橫跨怒江峽谷，山體陡峭，勐糯岸山體坡度為30°～50°、舊城岸山體坡度為20°～40°。怒江河谷常年流水，旱季水深8 m左右，雨季時(shí)因流域逛、匯流面積大，水勢(shì)湍急，最大水深超過(guò)20 m。由于大橋跨越怒江陡峭河谷，其大、小里程側(cè)均與隧道連接，沒(méi)有施工場(chǎng)地可供建設(shè)混凝土拌和站、鋼筋加工場(chǎng)和施工駐地等設(shè)施，規(guī)劃的場(chǎng)地只能在路線2#主墩左側(cè)、怒江下游方向的岸邊，從怒江特大橋2#主墩至3#主墩如果繞道通行需35 km左右的山路，耗時(shí)超3 h，交通運(yùn)輸極為不便。目前，國(guó)內(nèi)纜索橋的設(shè)計(jì)用途基本用于人員通行，如楊虎根、牟嚴(yán)松[1]研究了新型人行索道橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算方法，袁賓、李輝[2]對(duì)中國(guó)西南山區(qū)人行索道橋設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究探討，段然[3]等對(duì)山區(qū)大跨度柔性吊橋設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討，對(duì)于兼顧人員及混凝土運(yùn)輸用途的纜索便橋的設(shè)計(jì)及施工研究較少，本方案采用的在纜索人行施工便橋方案可為山區(qū)同類工程項(xiàng)目建設(shè)提供參考。

2 施工便橋方案比選

項(xiàng)目施工規(guī)劃設(shè)計(jì)過(guò)程中考慮有以下方案。

方案一：在2#墩處建設(shè)場(chǎng)站、通過(guò)便道經(jīng)既有橋梁轉(zhuǎn)運(yùn)至對(duì)岸，該方案單趟運(yùn)輸用時(shí)超過(guò)3.5 h，時(shí)常堵車，混凝土質(zhì)量無(wú)法保證，施工效率過(guò)低。

方案二：兩岸分別單獨(dú)設(shè)置拌和站、加工場(chǎng)、駐地的方案，該方案山體陡峭、建設(shè)成本高、無(wú)合適建設(shè)場(chǎng)地、場(chǎng)地地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)大。

方案三：在2#墩處建設(shè)場(chǎng)站，通過(guò)鋼管-貝雷棧橋，用施工車輛運(yùn)輸至對(duì)岸的方案，該方案鋼管樁高度過(guò)高，河谷孤石導(dǎo)致鋼管樁難以插打，同時(shí)水流湍急，便橋的穩(wěn)定性及安全難以保證。

方案四：在2#墩處建設(shè)場(chǎng)站，在車行纜索便橋上用車輛進(jìn)行運(yùn)輸?shù)姆桨福摲桨纲M(fèi)用高，河谷局部氣流影響纜索安全和穩(wěn)定，風(fēng)險(xiǎn)較高，定期安全檢查及養(yǎng)護(hù)等費(fèi)用也較高。

方案五：在2#墩處建設(shè)場(chǎng)站，在人行纜索便橋鋪設(shè)2條混凝土輸送泵管，對(duì)岸設(shè)置小型加工場(chǎng)的方案，該方案適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)陡峭地勢(shì)、混凝土輸送泵在纜索便橋上輸送混凝土，較好地解決了相關(guān)問(wèn)題，經(jīng)濟(jì)合理。

3 纜索人行施工便橋設(shè)計(jì)

3.1 總體設(shè)計(jì)

怒江特大橋纜索人行施工便橋設(shè)置在怒江特大橋2#主墩與3#主墩之間，位于怒江下游方向約70 m位置，跨徑為188 m，跨中矢高為5.22 m，矢跨比為f/l=1/36。承重索及纜風(fēng)繩、扶手繩均采用鋼絲繩制作而成，承重索上設(shè)置木跳板作為橋面板，橋面寬2.5 m。怒江兩岸分別設(shè)置重力式地錨，為防止混凝土泵送過(guò)程中因甭管下坡而出現(xiàn)水泥漿與骨料分離導(dǎo)致的堵管現(xiàn)象，3#主墩岸的地錨高程比2#主墩岸的地錨高程高出18.5 m。扶手繩上設(shè)置有立桿、立桿間距為3 m，立桿上設(shè)置浸塑金屬安全防護(hù)網(wǎng)，抗風(fēng)系統(tǒng)由抗風(fēng)主纜及抗風(fēng)拉索構(gòu)成，成空間網(wǎng)面構(gòu)造。大橋兩岸設(shè)置大門進(jìn)行安全管控。纜索人行施工便橋的總體構(gòu)造見(jiàn)圖1。

圖1 纜索人行施工便橋總體構(gòu)造圖

3.2 承重索及扶手繩

承重索采用φ36mm鋼芯鋼絲繩（6×37s+IWR），全橋采用9根鋼絲繩，其橫向間距為：200 mm+300 mm+6×250 mm+300 mm+200 m=2 500 mm，通過(guò)雙拼L100 mm×10 mm定位角鋼橫梁（間距9 m）、單根L100 mm×10 mm定位角鋼橫梁（間距3 m）進(jìn)行定位。

扶手繩采用欄桿立柱進(jìn)行定位，欄桿柱順橋向間距為3 m，欄桿立柱采用φ48 mm×3.5 mm鋼管，欄桿扶手為φ24 mm鋼鋼絲繩（6×37s+FC-160），便橋橫橋向左、右側(cè)各設(shè)置2根，豎向間距為75 cm。纜索人行便橋斷面構(gòu)造見(jiàn)圖2。

圖2 纜索人行便橋斷面構(gòu)造圖

3.3 地錨

纜索施工便橋地錨采用重力式錨錠+錨桿的結(jié)構(gòu)形式。兩岸錨錠尺寸均為5 m×7.5 m×4 m（寬×長(zhǎng)×高），采用C25混凝土澆筑。地錨基坑成型后，坑底采用60根直徑φ25 mm螺紋鋼作為錨筋，錨坑尾部采用50根直徑φ25 mm螺紋鋼作為錨筋。錨筋錨入地層長(zhǎng)度不小于3 m，深入錨錠的長(zhǎng)度為1.5 m，采用M30水泥砂漿進(jìn)行錨固。施工時(shí)預(yù)埋地錨拉桿在錨錠內(nèi)，并用直徑φ32 mm螺紋鋼進(jìn)行卡位受力、豎向固定。每根地錨拉桿預(yù)埋完畢后，應(yīng)露出錨錠外30 cm，以方便后期承重索的連接。錨錠縱、橫向均設(shè)置直徑φ16 mm鋼筋，間距250 m，后排采用3排鋼筋加強(qiáng)。地錨主要承受承重繩和扶手繩索拉力，通過(guò)埋入地錨的鋼筋籠實(shí)現(xiàn)拉力傳遞。錨錠構(gòu)造圖見(jiàn)圖3。

圖3 地錨構(gòu)造圖

3.4 橋面板

承重索上設(shè)置單根L100×10 mm定位角鋼橫梁進(jìn)行定位，其順橋向間距為3 m；雙拼L100×10 mm定位角鋼橫梁進(jìn)行定位及纜風(fēng)繩的固定，其間距為9 m。橋面板采用4 cm厚木跳板，單塊木跳板長(zhǎng)度為2.5 m，寬度為30 cm。橋面板采用6 mm鋼板及螺栓進(jìn)行固定。橋面板及定位橫梁構(gòu)造詳見(jiàn)圖2。

3.5 抗風(fēng)系統(tǒng)

抗風(fēng)系統(tǒng)包括抗風(fēng)主纜和抗風(fēng)拉索兩部分組成，成空間網(wǎng)狀構(gòu)造。抗風(fēng)主索采用4根直徑φ36 mm鋼芯鋼繩（6×37s+IWR），全橋采用兩根,便橋左右兩側(cè)分別設(shè)置一根。每根主索兩端分別采用一個(gè)2 m×2 m×2 m的C25混凝土抗風(fēng)地錨，抗風(fēng)地錨底部設(shè)置9根直徑φ25 mm螺紋鋼作為錨筋，錨固深度為3 m，深入錨錠長(zhǎng)度為1.5 m。抗風(fēng)拉索采用φ24 mm麻芯鋼繩（6×37s+FC-160）對(duì)橋面雙拼L100 mm×10 mm角鋼橫梁及抗風(fēng)主纜進(jìn)行交叉連接，其順橋向間距為9 m。

4 纜索人行施工便橋施工

纜索人行施工便橋的施工主要分為：施工放樣→地錨施工→牽引索架設(shè)→承重索架設(shè)→定位橫梁及橋面板鋪設(shè)→扶手繩架設(shè)→抗風(fēng)系統(tǒng)架設(shè)→防護(hù)網(wǎng)鋪設(shè)。

4.1 地錨施工

4.1.1 基坑開(kāi)挖

基坑開(kāi)挖采用挖掘機(jī)進(jìn)行，開(kāi)挖時(shí)需特別注意開(kāi)挖的深度。在接近基底約30 cm時(shí)，改用人工進(jìn)行開(kāi)挖，以避免擾動(dòng)基坑土體，進(jìn)而降低地錨的承載力。基底承載力要求不低于400 kPa，基底抗滑摩擦系數(shù)不小于0.35。基坑開(kāi)挖完畢后對(duì)地錨中線和邊線進(jìn)行放線，作為鋼筋和模板的定位依據(jù)。

4.1.2 錨桿及鋼筋、預(yù)埋件安裝

錨桿采用φ25 mm鋼筋進(jìn)行制作，長(zhǎng)度為4.5 m，錨固段長(zhǎng)度為3 m，伸入地錨的長(zhǎng)度為1.5 m。錨桿施工時(shí)首先使用手風(fēng)鉆鉆機(jī)在基坑底部及尾部按照設(shè)計(jì)圖紙位置鉆孔，錨孔深度為3 m，待錨孔鉆造完成后，將錨桿放入孔中，注入M30水泥砂漿。錨桿施工完畢后按照設(shè)計(jì)位置進(jìn)行鋼筋及預(yù)埋件的安裝作業(yè)。

4.1.3 混凝土澆筑

混凝土由拌和站集中攪拌，用混凝土攪拌車運(yùn)送到現(xiàn)場(chǎng)，通過(guò)溜槽入模，混凝土采用分層澆筑，層高30 cm左右，用插入式振搗棒振搗。混凝土施工按照大體積混凝土施工要求進(jìn)行冷卻管設(shè)置，以確保混凝土施工質(zhì)量。

4.2 牽引索架設(shè)

牽引索采用直徑φ24 mm鋼絲繩制作，過(guò)江采用在江底對(duì)接的方式，牽引索先從兩岸主墩位置單根下放到河底，然后人工下到河底，利用“U形繩卡”將兩岸的鋼絲繩進(jìn)行連接。在兩岸地錨上利用5 t卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引將河底拽拉起牽引索，然后由一岸將鋼絲繩端頭收回到卷?yè)P(yáng)機(jī)滾筒內(nèi)，至此完成往復(fù)式牽引系統(tǒng)。

4.3 承重索架設(shè)

承重索采用應(yīng)力下料的方法，承重索架設(shè)前應(yīng)經(jīng)試驗(yàn)測(cè)出鋼索彈性模量，嚴(yán)格控制主索下料長(zhǎng)度及設(shè)計(jì)尺寸的精度，以確保安裝設(shè)計(jì)控制的精度要求。承重索采用單根安裝方式，先在一岸將承重索繩頭捆綁到牽引索上，利用牽引索將承重索帶過(guò)江到對(duì)岸。再逐根通過(guò)手拉葫蘆收、放繩的方式將承重索的線形及初張力調(diào)整到位并進(jìn)行錨固，每個(gè)錨固點(diǎn)繩卡數(shù)量不少于5個(gè)。

4.4 定位橫梁及橋面板鋪設(shè)

定位橫梁及橋面板在承重索架設(shè)完成后進(jìn)行，從兩岸向跨中鋪設(shè)。每鋪設(shè)3 m安裝一道L100 mm×10 mm角鋼定位橫梁，每隔9 m安裝一道雙拼L100 mm×10 mm角鋼定位橫梁，用于后期纜風(fēng)繩的安裝，橫梁及橋面板通過(guò)6 mm鋼板壓板及螺栓與承重索進(jìn)行固定。

4.5 扶手繩及防護(hù)網(wǎng)架設(shè)

扶手繩及防護(hù)網(wǎng)在橋面板鋪設(shè)完成后進(jìn)行施工，安裝時(shí)先進(jìn)行直徑φ48 mm×3 mm欄桿立柱的安裝，其間距為3 m，每根欄桿立柱上設(shè)置有直徑φ28 mm圓孔，豎向間距為75 cm，扶手繩采用人工配合卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引的方式穿過(guò)欄桿立柱的圓孔后調(diào)整線型及初張力并錨固。防護(hù)網(wǎng)采用雙層浸塑金屬鋼絲網(wǎng)，扶手繩施工完畢后，采用鐵絲將浸塑金屬鋼絲網(wǎng)固定在扶手繩上，橋面板和防護(hù)網(wǎng)的搭接長(zhǎng)度應(yīng)保證10 cm，以免使用時(shí)網(wǎng)格脫落。

4.6 抗風(fēng)系統(tǒng)安裝

施工前，按照承重索地錨施工要求先進(jìn)行抗風(fēng)主索地錨的施工，之后在橋面每隔9 m安裝的一道雙拼L100 mm×10 mm角鋼定位橫梁上安裝抗風(fēng)拉索。抗風(fēng)拉索按照設(shè)計(jì)預(yù)留出定位橫梁與抗風(fēng)主索之間的長(zhǎng)度，后牽引索穿過(guò)抗風(fēng)拉索通過(guò)卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引將抗風(fēng)主索牽引至江對(duì)岸，并調(diào)整線形及初張力，確保抗風(fēng)主索及抗風(fēng)拉索處于緊繃狀態(tài)，之后與地錨進(jìn)行錨固。

5 結(jié)語(yǔ)

施甸至勐簡(jiǎn)高速公路施甸至鏈子橋段舊城至勐糯支線怒江特大橋纜索施工便橋結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安全可靠、建設(shè)成本低、使用風(fēng)險(xiǎn)小，混凝土泵送送順利，創(chuàng)造了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，受到了各參建單位的一致好評(píng)，也可為類似工程的建設(shè)起到積極的借鑒作用。