導(dǎo)梁式前支點(diǎn)掛籃施工技術(shù)分析

王子龍

（中鐵十六局集團(tuán)第一工程有限公司，北京 101300）

0 引言

斜拉橋又稱斜張橋，是將主梁用許多拉索直接拉在橋塔上的一種橋梁，是由承壓的塔、受拉的索和承彎的梁體組合起來的一種結(jié)構(gòu)體系，其可看作是拉索代替支墩的多跨彈性支承連續(xù)梁。斜拉橋作為一種拉索體系，比梁式橋的跨越能力更大，是大跨度橋梁的最主要橋型。斜拉橋主梁施工通常采用懸臂澆筑法，因此前支點(diǎn)掛籃作為懸臂澆筑法的主要使用設(shè)備，在大跨徑斜拉橋的施工中起著越來越重要的作用，深受施工單位青睞[1]。

隨著斜拉橋跨徑的不斷增大，斜拉橋主梁跨河段施工過程中，存在前支點(diǎn)掛籃自重過大，掛籃拼裝占用空間大，需用大型起重設(shè)備，現(xiàn)場拼裝場地受限制，掛籃整體拼裝與吊裝難度大[2]；掛籃走行工藝繁瑣，體系轉(zhuǎn)換復(fù)雜，走行時間較長，左右縱梁走行誤差要求嚴(yán)格，局部應(yīng)力集中等問題，尋求一套科學(xué)、安全、快速的施工方法，成為掛籃施工中亟待解決的問題。本文介紹導(dǎo)梁前支點(diǎn)掛籃的關(guān)鍵技術(shù)、施工工藝及創(chuàng)新點(diǎn)，為同類型橋梁施工提供技術(shù)參考。

1 工程概況

貴港市蘇灣大橋及接線工程起點(diǎn)為港區(qū)大道，終點(diǎn)為江南大道。項(xiàng)目全長約4457.162m，定位為市政道路，其中橋梁全長約2485m，道路全長約 1972m，道路紅線寬度60m，如圖1所示。貴港蘇灣大橋主橋項(xiàng)目主跨跨徑為334m 的雙塔雙索面斜拉橋，大橋全長680m，跨徑組成（42+131+334+131+42）m，橋面寬34.0m，主梁采用鋼橫梁混凝土組合梁結(jié)構(gòu)，橋梁中心線處梁高3.0m，斜拉索采用7-Ф15.2鋼絞線作為臨時斜拉索；主塔為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，自承臺頂面以上塔高111.0m（含裝飾區(qū)6.0m），橋面以上塔高90.184m；基礎(chǔ)采用鉆孔灌注群樁基礎(chǔ)（2.8m巖溶樁基）[3]。

圖1 蘇灣大橋示意圖

貴港蘇灣大橋主橋橋梁結(jié)構(gòu)形式為疊合梁結(jié)構(gòu)形式，跨河段采用掛籃施工，3#、4#主跨各計(jì)21節(jié)段，22節(jié)段為合攏段，每個節(jié)段長7.6m，混凝土肋梁底寬2m、高2.67m，混凝土方量147.8m3，每個節(jié)段混凝土澆筑前安裝鋼橫梁2條（15.4t×2），鋼橫梁通過抗拔鍵與混凝土肋梁連接，混凝土澆筑后每個節(jié)段安裝4塊橋面預(yù)制板（9.03m×3.3m×0.25m），橋梁邊跨段采用支架現(xiàn)澆施工，邊跨現(xiàn)澆段采用混凝土橫梁增加了橋梁的邊跨重量，節(jié)約了斜拉橋的配重材料。橋梁平面布置圖見圖2所示。

圖2 橋梁平面布置圖

2 工程難點(diǎn)

前支點(diǎn)掛籃及掛籃行走方法，屬于橋梁技術(shù)領(lǐng)域，主要是為了解決傳統(tǒng)掛籃不適用本橋施工的問題，工程中遇到的難點(diǎn)如下：

（1）貴港蘇灣大橋翼緣板寬度3.25m，采用傳統(tǒng)C型掛鉤行走裝置結(jié)構(gòu)剛度要求高（結(jié)構(gòu)對稱性要求、掛籃橫向連接要求剛度），掛籃的設(shè)計(jì)總重量大于混凝土節(jié)段重量的0.5倍，既不滿足規(guī)范要求又增加成本。

（2）導(dǎo)梁輔助行走掛籃前行時行程千斤頂安放在掛籃縱梁上，下放高度限制、操作困難。

（3）掛籃采用上導(dǎo)梁輔助行走，掛籃底部需要設(shè)置滾動裝置，單獨(dú)的滾動行走裝置在多次行走后易損壞，滾動裝置設(shè)置位置及形式需要優(yōu)化。

（4）前支點(diǎn)掛籃的止推機(jī)構(gòu)常規(guī)采用鋼板焊接，仰焊焊接質(zhì)量不易控制，后續(xù)切割影響美觀，裝修費(fèi)用較高。

（5）貴港蘇灣大橋主跨跨越Ⅰ級航道，河道通航船只較多，占用河道手續(xù)難辦理，符合卸落掛籃條件的碼頭距離較遠(yuǎn)（12km），碼頭卸落需要在船舶上先拆卸，然后再吊裝。

（6）貴港蘇灣大橋3#、4#主梁M2節(jié)段緊鄰郁江，3#主塔至郁江邊約12m，4#主塔至郁江邊11m，岸側(cè)邊坡陡峭，部分為巖石邊坡，掛籃安裝平臺施工難度大。

（7）掛籃設(shè)計(jì)階段，考慮錨固點(diǎn)、支撐點(diǎn)受力，局部加強(qiáng)肋板，利用掛籃自身的剛度采取后錨+前段增加臨時索的方案實(shí)施懸臂拼裝工藝[4]。

3 掛籃施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1 采用導(dǎo)梁式掛籃

現(xiàn)場掛籃采用導(dǎo)梁輔助行走設(shè)施解決掛籃重量過大問題，同時局部加強(qiáng)了掛籃的整體穩(wěn)定性（前后設(shè)置兩道橫聯(lián)）。

蘇灣大橋掛籃根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)為導(dǎo)梁式掛籃結(jié)構(gòu)，相對于傳統(tǒng)C型掛籃結(jié)構(gòu)（見圖3所示），該掛籃結(jié)構(gòu)形式較為新穎，重量較輕，1套掛籃重量180t（其中模板20t；導(dǎo)梁30t），橋梁每個節(jié)段設(shè)計(jì)混凝土方量147.8m3（369.5t）；掛籃重量為混凝土重量的0.48，符合橋梁施工規(guī)范要求，該掛籃設(shè)計(jì)解決了掛籃重量過大問題，同時局部加強(qiáng)了掛籃的整體穩(wěn)定性，節(jié)約了成本。導(dǎo)梁式掛籃橫斷面、縱斷面布置圖見圖4所示。

圖3 傳統(tǒng)C型掛籃示意圖

圖4 導(dǎo)梁式掛籃橫斷面、縱斷面布置圖

3.2 掛籃行走系統(tǒng)

導(dǎo)梁輔助行走掛籃前行時行程千斤頂安放位置（底部）操作困難；施工過程中掛籃行走采用導(dǎo)梁前端牽引方式行走，掛籃行走千斤頂安放在導(dǎo)梁上面（穿心頂），見圖5所示，解決千斤頂安放、操作困難問題。

圖5 掛籃澆筑完混凝土行走前狀態(tài)

貴港蘇灣大橋主橋混凝土肋梁1個節(jié)段結(jié)構(gòu)尺寸高2.67m、寬2m、長7.6m，掛籃底部行走千斤頂安裝、前行困難，通過導(dǎo)梁牽引掛籃前移[5]。

3.3 掛籃下部滾動裝置

掛籃采用上導(dǎo)梁輔助行走，掛籃底部需要設(shè)置滾動裝置，滾動裝置設(shè)置位置及形式需要優(yōu)化；掛籃下部行走采用“坦克鏈”滾動方式行走，解決掛籃前行的滑動問題；掛籃行走前通過預(yù)埋爬錐懸掛在半空中。輔助行走設(shè)置見圖6所示。掛籃前行工藝：導(dǎo)梁前移—千斤頂推著吊帶前移—吊帶拉著掛籃前移—掛籃前移。在掛籃前移過程中由于掛籃底部摩阻力較大，需要在導(dǎo)軌處安放滾動裝置，考慮到使用的次數(shù)、滾動效果，現(xiàn)場安置坦克鏈條。

圖6 輔助行走設(shè)置

3.4 前支點(diǎn)掛籃止推件

前支點(diǎn)掛籃的止推機(jī)構(gòu)常規(guī)采用鋼板焊接，焊接質(zhì)量不易控制，后續(xù)切割影響美觀；前支點(diǎn)牽引掛籃止推裝置在主梁混凝土預(yù)留孔，承插止推件解決掛籃水平力問題，并采取優(yōu)化措施減少主梁局部應(yīng)力集中。常規(guī)的止推機(jī)構(gòu)采用預(yù)埋焊件進(jìn)行止推（見圖7所示），預(yù)埋套管相對傳統(tǒng)的預(yù)埋焊件優(yōu)點(diǎn)為：安全可靠；施工安裝方便；橋梁線性美觀。

圖7 貴港蘇灣大橋止推裝置

3.5 掛籃后退裝置

貴港蘇灣大橋主跨跨越Ⅰ級航道，河道通航船只較多，占用河道手續(xù)難辦理，符合卸落掛籃條件的碼頭距離較遠(yuǎn)(12km)，碼頭卸落需要在船舶上先拆卸，然后再吊裝。通過經(jīng)濟(jì)、安全比選后在掛籃設(shè)計(jì)階段預(yù)留掛籃后退裝置（見圖8所示）。

圖8 貴港蘇灣大橋前支點(diǎn)掛籃后退裝置

掛籃后退裝置增加20t軌道，掛籃下放到行走高度，在掛籃的導(dǎo)軌上設(shè)置2個千斤頂，千斤頂作用在預(yù)埋的掛鉤上，一個行程3m（掛鉤替換位置），每個行程0.5m，在掛籃施工完成后安裝后退裝置。

3.6 狹小場地掛籃拼裝技術(shù)

貴港蘇灣大橋主要3#、4#主梁掛籃拼裝，場地狹??；前支點(diǎn)掛籃設(shè)計(jì)長度22.5，3#、4#掛籃M2節(jié)段緊鄰郁江，掛籃拼裝平臺現(xiàn)場只有10～12m。為了保證掛籃垂直提升，在掛籃設(shè)計(jì)節(jié)段，通過模型計(jì)算，在掛籃的縱梁、前支點(diǎn)位置通過增加型鋼及加勁肋的方式加強(qiáng)掛籃的整體剛度，現(xiàn)場拼裝時候采取后錨+前段增加臨時索的方案實(shí)施半空中拼裝（見圖9所示）。

圖9 狹小場地掛籃拼裝加固

3.7 掛籃安裝后檢查措施

（1）拼裝完成后，調(diào)整掛籃上表面標(biāo)高及水平一致。

（2）調(diào)試后統(tǒng)一擰緊螺栓，螺栓的擰緊分為初擰和終擰，初擰采用普通扳手，扭力為終擰力矩的50%～60%。終擰采用扭矩測力器擰緊，避免人為因素影響。8.8級M20高強(qiáng)螺栓終擰扭矩為390N·m；10.9級M20高強(qiáng)螺栓終擰扭 矩 為550N·m；10.9級M24高強(qiáng)螺栓終擰扭矩為780N·m。誤差值應(yīng)控制在±5%以內(nèi)。

（3）終擰完成后，以油漆標(biāo)記，防止漏擰。

（4）高強(qiáng)螺栓連接完成后，用小錘（0.3kg）敲擊法對高強(qiáng)螺栓進(jìn)行普查，以防漏擰。

（5）查驗(yàn)合格后，連接板縫應(yīng)及時用膩?zhàn)臃忾]，連接處用防銹油漆進(jìn)行涂刷。

4 結(jié)束語

貴港蘇大橋主跨334m，設(shè)計(jì)節(jié)段為22個節(jié)段，該形式的掛籃工藝有效保障了施工安全、質(zhì)量和進(jìn)度。前支點(diǎn)掛籃實(shí)施效果總結(jié)為：

（1）貴港蘇灣大橋設(shè)計(jì)為鋼混疊合梁結(jié)構(gòu)體系，橋梁結(jié)構(gòu)形式科學(xué)合理、造型美觀、造價相對于同類型斜拉橋較低，是我國市政橋梁的發(fā)展趨勢，本橋掛籃適用于市政斜拉橋施工，后續(xù)推廣性較強(qiáng)。

（2）經(jīng)過設(shè)計(jì)優(yōu)化降低掛籃重量，相對于傳統(tǒng)掛籃節(jié)約鋼材約32t。

（3）掛籃后退裝置經(jīng)過專家評審后，該方案不存在重大安全風(fēng)險，方案整體可行，項(xiàng)目部后續(xù)通過對航道辦理、租船、碼頭等費(fèi)用進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比選后選擇實(shí)施。