大跨度钢筋混凝土箱型拱桥缆索吊装施工技术分析_黎成.pdf

工程技术与应用 73工程技术研究 第 8 卷 总第 130 期 2023 年 1 月箱型拱桥是常见的拱桥形式之一，其拱肋采用箱型截面，能省去上下结构造价，降低成本。以钢筋混凝土箱型拱桥为例，其截面挖空率可达 50%70%，不仅可以减少圬工体积及桥体重量，还能节约成本。根据当前施工技术水平，当跨度超过 100 m 的拱桥便大跨度钢筋混凝土箱型拱桥缆索吊装施工技术分析黎 成中交四公局第二工程有限公司，北京 101100摘要：公路桥梁建设中，缆索吊装施工技术凭借其适应性强、安全性及效率高等诸多优势得到广泛用。文章以某桥的建设为例，对大跨度钢筋混凝土箱型拱桥缆索吊装施工技术展开研究，针对缆索吊装施工方案、缆索吊装设计及施工进行分析，并提出缆索吊装的技术要点，以此为类似工程施工人员提供参考，使缆索吊装施工技术得到高效运用。关键词：大跨度；钢筋混凝土；箱型拱桥；缆索吊装Abstract:In the construction of highway bridges,cable hoisting construction technology is widely used because of its strong adaptability,safety and high efficiency.Taking the construction of a bridge as an example,this paper studies the cable hoisting construction technology of large-span reinforced concrete box arch bridge,analyzes the cable hoisting construction scheme,cable hoisting design and construction,and puts forward technical points of cable hoisting,so as to provide reference for similar engineering construction personnel,so that the cable hoisting construction technology can be used efficiently.Key Words:large-span;reinforced concrete;box arch bridge;cable hoisting分类号：U445.4Analysis of Cable Hoisting Construction Technology of Large-span Reinforced Concrete Box Arch BridgeLI ChengCCCC Fourth Highway Second Engineering Co.,Ltd.,Beijing 101100,China024.DOI:10.19537/ki.2096-2789.2023.02.作者简介：黎成，男，本科，高级工程师，研究方向为公路工程。可称为大跨度拱桥，如四川宜宾马鸣溪大桥、攀枝花宝鼎大桥等，均是大跨度钢筋混凝土箱型拱桥。1 工程概况某桥梁为无预应力钢筋混凝土桥梁，桥梁全长272.5 m。上部构造：两岸引孔均为 20 m 现浇钢筋混凝土箱梁，主孔为净跨 135 m 钢筋混凝土箱形拱，拱上腹孔采用 11 m 钢筋混凝土简支板。下部构造：0 号、7 号桥台采用重力式 U 型桥台，0 号桥台基础采用承台桩基础，7 号桥台基础采用明挖扩大基础；1 号至 4 号桥墩采用双柱式圆柱墩，桩基础；5 号及 6 号桥墩采用横墙式方形墩，下接拱座，明挖扩大基础。主桥上部结构主拱圈净跨 135 m 单箱三室钢筋混凝土箱形拱，箱高、箱宽、底板厚度、顶板厚度、腹板厚度分别为 230 cm、1 000 cm、35 cm、35 cm、35 cm，全桥设 25 道厚度均为 35 cm 的横隔板。大桥主桥立体图如图 1（见下页）所示。2 缆索吊装施工方案2.1 总体施工方案该公路改造工程中，整体长度较长工期紧张，若采取传统的缆索吊装方式势必难以满足要求1。在桥位区总体流向由北至南，桥轴线与谷走向近正交。桥址常水期水位相对高程约 521.215 m，相应水面宽约20.0 m，水深约 8 m。河流水位受区域降雨影响较大，水位变化大，流速急，两岸附近无较大支沟。场区属中亚热带季风湿润气候，四季分明，受季风影响明显，且垂直差异显著。因地形、地势复杂且水位变化大。工程技术与应用 742023 年 第 02 期 总第 130 期 工程技术研究施工团队及专家综合分析了该桥梁的地形位置、施工情况，并考虑到其通航、水流变化、工期因素，最终采用缆索吊装施工技术。2.2 主缆及吊装系统安装（1）从中坝岸沿人行便桥将导索（12 mm 钢丝绳）引渡过河，利用 12 mm 钢丝绳拖拉架设 25 mm 牵引索作为临时拖拉索。将主索钢丝绳盘置于中坝岸塔架下，在主索后锚锚碇上设置定滑轮，主索牵引端用绳夹将牵引索与主索连接牢固，主索的牵引端拖拽至塔顶，绕过索鞍支座滑轮后，与 21.5 mm 牵引索用系扣连接，收放临时拖拉索两端卷扬机捎绳，将主索拖至中坝岸塔顶，绕过索鞍支座滑轮后，继续拖拉过国荣岸塔顶至地锚，将主索端头绕过主索平衡轮弯回用绳夹夹死。回拉 25 mm 临时拖拉索，安装另外3 根主索。（2）主索安装时严格控制空索安装垂度在12.24 m。因受塔架高度影响，控制安装垂度不大于该值2。（3）主索空索安装完成后安装起重跑车及支索器，再利用临时拖拉索安装起重索和牵引索。3 缆索吊装设计及施工根据施工要求，楼上大桥设置缆吊系统用于拱架安装3。楼上大桥缆吊系统主要由塔架支撑系统、锚固系统、绳索系统和机械部分等组成。机械部分主要包括 8 t 卷扬机 6 台、电路控制与限位装置。根据现场实际情况，缆索吊机设置在主缆塔上，缆机施工跨径布置为（94+183.6+55）m，两岸塔高等高布置，临时缆索吊机额定起吊净吊重为 25 t。缆索吊机设 2 套，配合使用与独立使用均可。3.1 缆吊吊机塔架支撑系统缆吊吊机塔架支撑系统中坝岸设置在 4 号墩，国荣岸设置在 7 号台。塔架采用 120 m 塔架，中坝岸塔高 25.59 m，国荣岸塔高 24.06 m，两塔架间用 14 号槽钢制作成桁架，作横梁，横梁与塔架栓接，索鞍设置在两塔顶。塔架每柱设置 8 组风缆绳，背风缆采用32 mm 的钢丝绳，侧风缆采用 24 mm 的钢丝绳4。3.2 绳索系统（1）承重索：支承于两塔架顶的索鞍上，跑车支承于承重索上，共设置 2 组主索。每组承重索根据施工吊重需要选取 2 根 60 mm 麻芯钢丝绳，标准强度为 1 860 MPa。（2）起重索：该缆索用于拖集、提升工作，采用 21.5 mm 麻芯钢丝绳（637+1，表示绳由6 根股组成，每根股有 37 根钢丝，起重机钢丝绳的有机物芯有 1 根），其一端缠绕于卷扬机滚筒上，另一端跨过塔架固定于起重卷扬机对岸的锚碇（锚索分配梁）上。采用“定 1 动 2 走 4”的方式穿绕，跑头过塔架顶索鞍分配梁下的转向轮进卷扬机，固定端过塔架进另一岸锚碇上设置的预埋件连接。（3）牵引索：采用 21.5 mm 麻芯钢丝绳（637+1），一端缠绕于卷扬机滚筒，另一端跨过塔架，穿过跑车上的转向滑轮，跨过同侧的塔架，锚固在锚碇上。3.3 主要技术参数计算跨径：94 m（中坝岸）+183.6 m+42.9 m（左）55 m（右）（国荣岸）。额定起重重量：25 t，设 2 组跑车，单台跑车 12.5 t。跨中吊重后的最大垂度：12.24 m。初始安装垂度：8.12 m。塔顶最大控制位移：L/400（L 为索塔高度）。跑车最大吊重时距塔最小距离：10 m。跑车行走速度：6 m/min。吊重起升速度：3 m/min。各构件的吊装重量：空心板重 13.2 t；拱脚段每段重 19.01 t，标准段每段重 18.360 t，次合龙段每段重 17.350 t，合龙段重 2.0 t。钢拱架总重量：405.2 t。混凝土吊重按每图 1 大桥主桥立体图（单位：cm）预制板41 10041 1001.0%1 1001 1003 05014 05013 500预制板国荣中坝现浇板现浇板实腹段633.110605.421（起拱线高程）工程技术与应用 75工程技术研究 第 8 卷 总第 130 期 2023 年 1 月次吊重按 7 m3考虑，重 17.5 t。3.4 缆索调试及试吊正式采用前检查和调试，保障各细节安装是否无误5。随后重点落实试吊工作。试吊目的：（1）在正式投入使用前，验证缆索系统吊装承载力是否满足设计要求；（2）检验各机构的运行情况；（3）检验缆吊的指挥系统、控制系统、操作系统之间的协调性6。根据缆索起重机（GB/T 287562012）中的有关要求，起重设备投入使用之前，必须进行缆索起重机的绝缘试验、空载试验、定额荷载试验、静载试验、动载试验。试吊过程中测定实际工作垂度，有不符合规范处，应加以整改。试吊后检查塔吊基础，位移距离。4 缆索吊装技术要点4.1 吊装前准备及注意事项首先，吊装前应落实全面化检测工作，如拱箱的质量、墩台拱座的尺寸、跨径误差等。首先，在检测拱箱质量时，要采取样板校正检验的方式，在其接头、端头等位置标注，丈量后确认符合施工要求。其次，检测墩台拱座尺寸。一般拱座混凝土要修平整，其顶面会比设计方案中的参数略小（0.5 1.0 cm），同样标记出其安装位置中线、边线处。最后，调整跨径和拱箱间的误差，确保误差值范围在 0.5 1.0 cm。4.2 吊装施工技术要点此工程主桥采用缆索吊装系统吊装拱架、桥面空心板，拱架采用专用钢拱架。施工技术要点如下：（1）吊装拱架。完成拱座施工后，开始施工临时拱座并预埋拱脚预埋件，利用缆索吊装系统吊装拱架，随即将其逐片对称性安装，合龙拱架。拱架完成后进行拱架预压，确保质量合格后，在拱架上安装模板，随后针对不同环、不同桥段浇筑主拱圈。（2）安装拱架。用缆索吊机吊装就位，分别用背索斜拉锚固定位等方法施工。针对拱架节段处，借助缆索吊装施工技术安装，桥两岸同样做对称处理。（3）合理设置吊装系统。工程项目设置缆索吊装系统，缆索吊塔与扣塔分别设于 4 号墩和 7 号桥台处，设置塔吊 2 台（QTZ63），安装于桥体 5 号、6 号墩处。此外，起吊平台设置在中坝岸。（4）吊塔采用 120 型标准塔柱，双柱门式塔布置，定额吊重设计为 25 t。（5）吊装钢拱架。利用左右两组缆索的作用力，吊装就位，将钢拱架基本节段进行吊装，并通过扣索调整端头标高，桥两岸同样实施对称性吊装，直至合龙。按照监控单位提供的安装预抬值，整体调整拱轴线及高程，随后封固拱脚临时铰，安装拱顶法兰钢板。分析测定出合龙口长度，切掉多余部分。（6）合龙段吊装。进行合龙段吊装就位，并在无应力状态下施焊。（7）在钢拱架上设搭设调平支架，支架上铺设木方，安装模板，分层分环浇筑主拱圈。（8）拱圈及排架浇筑。浇筑要按照顺序并保障两边对称。具体浇筑段数根据施工设计方案进行调整。当拱圈达到设计强度后开始浇筑排架，从靠近拱脚的排架按顺序进行，先是 0 号、1 号、6 号、7 号排架，然后再浇筑 2 号 5 号排架。浇筑完成后将其拆除。（9）拱上排架：采用搭设钢管外架，翻模逐段施工。拱上排架系梁、盖梁，采用穿钢棒+工字钢横梁搭设施工平台法施工。因排架小于引桥盖梁，采用引桥施工同一套施工平台，满足施工需求。（10）吊装空心板。预制场预制空心板后借助于缆索吊安装，同样对称安装施工。（11）浇筑桥面铺层。两侧对称均衡浇筑，其他构造物按常规施工方法施工。5 结束语文章对某公路改造工程实例展开分析，通过设计整体施工方案，明确吊装施工技术的流程、顺序。而后对缆索吊装系统内容及其安装、施工作出解析，该系统囊括地锚、塔架、缆索多项内容。最后从吊装技术实际施工前准备、施工步骤、注意事项上