（108+80）m独塔双索面斜拉桥施工关键技术

摘  要：文章以永康南溪大桥（108+80）m独塔双索面斜拉桥施工为例，结合工程实际，从施工顺序与方法、钢箱梁、索塔、斜拉索张拉施工关键技术等方面做了详细介绍，同时贯穿介绍了每个关键部位施工时监控测量要点与方法，并针对性的提出了施工注意要点，通过工程实践证明，文章所介绍的关键技术在同类型斜拉桥施工中具有参考价值。

关键词：不等跨;特殊孔跨;组合体系;关键技术

1 工程概况

1.1 桥梁设计概况

永康南溪大桥主线桥全长267m，全宽40m，主桥为（108+80）m独塔双索面钢箱梁斜拉桥，主桥采用钢结构，半漂浮结构体系，桥面西側纵坡3.3%，东侧纵坡-1.4%，处于半径3200m的竖曲线上。

桥塔整体造型为倒“Y”型，拉索区上塔柱结构断面为箱型空心断面，外形尺寸为3.0x4.0m，下塔柱结构断面为矩形实心断面，辅柱尺寸为2.5x4.0m。承台以上塔高69m，桥面以上塔高约57m。

主梁采用正交异型板流线形扁平钢箱梁，梁高3.0m（箱内尺寸），全宽40m（含风嘴）;顶板厚16mm，两侧2.5m范围加厚到20mm，顶板U形加劲肋厚8mm;底板在索塔处厚度20mm，边墩及索塔过渡区16mm，其他区域12mm，底板U形加劲肋厚6mm。

本桥采用环氧喷涂平行钢丝斜拉索，标准强度1670MPa，锚具采用冷铸锚。斜拉索在塔上索距3.5m，梁上间距12m、8m;纵向共布置16对斜拉索，最大斜拉索长度约108m，斜拉索锚固端设置在桥塔内，张拉端设置在钢箱梁腹板锚箱内，全桥概貌如图1所示。

1.2 气象条件

本区属亚热带季风气候，四季分明，雨量充沛，降水主要集中在2～9月，7月中旬至9月受太平洋副热带高压控制，盛行雷阵雨，受台风影响，形成大面积降水，且强度较大，历时短，造成更大洪峰。

降水主要成因是锋面雨、台风雨、地形雨和对流雨，多年平均降雨量为1503mm，7～9月以台风、暴雨和雷雨形成历时短、面积小的大暴雨。

2 施工顺序与方法

2.1 施工顺序

桥梁总体施工顺序为：桥梁基础→墩、台身→钢箱梁施工→主塔（含辅柱）→斜拉索安装、张拉→桥面系施工。

2.2 施工方法

桥梁下部结构均为常规施工方法，不再赘述。

桥梁钢箱梁采用工厂加工制造，汽车运输至施工现场，采用“分节段支架同步施工”，焊接成整体的施工方法。

桥塔采用搭设外部支撑脚手架、定型模板、泵送混凝土，翻模法施工。

斜拉索采用软牵引与多种机械设备相结合的方法完成斜拉索安装，两次张拉方案完成全桥调索工作。

桥梁线形控制贯穿于施工全过程，为特殊孔跨组合体系桥梁关键技术之一。

3 钢箱梁施工技术

3.1 钢箱梁加工

根据总体计划安排，进行钢箱梁钢板的进料、下料、预处理、预制、工厂防腐处理等，钢结构加工为专业作业，在此不再赘述。

3.2 钢箱梁安装

主桥为钢结构，具有结构复杂、节段尺寸较大，施工干扰多等建设难题[1]。本桥钢箱梁分成108段进行吊装，最重节段重约62t。具体安装方案为：在河中设置临时支撑，其上搭设贝雷梁，采用JQG130t-55架桥机按照从中心线向两侧架设。

主要施工过程为：

第1步：设置混凝土结构临时支墩。

第2步，搭设贝雷梁。

第3步，安装架桥机准备开始架设。

第4步：按照横向从中心向两侧架设的顺序安装第一节段，节块划分如图2所示。

第5步：安装完成第一节段后，架梁机前移，按照第4步顺序，完成第二节段安装。

第6步：重复以上步骤完成所有梁段安装，如图3所示。

3.3 钢箱梁线型控制

主桥支撑形式采用底部为混凝土条形基础+锥形立柱+满铺贝雷架结构形式。

在全桥支架的两侧，分别设置3个测量水准点，将分节节段横基线、桥梁中心线放样到支架体系上，根据计算数据使用全站仪将每节节段纵基线放样到支架工字钢上。

在贝雷支架上需预先设置对接调整装置，即在对应的每段梁段隔板位置均设置有双拼工字钢，根据每节箱梁宽度，设置3道支撑牙板，同时在牙板考虑纵、横向预拱度，通过调整每块牙板高程来控制各段箱梁的线形。目标要求是成桥变形稳定后，主梁的标高符合图纸标高要求。因此，施工难度较大[2]。

4 主塔施工技术

根据塔柱施工总体考虑，将整个桥塔划分成19个施工节段，如图4所示。

4.1 塔柱施工作业支架设计

施工作业支架采用φ48mm×3.5mm普通钢管搭设，外侧顺着辅柱外形往上，其它三面竖直往上搭设，支架宽度1.2m，步距1.8m，底部不大于2.0m，施工操作层满铺竹笆四角绑扎固定，外侧设置两道扶手栏杆（高度分别为1.0m和0.4m）。由于辅柱为向内倾的斜柱，故底部脚手架平面尺寸较大，往上逐渐收缩，至上塔柱锚固区处成为标准截面。

支架搭设时与塔柱间留有一定的距离，以便模板施工，待一节塔柱施工完毕，模板往上翻升后，将支架里侧水平杆移位，夹紧塔柱，以确保支架整体的稳定性。

4.2 辅柱实心段施工

辅柱施工时在塔柱四周采用型钢拼装成桁架式支架，作为模板支立的依据。辅柱的稳定性对于塔柱整体的施工质量起着关键性作用[3]。

辅柱内侧支架采用型钢拼装成梯形桁架，桁架总高度12.1m，桁架顶宽1.0m，内侧斜率与塔柱外侧斜率相同，小型桁架侧斜率为3：10，桁架顺桥向布置5片，每片间距100cm，总长度4.0m，桁架上下弦杆采用双拼22#槽钢，腹杆与斜杆采用小型钢。

辅柱外侧支架采用双拼22#槽钢构成悬臂梁，斜率与塔柱内侧斜率相同，垂直高度12.1m，顺桥向同样布置5组，每组间距100cm，总长度4.0m。

支架顺桥向，以型钢连接成一个整体，桁架片在地面加工制造，然后起吊安装。

4.3 塔柱变截面处施工

变截面处（A4～A11块）承重由已浇筑混凝土承重，无需另设承重支架，模板采用标准模与异形模结合的形式，以满足变截面的需要。

4.4 塔柱及劲性骨架施工

4.4.1 塔柱施工

上塔柱（标高+126.3m以上）直到上塔柱（标高+148m）采用工厂预制装配式大型钢模板翻升施工，中塔柱施工高度21.7m，分6次施工，第一节塔柱施工竖直高度为3.45m～4.3m不等。

上塔柱标准段模板共配置四节，每节高度为1.5 m，平面尺寸与塔柱外形相同。下塔柱为异形段，单独配置模板，塔柱模板安装时上下接缝与塔柱垂直。

中塔柱底节模板的固定则依靠已施工完成中塔柱上的型钢劲性骨架及预埋件，其上模板的固定与提升则完全依附于劲性骨架进行。

4.4.2 劲性骨架施工

劲性骨架在施工现场地面上加工制成标准节桁架，然后用塔吊安装，劲性骨架安装时要求先粗安放、再精定位，先控制四角部骨架位置、斜率、几何尺寸和标高，以确保安装位置的准确。

4.5 塔柱几何尺寸测量控制

索塔施工首先进行劲性骨架定位，然后进行塔柱钢筋主筋边框架线放样，最后进行塔柱截面轴线点特征轮廓点模板检查定位，其几何测量以全站仪三维坐标法为主，辅以GPS卫星定位测量方法校核。

根据实测索塔特征轮廓点及轴线点高程，计算相应高程处该点设计三维坐标。同时对几何测量点位采用钢尺丈量，边长检核，塔柱表面检查采用检定钢尺直接丈量。

⑴下塔柱外型几何测量

根据施工监控计算，下塔柱因风、温度等引起的索塔变形小于5mm，故下塔柱几何测量采用三维坐标法，不需要进行索塔温度、风力等变形修正。

⑵中、上塔柱外型几何测量

根据施工监控计算，中、上塔柱因风、温度等引起的索塔变形大于5mm，中塔柱以上采用观测索塔上布置的监测棱镜（整体线形修正）和拉索套管安装的追踪棱镜方法进行索塔温差，风等引起的变形实时修正，从而实现索塔全天候精确几何测量控制。

5 平行钢丝拉索施工关键技术

在钢箱梁安装到位之后，开始进行斜拉索的施工，即“先梁后索”的工艺;斜拉索安装采用“先塔端后梁端，先近端后远端”的安装顺序;梁上为张拉端，塔上为固定端;根据设计和监控单位提供张拉力、钢箱梁线形等指标进行斜拉索的张拉，采用对称张拉;斜拉索张拉过程中，监控单位同时监控张拉索力、钢箱梁线形、钢箱梁应力、塔柱偏位等，指导斜拉索的施工;张拉索力、钢箱梁线形等满足设计规范要求。

5.1 斜拉索塔端安装

斜拉索塔端安装采用索夹配合塔吊提升的方式，由于该过程中不使用张拉杆连接，成功解决了以往常规的塔端斜拉索安装方法因张拉杆易断裂而发生斜拉索坠落的难题[4]。

塔端安装具体分为以下三个步骤：

第1步：塔端锚头索夹安装。在距离锚头变径位置约5m处安装索夹，如下图所示：

第2步：塔吊起吊斜拉索，下图5所示：

第3步：塔端锚头利用卷扬机牵引至锚垫板销孔处，麻绳辅助牵引锚头至耳板销孔处，并在塔壁三角撑处挂设手拉葫芦，在叉耳位置设置环形螺丝配合手拉葫芦，利用其辅助塔吊提升塔端锚头（叉耳）穿入耳板销孔位置，同时塔吊不松钩，手拉葫芦配合调好位置。

第4步：利用手拉葫芦配合锤子击打安装销轴，在销轴上垫软质物品，防止击打损坏其防腐涂层，并在塔端操作平台上拉设麻绳锚头作为临时固定。

5.2 斜拉索梁端安装

梁面上利用滑车组将斜拉索梁端锚头牵引至锚孔较近处，安装软牵引设施，穿入锚孔后通过设置在梁上的千斤顶张拉使斜拉索锚头穿出锚垫板，然后拧紧锚固螺母，完成斜拉索的挂设。

最后进行张拉设备的安装，张拉设备包括：变径螺母、张拉杆、锚头螺母、垫圈、撑脚、600t液压千斤顶、压力传感器、张拉杆螺母等。

为满足斜拉索梁段挂设的施工要求，投入斜拉索梁端挂设的设备和设施有：梁底操作平台、桥面卷扬机牵引系统、桥面导向轮、吊车。

此方式与常规的梁端安装方式相比，不需在悬臂梁端设置大型施工吊架，避免了吊架对悬臂梁前端线形影响大、施工监控难度大、操作效率低、安全性差的缺陷[5-6]。

5.3 斜拉索张拉

斜拉索采用钢箱梁上同步对称进行张拉，张拉操作步骤：千斤顶及油表标定→千斤顶安装→安装工具锚→分级张拉，测量伸长量→控制张拉到指定张拉力→索力测量校核以及线形高程观测→补偿张拉→锚固斜拉索。

两阶段张拉方案的目的是张拉工程中结构不出现超限应力、变形现象，且张拉反复次数最小，最终张拉力满足设计文件的设计索力要求[7-8]。

5.4 线形监控

⑴在实际施工过程中，由于施工偏差、风荷载、温度变化等因素的影响，使斜拉桥的各索的实际索力值、桥面标高同设计计算值有一定的偏差，因而应结合监控索力与桥面标高等参数对张拉后的斜拉索进行索力调整，使索力与桥面线形同时满足设计要求。

⑵在塔、墩、主梁的主要控制断面埋设布置钢弦式应变传感器应力测试元件，监测应力变化，为桥梁安全施工提供预警。

⑶结构几何监测是施工监控中重要的反馈指标之一，包括主梁高程、主梁軸线、索塔偏位、基础沉降等监测内容。

6 注意事项

⑴斜拉桥技术较为复杂，施工过程需全过程计算机监控，以验证设计目标与参数，并使斜拉桥在成桥状态的线形、受力与设计目标一致。

⑵钢箱梁对接调整装置，可以保证钢箱拼接工作的顺利进行;拼接的精度应满足相应施工技术规范的要求。

⑶钢箱梁所有焊缝应在全长范围内进行外观检查，焊缝不应有裂纹、未熔合、焊瘤、夹渣、未填满及漏焊等缺陷。

⑷在每个施工阶段，都应该进行梁体变形监测，以保证整体安全[9]。

⑸严格按设计和监控要求的各索的匹配张拉顺序和索力大小张拉，张拉时对塔柱顶的顺桥向偏位进行连续观测，若塔顶偏位超过设计误差范围，则需要对索力进行适当调整，以保证塔的受力。

7 结束语

文章以永康南溪大桥项目为例，在钢箱梁分节段安装精确定位过程中，通过对应梁段隔板位置设置与设计线形相拟合的线形牙板，成功地解决了钢桥面線形问题;辅柱通过设置了主动斜撑，有效改变了塔柱的受力状态，从而保证了下塔柱合拢前的结构安全;斜拉索利用钢绞线作为牵引体，解决了现场挂索施工的可操作性，监控难度大的问题，同时也提高了施工安全性。

参考文献

[1]石润民，刘豪.斜拉桥主塔施工技术探讨[J].交通世界，2015（4）;118-119.

[2]张敏，雷栋，张金福.舟岱跨海大桥钢箱梁支架设计与施工[J].施工技术，2020，49（15）;38-40，60.

[3]刘昀，颜东煌，涂亚光.大跨度斜拉桥桥塔下横梁安全施工方案研究[J].中外公路，2014（5）;105-109.

[4]宴国泰，胡先朋，郑波.平行钢丝斜拉索施工牵引方法研究[J].交通科技，2018（5）;82-84，93.

[5]苑仁安，秦顺全.无应力状态法在钢绞线斜拉索施工中的应用[J].桥梁建设，2012（3）;75-79.

[6]董云鹏，双塔钢箱桁梁斜拉桥斜拉索安装关键技术[J].铁道工程学报，2019，36（5）;37-40，89.

[7]李成全，孙文会.平行钢绞线斜拉索梁同步施工与监控[J].交通科技，2006（1）：21-24.

[8]范立础，桥梁工程（上下册）[M].北京：人民交通出版社，2001.

[9]胡广瑞.大型公路钢箱梁整体拼装制造线形和尺寸的控制[J].钢结构，2006（5）：74-75，85.

作者简介：

王永慧（1983.01），男，工程师，主要从事建设工程项目施工技术管理工作。