大跨度桥梁施工技术探究

郭 宾

(山西路桥集团国际交通建设工程有限公司，山西太原 030006)

0 引言

自从改革开放以来，我国大跨度桥梁施工的发展进入了一个高速的发展时期，主要表现在近几年来大幅度增加的桥梁建筑总数量，多样化体系的桥梁结构，桥梁结构的跨度也日益变大，建筑桥梁施工的工程环境也越来越复杂化，因此对大跨度建筑桥梁施工的技术有了更高程度的要求。施工是桥梁建筑工程中很重要的一个环节，合理正确的施工措施能使得施工管理与组织的水平得到有效提升。通常的大跨度桥梁建筑工程包括施工前的准备、基础方面施工、索塔方面施工和工程上部结构施工等。施工方面的准备是指工程开始时的各种施工材料和机械设备的工程进场;基础方面的施工是指深水承台的施工、沉井的施工、连续墙的施工;上部结构方面的施工是指大跨度钢筋的斜拉桥施工。

1 大跨度桥梁施工的控制意义

大跨度桥梁工程施工连续是一个复杂而又系统的建筑工程，其中施工质量与安全直接关系着建筑工程竣工后能否正常运行;与此同时，其涉及的工作面很广，要求工程的施工人员必须重视施工的质量控制。

1.1 保证桥梁的高质量

要想安全使用大跨度桥梁的混凝土，就应当严格遵循建筑施工的标准和设计，从而控制施工质量。对于上部结构的工程多层次、多工序的桥梁架体结构，必须确保内部结构与高程设计的施工质量满足国家的相关规范和符合桥梁施工的设计要求;在此过程中可以运用相关设备技术仪器对工程的施工进行模拟与监督，预估各个层次的结构内力和变形计算，并科学的对比施工进程中的模拟计算数值和实际发生的数值，最终达到工程设计方面的最优处理。如果发现施工过程中的质量和效果不能达到设计的标准，就应该迅速采取措施去纠正，直到各方面都能达到工程设计的要求。

1.2 保证桥梁的安全使用

目前，大跨度混凝土的桥梁连续结构的可靠性和安全性已经成为工程界关注的重要问题之一。建筑桥梁的可靠性、行车的舒适性、安全性、耐久性等，以及桥梁精品工程与桥梁控制施工的实施是桥梁建筑工程中不能缺失的主要内容。要控制连续桥梁的施工过程，预先留下长期的观测点可以为桥梁建筑制造安全监测的长期条件，进而提供给桥梁在运营阶段科学、可靠的养护工作数据，从而确保桥梁的使用安全。

2 大跨度桥梁施工的重要技术

2.1 深水高桩方面的承台施工基础

1)施工的特点。

a.该工程处在比较深厚的覆盖层，因为水深、水流急、水流的流态紊乱，使得钻孔时的平台和钻孔桩在施工过程中难度偏大。b.钻孔桩施工时密集且桩间距小，对垂直状的钻孔要求高;在特殊层面如易坍土层和溶洞等，就高要求护壁泥浆，要其成孔时能够快速度。c.承台建筑结构的尺寸较大，不仅钢吊箱而且钢套箱结构，它们的规模尺寸也很大，在设计、制作、安装方面拥有较大的难度。

2)施工技术。

a.大型建筑钻孔平台在深水流中的施工技术。通常的高桩深水在承台的基础上是采用钢管桩的钻孔平台，但是对于钢管桩的平台刚度较小、水深有40 m，最大时的水流速度有4.17 m/s的苏通大桥的北索塔主墩，在施工过程中打桩定位困难、在水动力的作用下易断裂且悬臂很长。所以需要采用钢护筒直接用作成平台的支承工程结构方案，见图1。b.覆盖层的深厚与超大灌注桩的直径钻孔施工技术。苏通大桥在针对不同的地层利用合适的钻速与钻压;配置了能够保护泥浆的优质PHP;运用桩底的后压浆方法来降低群桩的基础沉降量，从而加强了基础桩的整体基础刚度与承载能力，注浆管布置见图2。c.超长且超大的钢吊箱的设计施工技术。苏通大桥在施工时是运用钢吊箱的双壁进行系梁和承台，建成后的钢吊箱就是桥梁结构中的永久部分。钢吊箱长118 m、高16.5 m、宽52 m，总重6 180 t。苏通大桥的北索塔的基础就有3 200 t首节的钢吊箱，但是在国内没有该起重量的桥梁浮吊。对此是运用了组拼，连续多台在整体下千斤顶的释放钢吊箱的方法，利用了液压的程控、可靠设计和信息化的监控等技术集成，从而实现了钢吊箱的大型进水与定位精准，见图3，图4。

图1 施沉钢护筒

图2 注浆管布置

2.2 索塔方面的施工

大跨度桥梁的索塔工程一般分为钢筋的混凝土结构与塔柱结构，索塔方面的施工主要是塔柱的施工(钢筋、混凝土、模板、骨架)、横梁的施工(钢筋、混凝土、模板、预应力)，还有附属设施方面的施工。

1)在斜塔柱悬臂时的抗倾斜状态下，施工时的荷载成导致混凝土在塔柱底出现开裂情况，所以，设置水平约束与支撑能够降低开裂对工程的影响，确保倾斜塔柱的稳定、变形和正常受力。逐段的设立主动支撑，建成塔后再拆除这些主动支撑一直是国内外在横向塔出现内侧倾的惯常用法。如果横向塔出现外倾时，应考虑在塔柱的外侧设立受压的支架，从而确保斜塔的稳定性，或者在每一定的高度中建立受拉的杆件。

图3 苏通大桥首节钢吊箱安装

图4 润杨大桥钢吊箱整体吊装

2)大跨度桥梁索塔的混凝土施工设备主要是电梯与塔吊。横向桥梁的施工方法有柱梁的同步施工与异步施工两种，而横梁通常采用的是钢管支架着地法进行工程施工，根据横梁的尺寸在施工时分层，分块的浇筑施工，通过一致性的张拉预应力来完成。由于横梁的高度比较低，在低于5 m的情况下就能一次张拉和浇筑，大跨度桥梁的钢索塔是在加工完钢结构后，使用船舶将其运送到施工场地，此后使用塔吊等比较大型的装备吊装，最后完成该工程的施工。一般的电梯与塔吊施工的布置如图5所示。

图5 电梯与塔吊施工布置图

2.3 安装钢塔的施工技术

1)工程施工的特点。

a.钢塔柱的施工架设也是工厂精度的制造再现过程，工厂在制造时相连匹配节段与相连接段金属的接触率。b.钢塔柱的吊装节段超高。c.钢桥塔的结构部件超大且超重。

2)安装钢塔的施工技术。

南京长江的三桥桥塔是曲线状钢塔(见图6)，各个节段间是使用金属面的接触端强螺栓与磨光顶一同传力。a.安装钢塔要满足接口的对位精密以及金属的接触率，拼接装线的工厂再现。b.采用大吨位的起重机安装钢塔的起吊节段。c.对于曲线状的钢塔，在其安装的过程中设置可调节的节段、横梁的主动横撑等技术，同时在施工时结合高精度监测，从而完成曲线状的钢塔安装过程。南京三桥的横撑施工图见图7。

图6 曲线状钢塔

图7 南京三桥横撑施工图

2.4 桁架拱方面的施工技术

1)钢桁架的悬臂安装由抗风、抗颠覆的线性控制。在中跨型的桁拱悬臂安装中需安装的是扣塔在中支座的上弦节点位置，将两排扣索锚固在主桁上来提高桁拱的刚性，进而降低中跨悬臂在安装时可能出现的结构变形。采用一些跨钢构件，布置两个有压载平衡能力的临时节点在边跨上，同时设置混凝土的压载形体块，并安装上倾覆力矩到平衡悬臂上，但其倾覆的系数一般要稳定在1.3左右。

2)中跨型桁架拱全的误差调整和无应力的合龙控制。无应力合龙作为大跨度桁拱桥施工的重要环节，在安装钢桁架时就提前使桁架偏向跨中以及减小边支点的方法，从而使得桁拱悬臂向跨中位移，达到桁拱跨桥梁的无应力合龙。

3)桥梁临时系杆的安装和其索力的调整。合龙桁拱梁后，安装好临时系杆到主桁下的弦点位置，再安装中跨的钢系杆，调整合理的施工顺序，使得主梁牵动中跨塔侧合龙。

2.5 超长的斜拉索方面施工

大跨度的斜拉桥梁的拉索最长可以有500 m，单根的索量就有50 t左右，所以要在斜拉索施工的过程中根据具体的索长情况使用不同的张拉或牵引方法，一般在安装完桥梁段后，在第一次把桥面的吊机张拉到下一节段时实施第二次的张拉。最好是在塔端实施张拉，可以降低梁段的负荷。

1)斜拉索的施工通常是在塔柱的附近运用塔吊来提升塔端的挂索，在塔端进行张拉梁内手扳，锚固上索套管索引，超长斜拉索是利用塔吊来展索并起吊桥面的桁车吊索，千斤顶连续使得梁端牵引入索套来锚固。

2)斜拉索方面的施工使用的关键设备有塔吊和汽车吊，其中长斜拉索的辅助设施主要有两个环节:a.在梁面吊机。如果重量是超过50 t的索盘，使用该方式将提放到桥面再放索，见图8。b.在塔顶吊机。如果要考虑整个索重，通常使用展索与塔端的提升和挂索，如图9所示。

图8 在梁面吊机示意图

图9 在塔顶吊机示意图

3 结语

为了适应近年来我国经济迅猛发展的需求，建立在我国交通行业的发展基础上，为了缩减行车的路程，缓解线路的交通压力，修建大跨度桥梁成了必然趋势。大跨度桥梁施工要比普通的桥梁施工难度大，其施工过程也更复杂、所需的投资成本也较高，因此控制好桥梁的施工就显得尤为重要。

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［2］周昌栋，谭永高，宋官保.悬索桥上部施工［M］.北京:人民交通出版社，2011.

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