大吨位牵索式前支点挂篮高空拼装技术

杨金龙 孙琦 李文杰

摘 要：赤石特大桥为四塔双索面预应力混凝土斜拉桥，其主梁施工采用前支点牵索式挂篮悬臂施工工艺，挂篮自重达280吨，设计承载力为750吨，且安装高度距离地面高达200m，由于受塔吊起重性能的限制，挂篮安装的部分构件不能直接安装到位，需在0号块支架上进行平移。文章以该工程实例为背景介绍大吨位牵索式前支点挂篮在无直接的垂直运输设备情况下的拼装技术。

关键词：斜拉桥；大吨位前支点挂篮；高空；平移安装技术

1 工程概况

赤石特大桥主跨结构为165m+3×380m+165m四塔预应力混凝土斜拉桥，其跨径在目前同类型桥梁中列世界第一。主桥位于湖南省郴州市宜章县赤石镇下欧村、渔溪村之间的河流阶地及河漫滩上，隶属山区特大型桥梁施工，施工环境及条件恶劣。主梁采用单箱四室箱型断面，主梁中心高3.2m，箱梁顶宽27.5m，风嘴部分宽度为2×0.25m，桥面设置2%的双向横坡，主梁沿纵桥向设置2.5%的纵坡，梁段划分为8m、6m、4m三种长度，除主梁0号块26m在横梁顶面及支架上现浇，其余梁段均采用前支点挂篮悬浇施工工艺，1号梁段单侧浇筑混凝土290方，标准梁段浇筑混凝土220方，主梁标准梁段三维结构如图1。

图1 主梁标准梁段三维结构图

2 挂篮总体构造、设计特点及制造要求

2.1 设计概要

本挂篮为大型前支点挂篮，设计承载混凝土重量754吨。设计将其安全与可靠放在首要位置，承载平台，牵引系统，锚固系统均给予了充分的安全储备，同时设计中充分考虑了高空风荷载作用下挂篮的整体抗风稳定性要求。

挂篮设计承载平台刚度大，并在适当位置配置锚杆，以减少箱梁纵横向变形及“错台”量；长大构件分段制作满足运输及现场拼装的要求；满足浇筑、移动及调整等使用功能的要求，适用于主桥主梁8m、6m、4m节段浇筑。

2.2 总体构造

挂篮由承载平台、牵引系统、行走系统、定位系统、锚固系统、模板系统、操作平台及预埋系统等组成，挂篮总体结构如图2。

图2 挂篮总体构造图

2.3 设计特点

本挂篮悬浇最大节段长度8m，桥面宽28m，最大悬浇节段重量大754t，其设计具有如下特点：

（1）挂篮整体刚度好，满足了抗倾、抗风稳定性要求。挂篮的主要组成部分承载平台为平面刚结构，构造简单，受力明确，安装方便。在保证平台刚度和强度的前提下，尽量减轻平台的质量。挂篮结构及部件采用拼装式，可重复利用[1]。

（2）模板系统主要由底模、侧模等组成。全部采用大模板结构，提高混凝土外观质量，同时有效的控制桥形，缩短施工周期。

2.4 制造要求

结合本桥施工特点，大桥位于山区乡村，进场条件受限制，且主梁距离地面高度180m，现场安装时只能利用主塔施工起吊设备塔吊吊装，单塔起重设备为一台川建C7022、一台波坦MC230，最大起重量分别为16t、10t。为确保挂篮能够顺利运输及安装，在完成挂篮承载平台受力分析确定出主纵梁、横梁以及次纵梁的结构形式后，采取在工厂分段制作的方式，拼装接头采用高强度螺栓进行连接，分段制作主要考虑为运输的方便以及安装现场设备的吊重能力，制作单件重量不超过12t（主纵梁1单件重为12.909t，实际加工时预留接头现场焊接，单件重最重为11.3t）。

3 挂篮安装平台

为确保挂篮安装有安全操作施工平台，在横梁两侧安装0号块施工三角支架，该支架同时做0号块悬臂段混凝土浇筑承重支架。支架主要由型钢焊接而成，单侧布置10片支架，支架间焊接平联及风撑，增强支架的整体稳定性，支架顶面铺设分配梁及花纹钢板，外侧临边位置焊接1.5m高护栏，形成封闭施工平台，不发生高空落物，确保施工操作平台安全可靠。

4 挂篮安装

4.1 挂篮安装总体思路确定

常规前支点挂篮安装施工方法主要采用：支架拼装、地面拼装后整体提升两种施工方法，本项目受施工条件限制，8号墩山体原地面无拼装平台，同时采用整体提升施工，需要在桥面加工大型悬挑支架，拆除顶面0号块悬浇施工支架等，综合以上因素考虑采用支架拼装施工方案。

根据挂篮制造单件重量不超过12t以及现场起重设备性能综合考虑，挂篮安装时采用塔吊提升安装，除主纵梁1单件重量超出波坦MC230起吊范围，其它单件均可直接起吊，为解决起吊问题，在支架顶面设计主纵梁横移及纵移小车，先利用C7022塔吊将单侧主纵梁1吊至横移小车上，沿横桥向移动至设计轴线上固定，再依次吊装前横梁及C7022塔吊侧主纵梁1至纵移小车上，利用10t手拉葫芦在0号块支架顶面将主纵梁与前横梁组合件整体移动至设计位置，最后利用塔吊按照设计图纸依次吊装挂篮各构件，利用高强螺栓连接成整体。主纵梁5受0号块悬浇长度及支架长度影响不能安装，在浇筑0号块前将主纵梁5吊装至支架顶面，待1号块浇筑完成挂篮前移4m后再安装主纵梁5。

4.2 主纵梁1平移、纵移装置的设计

主纵梁1横向移动装置采用工25工字钢制作横移小车，小车底部安装四台由NJ2312M型轴承制作的滚轮，以减小横向移动过程中的摩擦力，小车横向移动过程中由于没有承重结构，所以在垂直承重三角架方向安装两根HN700×300型钢作为小车横向移动的轨道，小车横移采用3t手拉葫芦即可完成，以此即可实现主纵梁1的横向移动。

主纵梁1的纵向平移待整个主纵梁1和前横梁安装完成后进行，纵向移动托架采用横向移动轨道的两根HN700×300型钢制作，型钢间设置平联增强纵向移动托架的刚度及稳定性，纵向移动托架底部安装12台由NJ2312M型轴承制作的滚轮以减小移动过程中的摩擦力，纵向平移采用4台5t的手拉葫芦完成，以此即可实现对主纵梁1的纵向移动，从而完成对主纵梁1的定位。横向、纵向平移托架的设计见图3。

图3 主纵梁1横移、纵移小车图

4.3 主纵梁1与前横梁安装

主梁0号块支架安装完，焊缝探伤合格预压结束后进行挂篮安装工作。挂篮安装前测量放样主纵梁纵移轨道顶面标高以及主纵梁中轴线，在0号块支架顶面安装主纵梁纵移轨道，调整轨道标高处于水平，确保主纵梁前移过程中受力均匀，待准备工作完成后，进行主纵梁纵移、横移小车的安装，安装完成后开始进行挂篮的吊装施工。下面以赤石特大桥主7号墩后退方向侧挂篮安装为例进行说明，其它部位安装方法基本相同。

主纵梁1与前横梁安装施工流程（见图4）：（1）第1步。检查塔吊起重设备确保安全起吊，利用川建C7022塔吊起吊左侧主纵梁1至横移小车上。（2）第2步。安装三台手拉葫芦将主纵梁1移动至左侧设计轴线位置后型钢焊接固定，与纵移小车固定。其中两台手拉葫芦向前拖移，一台手拉葫芦做保险，控制手拉葫芦移动速度。（3）第3步。利用川建C7022塔吊起吊右侧主纵梁1至纵移小车顶面，利用10t千斤顶微调至设计轴线位置，型钢焊接固定右侧主纵梁1。（4）第4步。塔吊分别起吊前横梁至安装位置，吊装时从一侧依次安装到位，安装时前横梁底部支垫钢管与0号块支架固定，待前横梁安装完成后测量检测前横梁、主纵梁1轴线及标高是否满足设计要求，不满足要求利用10t千斤顶进行微调至设计位置，焊接主纵梁1与前横梁连接位置的焊接接头。（5）第5步。依次拆除前横梁底部钢管支撑，将前横梁、主纵梁1与纵移型钢进行焊接固定形成整体。（6）第6步。在主纵梁纵移托架前安装4台10t手拉葫芦，后侧安装2台10t手拉葫芦，进行主纵梁、前横梁整体前移至设计位置，利用型钢将主纵梁、前横梁与0号块支架焊接固定，至此完成主纵梁、前横梁的安装工作。

4.4 主纵梁2～4、中横梁、后横梁、联系梁安装

主纵梁1与前横梁移动至设计位置固定完成后，利用塔吊依次吊装主纵梁2→中横梁（包含次纵梁1安装）→主纵梁3→后横梁（包含次纵梁2、3安装）→主纵梁4→联系梁初安装，具体安装步骤见图5，安装过程中及时观测安装轴线及标高，底部支撑在0号块支架顶面固定。

4.5 主纵梁5安装

根据主梁悬浇段长度，主纵梁5安装时无安装空间，需要待主梁1号块浇筑完成前移后进行安装，为解决主纵梁5安装问题，在浇筑0号块悬臂段前将主纵梁5吊装置至0号块支架上，施工0号块悬臂段时在主纵梁5安装位置顶口预留PVC管吊装孔，待具备安装条件后利用手拉葫芦将主纵梁5移动至设计位置进行安装连接即可。

5 高强螺栓连接

5.1 高强螺栓安装

高强螺栓采用M24，等级10.9S，出厂时应分别随箱带有扭矩系数和紧固轴力（预拉力）的检验报告。进场后根据不同部位，安装不同型号高强螺栓。高强螺栓采用0-1000N·m的手动扭矩扳手进行拧紧，分初拧、终拧、复拧，根据高强螺栓的扭矩系数计算初拧扭矩为390N·m，终拧扭矩为780N·m，复拧扭矩等于终拧扭矩，高强螺栓扭紧均在1天内完成。高强螺栓拧紧顺序为从中间向四周进行，为了防止漏拧采用石笔作记号来检查，并由技术人员跟踪检查。

5.2 高强螺栓连接检查及防护

（1）高强螺栓连接终拧结束后，用0.3～0.5kg的小锤逐个敲检，且应进行扭矩抽检，欠拧或漏拧者应及时补拧，超拧者应予更换。

高强螺栓检查利用手动扭矩扳手将以安装螺栓的螺母回转30-50度，然后将扭矩扳手上的扭矩值调为终拧扭矩，看该螺栓再次扭回原位时是否达到终拧扭矩值，该扭矩与检查扭矩的偏差应在检查扭矩的10%以内。

（2）螺栓连接完毕后，应及时对板间、螺栓头、螺母、垫圈等处用油性腻子封闭，防止雨水及其他杂物进入影响连接板面的受力。

（3）及时将高强螺栓连接板面全部涂刷防锈漆，防止高强螺栓锈蚀影响强度及受力[2]。

6 挂篮安装注意事项

挂篮首次安装精度的控制直接影响后续悬浇施工时预埋件位置及挂索坐标，施工过程中需要严格控制各环节施工细节，主要体现在以下几个方面：

（1）严格控制挂篮行走标高，在行走过程中保持一致，确保行走过程中安全，位置准确。（2）挂篮安装主要起重设备为塔吊，安装前严格检查设备完好率，确保安全吊装。（3）挂篮设计加工时考虑钢结构变形及加工误差，在主纵梁与横梁连接位置设置现场焊缝，安装过程中待结构尺寸满足设计要求后再进行焊接连接。（4）挂篮连接部位采用摩擦板、高强螺栓紧固连接，施工过程中严格控制摩擦板连接面的打磨、喷砂处理程序，高强螺栓紧固采用初拧、终拧、复拧的施工工序，控制连接质量达到设计规范要求。（5）安装过程中测量全过程检查安装轴线、标高，及时调整误差。（6）吊装过程中检查吊装编号防止出现混装、错装现象。

7 结束语

文章通过对赤石大桥主7号墩主梁前支点大吨位牵索式挂篮高空安装方案的介绍，旨在为类似工程提供施工经验。挂篮安装介绍的主要特点为：在挂篮安装过程受施工场地限制，无法完成地面整体拼装后整体起吊施工工艺，且安装过程中无重大起重设备时的施工工艺。赤石特大桥按照以上方案，严格控制了挂篮的安装质量，单幅挂篮安装周期控制在15d，施工方便快捷，现场投入人力、设备较少，合理节约资源。目前赤石特大桥主7号墩挂篮已安装完成，主梁0号块悬臂段已浇筑完成，即将进入挂篮悬浇施工工序，经检测挂篮安装质量及尺寸满足设计及施工要求。

参考文献

[1]刘士林，梁智涛，侯金龙，等.斜拉桥[M].北京：人民交通出版社，2002.

[2]余定军.斜拉桥大型挂篮整体吊装施工技术[J].中国港湾建设，2007.

作者简介：杨金龙（1979-），男，湖北荆门人，工作单位：中交二航局第五工程分公司，职务：项目总工，研究方向：桥梁施工。