缆索吊装塔扣一体化施工技术应用

卢小凤，李长春

（安徽省路港工程有限责任公司，安徽 合肥 230022）

1 引言

传统的拱桥结构主要采用支架法施工，随着拱桥结构跨径增大，拱肋采用缆索吊装施工技术开始推广，但通常将主索塔架和扣索塔架分开布置，使缆索系统与扣索系统独立工作。我单位将构造功能基本相同的主塔架和扣锁塔架结构合二为一，做整体性结构一体化设计，形成拱桥缆索吊装塔扣一体化施工工艺。

2 工程环境及工程概况

唐家山堰塞湖特大桥主桥1孔净跨径160 m上承式钢管拱混凝土桥，引桥为20m预应力混凝土简支T型梁桥。主拱弦管采用Φ750×14钢管（拱脚部位采用Φ750×16钢管），腹杆采用Φ351×12钢管。在弦管内灌注C50微膨胀混凝土。拱上建筑为14×12.25m钢筋混凝土π型梁桥。

3 技术特点

3.1 集成系统性

将两组相同结构塔架（主索塔架和扣索塔架）进行一体化系统化布置后，减少了扣塔的布置，更容易适应山区等受地理条件限制地方拱桥的施工。

3.2 资源节约型

减少了缆索系统设备的投入及缆索布置的工程量，节约了工程造价，缩短了施工周期。

3.3 便捷管控性

整个施工只要对一体化后的塔架进行监控，更便于构件吊至指定位置后通过扣索体系、缆风体系及测量配合完成标高精确调整定位。

4 工艺原理

缆索吊是由索塔体系、缆索体系、锚锭体系、扣索体系及缆风体系五大体系组合而成的吊装系统。整个吊装系统通过卷扬机、缆索、滑轮组、跑车互相配合完成构件平移及起重吊装工作。构件吊至指定位置然后通过扣索体系及测量配合完成标高精确调整定位；通过缆风体系及测量配合完成轴线精确调整定位。

5 施工工艺流程及操作要点

5.1 工艺流程

索塔基础、索塔锚锭→塔架安装→缆风系统安装、缆索系统安装、扣索系统安装→缆索系统试吊→主桥拱肋安装

5.2 操作要点

5.2.1 索塔基础及锚锭

采用C30钢筋混凝土矩形扩大基础（长×宽×高=9.1m×4.9m×1.2m），地基承载力不小于120Kpa，对于嵌岩基础开挖时严禁采用爆破方式，防止对基础产生扰动。浇筑混凝土之前对塔柱法兰盘预埋件进行精确定位加固。根据两岸的地理情况，南岸拟采用桩锚作为主索的锚锭，北岸采用预应力锚索。

5.2.2 塔架

索塔采用Φ700×8和Φ270×5的钢管拼装，塔顶采用I56B的工字钢焊接成框架梁，用于分配塔顶索鞍的载荷，安装时采用全站仪对塔柱的垂直度进行监控测量。塔顶采用I56B工字钢沿桥轴线纵横两个方向搭设成塔顶受力平台。底层工字钢采用2I56B工字钢组合成钢梁，上层工字钢沿桥轴线方向横向布置，采用2I56B工字钢为一组，共布置三组，中心间距80cm。两个方向工字钢间采用2I25b工字钢斜撑加强。

5.2.3 缆风系统、缆索系统、扣索系统

5.2.3.1 缆风系统

①索塔前后抗风：每个索塔前后布设各两组4Φ28的钢丝绳；②索塔侧向抗风：用于平衡风荷载，应于索塔两侧对称布置，水平角度低于45°；③拱肋八字抗风：每段拱肋均需要设置侧风缆，侧风缆成八字形布置，风缆与桥轴线角度宜大于35°。每段拱肋端头上下弦各设置一组风缆，用于拱肋线形调整和平衡风荷载。

5.2.3.2 缆索系统

主要由缆索系统（承重索、牵引索、起重索）、起重小车、锚碇、塔架（含索鞍、承马）及风缆、动力系统（牵引卷扬机、起重卷扬机）等五部分组成。

①主索系统主跨为306.8m，全桥共设计两套主索系统（对应上下游拱肋各一套），每套系统由4-φ52的纤维芯钢丝绳组成。

②起吊系统每组主索上布置2组吊点，每组吊点采用φ24.0mm的钢丝绳走10线，每组吊点用1台80KN卷扬机作为动力机械。

③牵引系统每组主索上的两组吊点分别在两岸各用1台80kN的卷扬机作为牵引动力机械，每组牵引索用φ28mm钢丝绳走4线。

根据现场地理环境，在302省道侧布置2台（上下游各1台）牵引卷扬机和2台（上下游各1台）起重卷扬机。

5.2.3.3 扣索系统

扣索一扣采用单线φ39mm钢索选用1770级，破断拉力891KN；二、三扣采用双线φ39mm钢索采用1770级，破断拉力891KN，扣索前段与拱肋主弦管通过捆绑连接。

为确保扣索塔、穿索等工序的操作方便、控制准确，卷扬机选用状况良好的快速卷扬机，各卷扬机均配置滑车组。

5.2.4 缆索系统试吊

根据有关技术规范规定和本桥的实际情况，以本桥节段最大设计吊重为41t，试吊重量：按50%G→100%G→120%G 确定，及分别为 20t→41t→49.2t。

5.2.4.1 加载程序及观测

试吊按重量分三次进行完成。①50%试吊：50%G试吊重物可采用单片拱肋桁架和钢筋束配重加载。行走完索跨全程回到起吊处放下。②100%试吊：100%G试吊重物利用最大吊重段拱肋作为试吊重量。行走完索跨全程回到起吊处放下。③120%试吊：120%G试吊重物同样利用最大吊重段拱肋和钢筋束配重达到49.2t。行走至索跨跨中（最不利位置），回到起吊处将重物放下。

5.2.4.2 试吊目的

为了检查以下几个方面的情况：

①检查加载起吊后至跨中主索的垂度情况与设计是否相符。②观测主塔受力变形情况、塔架基础、地锚的变形数据和稳定安全情况。③牵引索、起重索的动作情况，跑车、倒拐滑车、滑车轮组的运转情况，卷扬机组的运行情况等。④测试指挥系统的调度配合能力。

5.2.5 主桥拱肋

5.2.5.1 下河拱肋安装

①吊装北岸下河第一段，挂1#扣索、侧抗→②吊装北岸下河第二段，挂2#扣索、侧抗→③吊装南岸下河第一段，挂1#扣索、侧抗→④吊装北岸下河第三段,挂3#扣索、侧抗→⑤吊装南岸下河第二段，挂2#扣索、侧抗→⑥吊装南岸下河第三段，挂3#扣索、侧抗→⑦调1#、2#、3#索索力，调整拱肋高程、轴线→⑧吊装合拢，通过扣索、侧抗风索对拱肋线形和轴线进行精调，调整合格后固定合拢段，进行各扣段间连接焊缝作业，完成拱肋正式合拢。

5.2.5.2 上河拱肋安装

①吊装北岸上河第一段，挂1#扣索、侧抗→②吊装北岸上河第二段，挂2#扣索、侧抗→③吊装南岸上河第一段，挂1#扣索、侧抗→④吊装北岸上河第三段,挂3#扣索、侧抗→⑤吊装南岸上河第二段，挂2#扣索、侧抗→⑥吊装南岸上河第三段，挂3#扣索、侧抗→⑦调1#、2#、3#索索力，调整拱肋高程、轴线→⑧吊装合拢，通过扣索、侧抗风索对拱肋线形和轴线进行精调，调整合格后固定合拢段，进行各扣段间连接焊缝作业，完成拱肋正式合拢→⑨对称吊装横撑、焊接。

6 结语

拱桥缆索吊塔扣一体化施工技术改变了塔架、扣架分开施工的传统工艺，大大减少了施工设备的投入，减少了扣塔的布置，解决了山区等受地形条件限制问题，缩短了施工工期，保证了主拱吊装施工的可行性和安全性，有效保证了横跨汶川地震形成最大的堰塞湖的桥——唐家山特大桥的顺利完工，从而解决两岸人民出行难的问题，社会效益明显。