斜拉桥“钻石型”索塔主动横撑施工工艺

郑 川， 段 天 桂

(中国水利水电第七工程局有限公司 第一分局，四川 彭山 620860)

1 概 述

随着现代桥梁技术的快速发展，斜拉桥的应用日益广泛。在斜拉桥施工过程中，随着索塔高度的增加，塔柱自重将对结构安全性及稳定性产生影响，因此，选择合适位置设置主动横撑并施加预顶力可以有效控制桥塔施工过程中的受力情况[1]。

韩滩双岛双塔斜拉桥主桥索塔呈“钻石型”，总高度为137.5 m。中塔柱内倾角为77.593°，索塔共设置4组水平支撑，中塔柱范围设置3组，上塔柱设置1组，每组顺桥向布置2道(间距4.4 m)[2]。笔者结合该桥实际情况，介绍了所采用的主动横撑施工工艺。

2 施工方案

2.1 施工流程

施工流程见图1。

2.2 安装前进行的工作

(1)施工准备。主塔横撑施工前，应严格按项目部相关文件要求对工区、作业队以及相关施工人员进行技术交底，使其明白各自该干什么、该怎么干以及完成的标准等。

(2)埋设预埋件。主塔横撑随塔柱各节段施工进度逐步安装，第一组横撑于主塔第3层(中塔柱)浇筑时预埋埋件，第二组横撑于中塔柱第6层(中塔柱)浇筑时预埋埋件，第三组横撑于中塔柱第9层(中塔柱)浇筑时预埋埋件，第四组横撑于主塔第17层(上塔柱)浇筑时预埋埋件[3]，预埋件布置情况见图2。

(3)横撑支架。主塔横撑支架采用I56b工字钢作为牛腿，与水平面呈45°，通过与塔柱预埋钢板4焊接连成整体，焊脚尺寸为10 mm。

横撑支架顶部平面切口呈水平状，其上设置切口封面钢板(δ=20 mm)。支架分配梁采用I28b工字钢，长3.5 m，在分配梁上提前标识出横撑安装位置[4]。

横撑支架利用现场5t卷扬机进行安装，第一、二、三组横撑支架安装时，首先将卷扬机固定于主塔下横梁竖向垫石预埋钢筋处，然后在横梁与塔壁转角处安装固定第1个导轮，再用两根钢丝绳通过爬模埋件挂座吊装第2个导轮，卷扬机钢丝绳通过2个导轮将支架材料反拉吊挂于设计部位，最后通过手拉葫芦微调并将支架焊接在预埋钢板上完成支架的安装。第四组支架安装时，卷扬机固定于上横梁处(图3)，其余步骤与上述一致。

图1 施工流程图

图2 主塔横撑预埋件布置图

图3 横撑支架吊装大样图

(4)工作平台。当横撑牛腿支架于设计部位焊接、安装完成后，进行横撑工作平台的施工。工作平台宽度为835 mm(横桥向)，长3.5 m(顺桥向)，采用I28b工字钢作为主梁，顺桥向共设置3道。主梁一端与塔柱预埋钢板3及3`焊接，另一端与横撑支架分配梁焊接。

工作平台上设置Φ20@150 mm钢筋作为纵向联系，采用δ=10 mm钢板作为平台面板。

(5)横撑材料加工。主桥索塔采用Q345钢材，Φ1 020×16 mm螺旋钢管作为第一、二组横撑，采用Q235钢材，Φ820×16 mm螺旋钢管作为第三、四组横撑。第一组横撑长32.4 m、第二组横撑长24.5 m、第三组横撑长16.6 m、第四组横撑长8.2 m，横撑接长采用坡口对接焊接。

每道横撑两端内部距端头30 cm范围内设置“井”字型内撑加强钢板，钢板厚度16 mm。横撑两端管口处设置封面钢板，钢板厚度为20 mm。

2.3 重难点及控制措施

2.3.1 横撑吊装

待横撑材料加工完成后，利用现场塔吊进行横撑吊装。横撑吊装采用双机抬吊法，并应在正式吊装前进行试吊，吊离地面10 cm，检查横撑吊钩固定情况及塔吊制动性能，确认合格、安全后方可继续起吊。在距横撑端头8 m处各设置一个吊点。因考虑塔吊臂长及吊绳影响，横撑采用斜交起吊，与设计横撑线型最小角度约6°(以靠近C7022塔吊侧为基准点，横撑向外侧偏移)。

在试吊合格后，两台塔吊将斜交的横撑缓缓吊起，待吊至横撑设计高度后，首先将横撑施力端(C7022侧)安放于设计位置(此时另一端由塔吊持续吊于支架外侧)，通过手拉葫芦将施力端进行临时固定后，另一端横撑通过塔吊缓缓牵引至牛腿支架上，并通过提前挂在牛腿支架上的手拉葫芦进行滑移(此时两台塔吊均不松钩)，直至拉到设计位置并固定，最后对横撑两侧进行精调，使之完全安装于设计部位。最后对横撑固定侧进行焊接固定，完成横撑吊装。按照上述流程继续吊装同组第二道横撑(图4、5)。

图4 横撑吊装步骤图(一)

图5 横撑吊装步骤图(二)

为保证结构的整体稳定性，在同组两道横撑之间设置Φ480×10 mm钢管水平联系。

第一组横撑共设置三道水平联系，间距8 m，沿横撑跨中对称布置。

第二组横撑共设置两道水平联系，间距8 m，沿横撑跨中对称布置。

第三组横撑于跨中设置一道水平联系。

第四组横撑因其长度约为8 m，故无需设置。

2.3.2 预顶力施工

(1)千斤顶安装。千斤顶的型号根据监控单位提供的主塔各组横撑初始起顶力、现有设备情况综合考虑，选用250 t千斤顶。

每道横撑各设置一台千斤顶，在塔柱预埋钢板2及千斤顶之间增设三角状调平钢楔块，以保证千斤顶尾部完全受力。千斤顶安装时需保证千斤顶圆心与横撑钢管圆心处于同一水平轴线上。

(2)分级施加起顶力。根据监控单位提供的主塔横撑初始起顶力(表1)，按40%、70%、100%分三级施加，每级持荷时间为3～5 min，同时需对顶点的位移及塔底截面应力进行监测并做好记录[5]。

表1 施工过程中各横撑最大压力表

(3)安装型钢支撑及拆除千斤顶。初始起顶力施加并持荷完成后，安装连接工字钢支撑。工字钢支撑采用现场I20b工字钢加工制作，横撑每端设置4道，沿横撑钢管管壁均匀布置，通过与塔柱预埋钢板2及横撑管口封面钢板1焊接，形成支撑体系，同时拆除千斤顶。

2.4 横撑拆除

主塔施工完成后，按第四、三、二、一组横撑的顺序从上至下拆除横撑、平台及支架，同组横撑两侧同时进行拆除，严禁两组横撑同时拆除。

拆除作业时，利用塔吊固定横撑吊耳，首先拆除横撑水平联系，再拆除两端型钢支撑，然后再拆除工作平台及支架分配梁，最后拆除支架牛腿。拆除过程中，所有材料均需缓慢起吊并下落至地面指定位置，并由专人指挥，严禁从高处直接往下扔出。

3 结 语

近年来，斜拉桥在我国桥梁施工中得到了广泛应用，而主动横撑在高耸结构的索塔中必不可少。因此，在主动横撑施工中，需要制定合理的施工工艺以确保横撑的施工质量。目前，我国斜拉桥索塔主动横撑技术研究还处于一种较落后的状态，因此需要在施工过程中不断学习、借鉴，同时要勇于创新，研究出更新更合理的施工工艺，为斜拉桥的发展做出贡献。