拱承斜拉桥拱塔竖转、平转及主梁顶推合龙施工技术

王杨

[摘  要]：在复杂环境桥梁施工中，灵活运用选取建造方法至关重要，文章介绍常益长铁路沅江特大桥拱承斜拉桥采用拱塔竖转结合平转以及钢主梁双向顶推合龙的方式，合理规避了跨越双既有线及市政道路施工带来的安全风险，突破了狭窄空间施工不便的限制，保证了施工质量、安装精度及桥梁线形，保障了工期，节约成本，为类似桥梁项目施工提供了新思路。

[关键词]：拱塔; 钢主梁; 竖向转体; 水平转体; 合龙; 双向顶推

U455.465B

1 工程概况

沅江特大桥跨石长铁路拱承斜拉桥主跨跨径布置方式为（32+90+90+32） m，桥梁主跨跨越既有既有石长铁路I线、II线、市政道路人民路及人行道。既有石长铁路I线轨顶至新建桥梁梁底有效空间为2.54～3.04 m，与既有石长铁路II线东西两侧净距25 m。

桥塔为拱型桥塔，全高为66 m，桥面以上塔高45.0 m，桥面以下塔高21.0 m;拱轴线线形采用椭圆形线，截面采用等高等宽箱形截面，截面尺寸为顺桥向3.0 m×横桥向4.0 m，主材钢材采用Q345qD型，板厚为24～36 mm，拱塔单侧分为7段，总重824 t，最大节段重55.5 t。

主梁为钢箱梁，钢箱梁板件及钢锚箱主材、桥塔横梁主材采用Q345qDNH钢材，主梁节段划分总计为21段，总重2 330 t，最大节段重117 t。

2 施工方案

2.1 总体施工顺序

施工准备—桩基施工—承台、墩身施工—钢结构拼装—拱塔竖转、平转及合龙—主梁顶推及合龙—横梁竖转及合龙—斜拉索安装及调索。

2.2 拱承斜拉桥主塔转体施工

钢箱拱塔旋转分两步进行，第一步进行拱塔竖转，竖转时主要采用三角桁架起撑杆进行，竖转一次到位;第二步进行拱塔平转，平转至设计桥位，吊装合龙段，拱塔合龙。桥塔塔柱平转合龙后，竖转桥塔横梁，完成塔梁刚性连接。

2.2.1 拱塔竖转

在石长铁路I线安全区域外设施工场地，完成拼装平台支架搭设并超载预压，符合设计和规范要求后，安装支撑底板，拼装前进行中线和标高复测，误差在允许范围之内。本桥塔共划分9类节段，共17个（图1），拱顶为T8合龙段，塔底为结合段，与塔座及基础一起施工。精确画线放样后，采用“仰卧拼装分段”的施工方案，起重机按照编号依次吊装主塔钢箱拱，并安装焊接加劲肋及横隔板（图2）。

竖转系统由T0节段顶部、T1节段底部的预留R150 mm孔洞及钢销构成。

钢箱拱竖向转体角度约60°（图3），采用三角桁架起撑杆进行。竖转速度按规范取值0.005～0.01 rad/min。竖转水平牵引力约280 t，水平牵引长度约48 m。按2倍以上牵引力选择350 t级ZLD3500-300型连续千斤顶及配套（设备能力储备系数=2×350/280=2.5），牵引时间约105～210 min，水平牵引速度13～27 m/h（实际取10～12 m/h速度）进行转体施工。水平牵引控制好两肢同步性，避免竖转塔扭曲，确保安全，在滑道处设置标志点进行观测，及时进行调整。同时活动杆滑靴与滑道进行横向限位处理，确保体系横向稳定安全。水平牵引连续顶设置安全锚，以防止连续顶发生故障时更换维修时进行安全锁定。

水平牵引连续顶反力座尽量贴近转台，以减小预埋件受力。滑道铺设不锈钢板，与滑靴上的MGE滑板组成摩擦副，摩擦系数4%～12%;滑靴上的MGE滑板受压应力为10～15 MPa左右。

钢箱拱竖转到位后进行测量，精确调整就位后进行临时锁定（在竖转铰端口处设置两长孔销轴进行保险、锁定）。

锁定完成后在转台处配置配重，以确保钢箱拱在平转时的稳定。

2.2.2 拱塔平转及合龙

平转系统：平转系统由上盘、下承台、上下球铰、撑脚、滑道、牵引系统组成，转体系统以球铰支承为主，撑脚起控制转体稳定的作用（图4）。

平转转盘直径约2 m，转台直径约12 m，转体重量约600 t（393+242-47）=588 t，未计配重重量，撑脚中心距球铰中心距离r=4.5 m，转体角度约72°，拱最大悬臂约30 m。球铰按1 400 t级选用。转体时考虑撑脚竖向力影响及2倍以上牵引力，选择100 t级ZLD1000-200型连续千斤顶。

钢箱拱水平转体角度约72°。平转速度控制范围取值0.01～0.02 rad/min或悬臂端线速度1.5～2.0 m/min。水平牵引长度约7.5 m，水平牵引速度7.2～10 m/h，牵引时间19～63 min。

水平转体基本到位后，就位前可采用助推千斤顶进行水平位置精确调整，精调完成后采用限位码板焊接在滑道上进行水平方向的定位锁定。

水平位置精确调整完成后，采用助推千斤顶进行转台竖向调整，以精确调整钢箱拱竖直面姿态，确保合龙口正确。竖直面姿态调整完成后采用钢板在滑道与撑脚间抄垫（或用限位码板焊接撑脚与滑道上），进行竖直方向的定位锁定。桥拱塔柱（ 携横梁） 平转至设计桥位，调整合龙口，吊装合龙段，塔柱龙，嵌补塔柱根部平转铰节段，拆除竖转辅助设备及配重，浇筑塔底混凝土，承台封铰，完成桥梁体系转换。

2.3 鋼主梁顶推施工

2.3.1 钢主梁拼装及辅助设施安装

施工拼装平台、临时墩，并在拼装平台和临时墩顶安装分配梁，在支架上组拼钢主梁，在钢主梁上安装临时扣索塔架及辅助压重（压重线质量15 t/m，梁端20 m范围），安装拖拉设备、钢铰线、拉锚器等，由两侧向跨中方向同步采用滚轮式重物移运器（小坦克）进行主梁的拖拉，在永久墩及临时墩顶上安装纠偏装置，千斤顶安装在 208#、210#墩，拉锚器设置在主梁底板下（或侧板处），通过钢绞线拖拉主梁;钢主梁结构重量约2 330 t，半桥钢主梁顶推重量约1 200 t（考虑临时扣索塔架及梁端20 m范围辅助压重15 t/m，总顶推重量约1 800 t）。顶推跨径布置最大约60 m，最大支反力按1 200 t计。

2.3.2 钢主梁顶推施工

主梁双向顶推合龍施工示意见图5。

（1）调整设备体系，试拖拉 30（28） m，主梁前端到达中跨临时墩上，完成第 1 次拖拉。

（2）利用石长铁路天窗时间，一次性拖拉 60（62） m，跨越石长铁路I、Ⅱ线，完成第 2 次拖拉，拖拉就位前，可通过张拉附着在桥塔上的竖向及横向临时拉索，调整加劲梁合龙面，精准合龙。拖拉顶推就位前，调整顶推泵站流量，降低顶推速度，以降低顶推惯性及冲击。并在主梁尾部设置缓冲限位挡块，防止顶推过位及跨中主梁合龙口碰撞。

调整加劲梁合龙面，精准合龙措施：设置竖向及横向临时拉索进行调整;在主梁面板上设置调节对口码板，利用螺旋千斤顶进行纠偏调整。

（3）利用附着在桥塔上的临时拉索，调整横梁与主梁连接面的位置和姿态，分步竖转横梁节段，精准对接，与主梁焊接合龙，完成塔梁刚性连接施工;拆除横梁竖转施工的临时结构，拆除扣索塔架及压重，落梁，体系转换至永久活动支座。

（4）安装并初张拉斜拉索，控制张拉力为 500 kN。

（5）拆除临时支墩，分段施工混凝土桥面板。

2.4 拱塔横梁施工

拱塔横梁在钢构件加工场焊接，运至现场后利用附着在桥塔上的临时拉索，调整横梁与主梁连接面的位置和姿态，分步竖转横梁节段，精准对接，与主梁焊接合龙，完成塔梁刚性连接施工。

3 结束语

常益长铁路沅江特大桥跨石长铁路拱承斜拉桥拱塔灵活采取竖转结合平转方式，合理规避了跨越双既有线及市政道路施工带来的安全风险，保证了焊接质量、拱塔线性及安装精度，提高了集成化施工劳动效率，降低了施工成本;同时主梁选用双向顶推合龙施工方法，突破了狭窄空间施工不便的限制，在满足经济跨距的同时，缩短了一倍工期，为类似既有线桥梁施工提供了借鉴。

参考文献

[1] 姚森.钢管拱仰卧拼装分段竖转施工技术[J].交通科技，2019（2）：27-31.

[2] 邵旭东等.桥梁工程[M].北京： 人民交通出版社，2019.

[3] 高速铁路桥涵工程施工技术规程： Q/CR9603-2015[S].

[4] 高速铁路桥涵工程施工质量验收标准： TB10752-2018[S].

[5] 钢结构工程施工规范： GB50755-2012[S].