大跨度钢混箱形拱桥无支架施工技术

王雷，孟凡奇

（1.济南市章丘区公路事业发展中心，山东 济南 250200；2.济南通达公路工程有限公司，山东 济南 250200）

1 工程概况

某位于洪口水电站库区内的桥梁为跨越深切河谷的上承式钢混箱形拱桥，桥址处山体坡度最大达80°，桥梁长410.5m，宽10.3m，桥面和水面相距138.4m。桥跨结构为5×20m+225m+3×20m，主拱净跨206.58m，净矢高49.85m。拱上为最大高度达48m的双柱式实心变截面桥墩，桥面主要为预应力空心板梁。桥梁结构采用汽-超20的设计荷载及挂车-120的验算荷载。该桥梁主拱宽8.0m、高3.0m，为单箱三室断面结构，顶底板、腹板厚度均为25cm。拱脚处0#节段按实心段设计，1#节段则为拱箱内增厚的过渡段。主拱肋按照18个节段划分，为减轻吊装重量，0#节段按现浇方式施工，其余节段预制吊装。拱上也主要采用现浇结构，并通过缆索吊机进行桥面预应力空心板吊装。拱脚0#块与跨中合龙段采用现浇湿接头，其他节段采用干接头并涂环氧树脂，拱肋段对接之前应按1mm厚度涂刮结合面环氧树脂浆[1]。

两边箱室主拱肋采用节段预制+缆索吊装+锚索悬臂拼装方案，待其合龙后进行底板和中室板及时现浇，以构成整体性单箱三室拱圈形式。该上承式钢混箱形拱桥存在以下施工特点和技术难点：钢混箱形拱桥通过斜拉扣锚索悬臂架设施工，跨度大；按照长线法进行箱形拱肋分节段预制，且底板和腹板均采用剪力键干接头；吊装机械主要使用130t缆索吊机。

2 拱肋施工方案

2.1 缆索吊装方案

该上承式钢混箱形拱桥130t缆索吊机主要包括主塔、主索、牵引及起重系统、后锚碇、通风缆等部分，缆索吊机按照（120+225+84）m的结构布置，且两岸塔顶设计高程均为254m，该缆索吊机按照1 300kN确定设计吊重。缆索塔架高20m，并借助绞座支撑于索塔顶，高18m的索塔塔架固结支承于高60m的过渡墩帽梁顶。主索由2组ϕ60mm钢丝绳组成，垂跨比为1∶10.5，垂度最大值为20.9m，每根空索安装张力达50kN，所对应垂跨比为1∶16，垂度为13.8m。起重索所用钢丝绳按照走8形式布置，并选用10t慢速起重卷扬机。该上承式钢混箱形拱桥缆索吊装主要使用2台15t慢速起重卷扬机及2根钢丝绳、转向滑轮所构成的牵引系统，并按照闭合回路设计。缆风索系统主要包括后背索和通风索2个系统，塔架缆风索主要起到控制塔顶位移，抵御塔架水平荷载的作用。

因受施工场地的限制，主要沿河滩与桥轴线垂直向布置拱段预制场，预制拱段在架设过程中面临掉头的难题，为避免预制拱段起吊转向过程中起重绳和已完成架设拱段交叉碰撞，必须将转向盘设置于2个运梁平车上，并通过尼龙吊装绳上下吊装扁担间的单点连接，在起重绳不动的情况下仅扭转尼龙绳实现预制拱段转向。

2.2 长线法分节段预制方案

该拱桥采用长线法[2]进行边箱拱肋预制施工，考虑到龙门吊机高度和施工场地的限制，无法进行台座一条龙预制，必须分段施工，即采用①→②→③,③→④→⑤,⑤→⑥→⑦,⑦→⑧→⑨的4段长线法台座预制及布置次序。各台座矢高仅为1.5m，既便于钢筋预制、混凝土浇筑，又便于拱肋吊装。根据设计要求及监测结果加强对预制台座施工控制，就施工过程而言，首先进行①→②→③,⑦→⑧→⑨段预制，将预制好的③⑤⑦节段吊移至相邻台座，并进行拱轴线形定位，无误后进行④⑥段连接浇筑。以上过程中拱肋吊装均通过2台65t龙门吊进行。

2.3 拱肋拼装方案

本次大跨度上承式钢混箱形拱桥拱肋吊装时应先进行上游①、①′节段安装，完成后将缆索吊机横移，再进行下游①、①′节段安装，结束后继续横移缆索吊机，并安装上游②、②′及③、③′节段，结束后再横移缆索吊机并完成下游②、②′及③、③′节段及上下游抗风撑架安装；继续横移缆索吊机，进行上游④⑧、④⑧′的对称安装及⑨节段合龙施工，完成后再将缆索吊机横移，进行下游④⑧、④⑧′的对称安装及⑨节段合龙。

2.4 扣锚索施工方案

扣锚索体系包括索塔、锚索及扣索等部分。通过万能杆件将主桥过渡墩和上部钢塔组拼而成的桁架即为索塔，索塔横纵桥向宽分别为14m和2.56m，高18m；索塔塔底连接过渡墩盖梁。扣锚索主要使用承载力为1 860MPa的ϕ15.24钢绞线。过渡墩墩身、盖梁、索塔顶分别锚固K1～K4及K5～K8扣锚索，而扣锚索的张拉施工主要在临时张拉平台进行。扣锚索索力范围为650～2300kN，其单根钢绞线设计张拉力为70～110kN，断裂安全系数在3.0及以上。

锚固于过渡墩墩身及盖梁的K1～K4扣锚索在过渡墩墩身、盖梁等的侧面设置张拉端，施工时还应根据设计角度进行波纹管、锚垫板及张拉槽埋设，并待拆除锚索结构后，通过相同标号混凝土抹平处理。锚固于索塔顶的K5～K8扣锚索在索塔顶设置张拉端，并由锚梁锚固。

通过4台YCW250B型千斤顶进行扣锚索同步分级张拉施工，并在施工过程中将锚索失衡水平力和塔顶横、纵向位移量分别控制在100kN,20mm,30mm以内。

3 施工技术要点

3.1 斜拉扣索锚索施工

该钢混箱形拱桥过渡墩两侧的扣锚索均使用承载力为1 860MPa的ϕ15.24mm钢绞线，通过扎花锚[3]形式在拱肋节段设置扣锁锚固端，并分散预埋，预留出1.0～1.5m长度后通过单孔连接器接长处理。结合工程地形实际分散锚固锚索，L3～L8锚索主要以扎花锚形式锚固在0#和9#承台，L1,L2锚索则以扎花锚形式锚固在山体岩锚。

3.2 ①、①′节段拱肋安装

其余拱肋节段安装架设精度直接取决于①、①′节段拱肋架设安装精度，该大跨度上承式钢混箱形拱桥①节段拱肋与0#节段、①′节段拱肋与0′节段间均采用现浇60cm湿接缝的接头形式，并通过两个Z形钢挂架及K1扣锁分别进行下端支撑和前端拉锚。扣锚好的节段应进行钢筋焊接和湿接头浇筑，并待混凝土强度达到设计要求的80%后进行下个节段的安装施工。

3.3 边箱拱肋合龙

按照施工方案，合龙段为⑨节段，该节段通过剪力键干接头形式及现浇60cm长度湿接头形式分别与相邻⑧节段和⑧′节段连接。进行⑨节段合龙段吊装时，必须在其与⑧′节段端分别安装一个合龙定位架，待其吊装至设计位置后通过合龙定位架和剪力键将其支承于⑧及⑧′节段。将4台螺旋千斤顶设置在现浇段区域，在吊装时向拱肋结构施加不小于1 300kN的顶力，并进行钢撑架的现场配置和安装。最后阶段现浇合龙段湿接头混凝土，并待其强度符合设计要求后松卸拱肋扣锁系统。

3.4 岩锚施工

考虑到该拱桥桥址处地形条件复杂，拱肋锚索和缆索吊机后锚全部采用岩锚锚固形式。桥址岸坡山体大部分为弱-中风化流纹岩，故应采用潜孔钻进行岩锚成孔施工，钻孔孔径为130mm，孔深30m，并在每孔内增设承载强度为18 60MPa的ϕ15.24钢绞线，按照施工方案清孔后进行高标号水泥浆液压注。岩锚施工结束后应进行拉力试验，保证各条岩锚拉力值不低于1 050kN。

4 结语

综上所述，该大跨度钢混箱形拱桥无支架施工主要面临边箱拱肋接头设计、空台座起吊就位精确度、斜拉扣挂拱桥施工线形控制等技术难题。实践证明，对于该工程而言，缆索吊装+斜拉扣挂的无支架施工方案切实可行、安全可靠；钢混箱形拱桥节段拼装接头底板剪力槽以及腹板剪力键的形式也合理有效，可作为国内桥梁工程中应用斜拉扣锚索技术进行大跨度钢筋混凝土箱形拱桥架设的有益参考。