公路施工：峡谷地区260米跨度索道便桥施工工法

峡谷地区峡谷地区 260260 米跨度索道便桥施工米跨度索道便桥施工工法工法 中铁十八局集团中铁十八局集团有限有限公司公司中铁十八局集团中铁十八局集团第二工程第二工程有限有限公司公司 王新泽王新泽 韦有波韦有波 于长彬于长彬周森周森程旭程旭 1 1. . 前言前言 随着西南地区高速铁路及客运专线铁路发展进入了一个全面崭新的时期。 现在在修建特殊桥梁的过程中，跨越峡谷沟壑，为了便于施工管理，保障两 岸交通及工程建设的顺利实施，在工程开工前在桥址附近修建索道桥。由于 修建桥梁投资大、工期长，为便于主体工程的施工，加快工程施工过程中的 沟通，减少投资、工期短、见效快等优势，索道便桥在施工建设过程中发挥 越来越重要的作用。中铁十八局集团第二工程有限公司成贵铁路项目部对工 程特点、现有经验及调查，在西南地区铁路施工过程中，索道桥的优势进一 步凸显，其独特的优势得到了广泛的认同，应用范围进一步扩大并得到成功 应用，经中铁十八局集团第二工程有限公司技术攻关小组开发，总结提炼形 成工法。2017 年 10 月 18 日中国铁建股份有限公司组织的专家鉴定会鉴定， 关键技术达到国内领先水平， 授权实用新型专利 1 项， 获 2016 年度企业级工 法。 2 2. . 工法特点工法特点 索道桥主要由锚碇、承重索系统、桥面、稳定结构四大部分组成。在索 道桥设计及施工过程中，对整桥施工受力进行了重点分析。参照过去施工设 计经验对以下部分进行了局部的优化设计施工 索道桥承重索， 把人行道索和车行索分开， 使偏心受压能得到有效控制。 对钢横梁的主梁和副梁结合的形式减少了施工焊接工程量，增加了桥梁的梁 第 1 页 共 16 页 体稳定性。 将桥面面板改为轻薄的花纹钢板，增加车行道摩擦受力，铺装中不采用 钢板满铺，主要在车轮处铺装，并设置限位木板，减少桥梁偏心受压；使用 木板和花纹钢板相结合的型式，增加了桥梁的使用寿命，减少了运行中维护 的时间，降低了维护成本。 桥梁张拉连接器采用专利技术进行设置，有效的控制桥梁后锚的连接。 为减少共振的危害，在索道桥设计时研发了阻尼技术，即在索道桥跨中 横梁两侧加设一个钢箱， 箱内设置 50KG 质量铁块， 铁块四周采用弹簧与钢箱 四壁水平相连，用于索道桥发生振动时，有效吸收振动能量，防止风振和索 道桥发生共振，保证索道桥安全运营。 综合国内铁路投入的索道桥施工方法及建设周期，西溪河索道桥在技术 方案、施工方法、建设成本、建设周期均有了显著的提升，在施工技术上优 化了方案，因地形地质的限制，施工中的难度极大。索道桥一般技术性能见 下表 索道桥一般技术性能表 桥 梁 技 术 特 点 与 通 载 性 能 索道桥跨度范围（m）40-440 最大矢跨比 f/l1/35-1/40 车行部宽度单车道3.6-4m（也有少数双车道） 最大横倾角（）3 轮式荷载 全重（KN）1200 轴压力（KN）60-130 使用寿命（年） 应急型3-10 年，永久性30-50 年（桥面 板除外） 桥跨自重（kg/m） 木板桥300-350（载重 20t） 钢桥板350-400（载重 20t） 抗风能力6-8 级 承重索类型钢芯钢丝绳，防腐钢绞线，平行钢丝束 锚碇方式地垄式、锚杆式、混合型式、锚桩式 安装架设工期一般为 2-3 个月 第 2 页 共 16 页 3 3. . 适用范围适用范围 本工法适合于铁路桥梁施工跨峡谷沟壑、悬崖峭壁、深谷急流地质条件 复杂地区领域。 4 4. .工艺原理工艺原理 索道桥主要采用钢丝绳承重，属于柔性桥梁，根据悬索受力体系进行计 算。其受力计算过程按照以下计算程序进行设计计算 首先确定桥梁最大跨度、 设计荷载， 把最大荷载放在桥跨最不利的位置， 作为桥梁的设计状态。以确定最大矢跨比，使车辆在行驶至桥梁时，最大纵 坡不超过允许值。 考虑到车辆在桥梁上偏心行驶所产生的活载及附加拉力，拉力出现不平 衡现象、温度、荷载的动力等作用同时受力情况下，确定钢索总根数，并根 据确定总根数算出每根钢索的设计拉力。 其次考虑受力组合荷载在横梁上时，稳定索和主索产生的受力不均衡作 用。根据所计算值对主索及稳定索张拉力进行设计计算。同时对钢横梁中部 和端部进行连接计算，校核横梁端部和中部连接处应力。 再次将状态转换到空索状态，分别计算稳定索和主索的空索张拉力和矢 度，以便在架设过程中，控制空索垂度来保障各索能达到设计张拉力。 再以空索为初始状态， 验算静载及活载在横梁上的稳定索和主索的拉力。 验算在偏心受压的状态下的倾角及受力，并验算温度的影响。 考虑上述所有因素后，计算桥梁桥面索和稳定索是否超出设计允许值， 能否达到受力平衡，否则再进行调整和修改设计。 索道桥一般通过缆风索来限制索道桥风载作用下的位移。这种方法没有 第 3 页 共 16 页 考虑包括缆风索在内的整体结构在风振下的振动，且缆风索对于索道桥风振 荷载下竖向位移限制较小。 因此，开发一种考虑桥整体结构频率，增加结构阻尼，施工简便构造简 单的阻尼器，对于限制索道桥在风振作用下顺风向和竖向位移，减少风振响 应，保证索道桥安全有着重要意义。 5 5. . 工艺工艺流程及操作要点流程及操作要点 索道桥工程施工工艺主要由锚索钻孔注浆、主索铺设、空索张拉及垂度 调整、钢横梁安装、桥面系安装、调整矢度、荷载试验等工序。主要施工工 艺流程图如下图所示 施工工艺流程图 5.1 测量及桥址选位 在选址过程中首先应对两岸锚碇岩体的结构特征、完整状态、山体稳定 第 4 页 共 16 页 性等地质条件因素应全面调查，并了解当地气象条件，如最高温度与最低温 度，最大风速，年降雨降雪量和暴雨情况。 应选择地势平坦；地基稳固，山体稳定，便于构筑锚碇系统。应避开滑 坡、岩堆等不良地质地段。两岸桥台高度不得大于 8m，且两岸桥台标高应满 足同一水平线及标高。 5.2 锚索钻孔及下锚索注浆 5.2.1 钻孔 钻孔一般要求根据锚固段地址情况和质量进行确定，如原设计部位不 适合锚固段时， 应及时采用固结灌浆改良、 改变锚固段位置或增加锚索长度。 如因地形条件限制无法按照图纸进行施工时，应选定位置拟定新的孔位。钻 孔应保证钻进的稳定性，对于钻孔机护壁上的粉尘、泥屑应使用高压空气或 清水进行清洗。对于下倾孔完成的，应及时进行封堵以免碎屑、杂物进入孔 口。钻孔过程中应注意速度、返回介质的成分与数量、地下水等发育情况。 钻孔精度要求钻孔的孔径不小于设计要求；实际钻孔长度不应小于设 计长度的 1，对于下倾孔，当有不可排除的松散物质时，应考虑松散物质占 据孔内的深度；钻孔在任何一个方向上的入口误差不得大于 2.5；钻孔在 钻进长度上的孔倾斜偏差不宜大于钻孔长度的 1/30； 钻孔水平方向的误差不 应大于 50mm，垂直方向的误差不大于 100mm。 5.2.2 钢丝绳锚杆的制作与主索的连接 钢丝绳锚杆的构造去一段钢丝绳（其长度为 2 倍锚杆孔深100cm） ，浆 砌对着成锚杆体，分为自由段、胶结段、内锚头、外锚头四段进行绑扎，然 后将前三段放入毛孔中， 用水泥浆固结在岩层中， 即形成锚杆。 外锚头的 “蛇 第 5 页 共 16 页 口”漏出地表，用连接器与主索连接。 钢丝