公路施工：斜向异形钢塔竖向转体施工工法

1 斜向异形钢塔竖向转体施工工法斜向异形钢塔竖向转体施工工法 中交第二航务工程局有限公司、中交二航局第二工程有限公司 徐元孝、张平、何运、兰龙水、枚龙 1.前言前言 随着各种大跨径桥梁均在国内外的桥梁工程中得以建设和高速发展。 无论是结构 型式、施工方法，还是新型材料的应用均在不断地完善和进步，人们生活水平和审美 能力的提高，对城市建设提出了更多美学上的要求。东苕溪大桥为斜拉-悬索体系桥， 主塔为拱形索塔，顺桥向向边跨侧倾斜 20，拱的跨径为 38.86m，矢高为 71.474m， 拱轴线为悬链线， 造型独特。 负责施工的中交第二航务工程局主塔采用平面整体拼装， 两侧钢塔上安装三角架进行起扳对拉竖向转体技术，钢塔及转体系统共重约 1348.9t， 同等桥型中规模国内罕见，施工难度和施工风险较大。为了促进该施工方法在我国类 似桥梁工程项目中得到推广应用， 根据东苕溪大桥主塔竖向转体施工实践经验特编制 本工法，供今后同类型钢塔转体施工参考借鉴。 该工法的关键技术于 2018 年 7 月 16 日通过了中国公路建设行业协会组织的鉴 定，成果达到国际先进水平。获得 3 项知识产权，其中 1 项发明专利一种转铰定位 方法（专利号 2015100379188）已授权，2 项实用新型专利一种竖转铰装置、 一种具有钢绞线防扭转功能的传输机构已授权；2016 年 12 月斜向异形钢塔竖 向转体施工技术研究获得“中交二航局科技进步二等奖”。 2.工法特点工法特点 2.1 斜向异形钢塔采用两侧塔柱对拉转体技术，将两套转体系统简化成一套转体 系统，且无需另外设置锚定。施工工艺新颖，临时结构工程量少，受四周工作环境影 响小，工期和成本大大降低。 2.2 采用钢塔竖向转体三角架系统，巧妙利用了临时结构的铰接装置和转体钢绞 线，使三角架由水平状态转换为立体状态，不用通过与钢塔分离的临时塔架，减少高 空作业量和支架工程量。 2.3 钢塔节段在已浇筑的混凝土桥面胎架上拼装。将钢塔竖向拼装转化成平面拼 装，既减小高空作业的安全风险，又可以将钢塔各个节段焊接同时进行，节省工期。 2.4 转体全过程采用计算机控制系统，在钢塔平面拼装和竖向转体过程中，对钢 塔节段拼装实现精准对位，计算机控制液压同步提升技术保证了钢塔竖转的整体性， 实时掌握转体过程中受力情况，保证竖向转体时全过程受控，顺利转体到位。 第 1 页 共 15 页 2 3.适用范围适用范围 本工法适用于斜向异形钢塔类似结构竖向转体施工， 尤其是在桥梁两侧塔柱适合 对拉转体的情形。 4.工艺原理工艺原理 4.1 钢塔平面整体拼装，安装两侧的空间结构三角架系统，将钢绞线张拉的力传 递分散至钢塔上。转体三角架进行起扳竖向转体,运用两个钢塔的对称性，使一侧钢 塔加配重作为先转侧钢塔的锚定， 利用对拉方式依次将水平状态的钢塔竖向转体为设 计状态。见图 4.1-1。 图 4.1-1 三角架竖向转体示意图 4.2 将三角架设置为铰接结构，充分利用压杆铰，水平拼装三角架使其沿压杆铰 转体成型。张拉过程中用汽车吊抬起拉杆结构，配合转体钢绞线使三角架由水平状态 转换为立体状态，减少了高空作业量和支架工程量。 5.施工工艺流程及操作要点施工工艺流程及操作要点 5.1 施工流程 东苕溪大桥钢塔竖向转体总体施工工艺流程见图 5.1-1。 5.2 操作要点 5.2.1 钢塔预埋段及转铰安装 （1）承台第一次混凝土浇筑时将定位钢板按设计坐标精确预埋，尤其是标高控 制，待混凝土达到强度后再进行预埋段安装。 （2）浮吊起吊预埋段钢塔到承台内安装位置，利用三向千斤顶、手拉葫芦、四 氟滑板等精确定位预埋段，然后与承台内预埋钢板焊接固定。见图 5.2-1（左）。 第 2 页 共 15 页 3 图 5.1-1 东苕溪大桥钢塔竖向转体总体施工工艺流程 （3）基础铰安装时，为了保证转体时旋转中心在一条直线上，将销轴穿入基础 铰孔，在基础铰两侧耳板外的销轴上布置测量控制点，见图 5.2-1（右），通过测量 两侧控制点坐标，精确调整定位基础铰，使桥塔两个销轴中心线连线与桥梁中心线垂 直，将两个转铰同轴度误差控制在 3mm 以内。 图 5.2-1 预埋段安装定位以及基础铰安装定位 钢塔预埋段及基础铰安装 钢塔节段水平拼装 转体三角架拼装 牵引钢绞线挂张，完成三角架安装 东岸钢塔转体，西岸钢塔压重 东岸钢塔转体到位，测量调整焊接，挂背索 西岸钢塔转体到位，测量调整焊接 卸载钢绞线，拆除油缸、转体三角架等，完成钢塔安装 西岸钢塔转体 第 3 页 共 15 页 4 5.2.2 钢塔节段水平拼装 （1）起重设备吊装钢塔 A1 节段使之与预埋段对接，调整 A1 节段至成桥坐标， A1 节段与转铰焊接，完成后先下放试转，以检查铰轴的转动情况和 A1 节段与预埋段 匹配情况，如接缝处不合要求，则进行相应调整，直至满足要求为止，从而完成转铰 精确安装。见图 5.2-2。A1 节段试转完成下放到拼装胎架，与胎架临时固定，测量对 坐标进行复测，为下一节段安装提供数据参考。 图 5.2-2 钢塔 A1 节段试转图 （2）钢塔剩余节段卸船后，直接用动力平板车运输至安装位置，通过纵横移动 和升降调整平板车位置，将节段放在支撑钢墩上，定位钢塔节段，节段平稳落位后， 根据定位坐标及地标使用手动千斤顶及螺旋扣（30T）进行微调，图 5.2-3。 图 5.2-3 钢塔节段安装调位图 5.2.3 转体三角架系统安装 步骤一、钢塔水平拼装完成，在混凝土箱梁上搭设三角架拼装支架。 第 4 页 共 15 页 5 步骤二、用汽车吊在支架上拼装三角架，顺序依次为压杆节点、下横杆、压杆顶 部结构、斜支撑、斜杆、上横杆、油缸支架、拉杆等，整个压杆框架成型。安装张拉 千斤顶，钢绞线牵引过江。 步骤三、西岸三角架作为后锚，启动千斤顶收紧钢绞线，两台 150t 汽车吊提升 拉杆铰配合三角架转动。 步骤四、三角架转动到位后，连接拉杆铰与钢塔锚点，完成东岸三角架安装。 步骤五、将东岸三角架作后锚，千斤顶连续提升西岸三角架，两台 150t 汽车吊 提升拉杆铰配合， 三角架转动到位后， 连接拉杆铰与钢塔锚点， 完成西岸三角架安装。 挂设剩余钢绞线。 第 5 页 共 15 页 6 5.2.4 钢塔转体过程 ⑴ 钢塔转体施工流程 钢塔转体施工流程见图 5.2-4 图 5.2-4 钢塔转体施工流程图 钢塔转体前整体检查 东岸钢塔转体前试转 东岸钢塔转体 西岸钢塔压配重块 分级加载,实时监控 东岸钢塔转体到位焊接 东岸钢塔挂背索，张拉 西岸钢塔转体前试转 西岸钢塔配重块卸载 卸载钢绞线，拆除油缸、转体三角架等，完成钢塔转体 西岸钢塔转体到位焊接 测量观测是否转体到位 西岸钢塔转体 分级加载,实时监控 测量观测是否转体到位 转体到位 转体未到位 转体到位 转体未到位 第 6 页 共 15 页 7 ⑵ 施工操作注意要点 ①转体前的整体检查 1）转体前需要对液压竖转系统、转体三角架结构以及竖转结构进行检查。 2）各种应急措施与预案检查 （1）检查竖转设备的备件等是否到位； （2）检查防雨、防风等应急措施是否到位。 ② 试转 为了观察和考核整个竖转施工系统的工作状态，在正式竖转