公路施工：无塔架缆索吊装箱形拱桥施工工法

无塔架缆索吊装箱形拱桥施工工法 中铁十二局集团有限公司 中铁十二局集团第二工程有限公司 周玉亮 帅建兵 肖三民 李博 章琳 1.1.前言前言 目前与隧道相连接公路箱形拱桥在考虑预制拱箱吊装施工情况下，一般在桥梁两侧设置塔架系统， 采用缆索吊吊装系统吊装预制拱箱。主塔塔架的安装、拆卸存在较大安全风险，同时主塔塔架及扣索 塔架占用隧道洞口明洞位置，致使隧道施工与桥梁缆索吊装施工交叉作业，相互干扰，隧道明洞施工 只能在桥梁竣工且主塔塔架及扣索塔架拆卸后施作，隧道工期将大大延后。中铁十二局集团第二工程 有限公司通过技术攻关，依据地形采取原塔架顶等高位置设置重力式地锚基础代替塔架系统，顺利解 决了隧道与桥梁交叉作业，相互干扰的难题。经认真研究、试验，总结最终完善形成了本工法。经鉴 定该工法关键技术达到国内领先水平，其为解决跨越峡谷深沟、深水或通航河道与隧道相连接的桥梁 施工具有重要的参考价值。 2.2.工法特点工法特点 2.1 充分利用高陡山坡的地形特征，发挥缆索吊系统的空中优势，避免施工场地及航道干扰，最 宜跨越河谷和山川，可以节省材料，降低造价，缩短工期。 2.2 缆索吊具有垂直、纵向及横向等全方位运输功能，跨越能力、起重能力和适应性强，可吊装 物资材料、预制拱圈的安装及合拢，上部预制构件吊装等，可充分发挥缆索吊的作用。 2.3 基本不受气候限制，在特定条件下，能够发挥其它起重机械和起重技术所不能发挥的作用。 2.4 具有定位精度高、运行平稳、移位灵活的特点。 2.5 采用缆索吊装，可以使拱肋预制与吊装系统同步施工，缩短工期，降低造价。 2.6 缆索吊装系统除重力式混凝土地锚外材料都可回收， 多次倒用， 加上设备简单， 拆装方便， 经济效果好。 2.7 采用无塔架吊装系统，可以减少大量的塔架材料和支架材料，缩短工期，降低安全风险，具 有良好的经济效果。 3.3.适用范围适用范围 本工法适用于跨越峡谷深沟、深水或通航河道的桥梁，或必须在汛期进行上部构造施工的桥梁。 4.4.工艺原理工艺原理 根据箱形拱桥与山体地形的位置关系，通过设置重力式地锚基础代替主塔架及扣索塔架，布设缆 索，安装大吨位缆索吊机，形成无塔架缆索吊装系统。以主缆索作为承重结构，天车在主缆索上往返 第 1 页 共 11 页 移动进行起重作业。索鞍安装于地锚顶部铺设的轨道上，用液压千斤顶牵引索鞍移动至各条拱轴位置。 通过缆索吊系统将预制好的箱形拱肋分段进行拼装，利用扣索作临时固定和调整以完成拱部的安装。 5.5.施工工艺流程及操作要点施工工艺流程及操作要点 5.1 工艺流程图 工艺流程图见图 5.1-1。 图 5.1-1 工艺流程图 5.2 操作要点 5.2.1 施工准备主要指吊装前的准备 （1）无塔架缆索吊的设计与实施 大吨位无塔架缆索吊的设计与实施主要包含重力式地锚基础设计与实施，缆索的设计与实施及缆 索吊机的设计与安装等，是无塔架缆索吊装施工的关键工序，它直接影响着安全、质量和工期，而大 施工准备 拱（肋）箱顶、移、搁置 拱脚段（I段）拱肋箱定位 中间段（Ⅱ段）拱肋箱定位 中间段（Ⅲ段）拱肋箱定位 合拢段（顶段）拱肋箱就位 拱（肋）箱纵横向连接 松索调整 完 成 中 箱 后 依 次 对 称 完 成 上 下 游 箱 段 作 业 拱（肋）箱接头、肋箱间砼现浇 全 站 仪 观 测 接 头 标 高 及 拱 肋 中 线 第 2 页 共 11 页 吨位无塔架缆索吊目前在我国还没有定型设计，也没有专门的生产厂家，只能依据以下几点来自行设 计。 1）根据桥跨布置及桥址地势地形条件； 2）起吊预制构件的尺寸大小及最大重量； 3）现场材料及设备情况； 4）施工工期及设计对吊装的特殊要求。 下面以学压央卡 1大桥为例给出无塔架（德钦岸塔架缆索吊装，香格里拉岸无塔架缆索吊装）吊 装系统吊装合拢示意图见图 5.2-1。 （2）拱肋的预制 拱肋的预制可采用土胎法或固定台座，预制时应按质量要求严格控制其几何尺寸、预埋件位置及 混凝土质量。根据预制场的情况，学压央卡 1采用固定台座（为保证拱座混凝土的整体性，拱座混凝 土采取一次性浇筑）预制拱肋。 图 5.2-1 学压央卡 1大桥无支架吊装系统示意图 第 3 页 共 11 页 （3）吊装前检查 1）首先是施工质量的检查，如跨距及两拱座的平行度、倾斜度、倾斜面的平整度，同时划出各箱 的位置。 2）缆索吊试吊运营 试吊的目的是观测重力式地锚位移，主索挠度，并观测主索受力均匀程度，动力设施工作状态、 牵引索、起重索在各转向轮上运转情况以及主索地锚稳固情况，通讯指挥系统的性能和各作业之间的 工作协调情况，分析设备的技术状态并进行安全鉴定，提出改进措施和确定能否正式吊装。由上，试 吊必须反应出缆索系统在极限受力下的情况，通常采取最大吊重的 1.2 倍加载配重试吊。 设备检查当吊装设备全部安装就绪后，应进行全面系统的检查验收，如螺栓是否上紧、帽梁上 的索鞍是否对位、主索垂度及缆风索、扣索、起重索、牵引索是否按设计要求布置，接头绳卡是否齐 全、上紧，有否安全标记，卷扬机位置是否正确与基础牢固联接，地锚千斤绳是否按设计设置等。检 查完毕后召开会议，总结检查情况，交待吊装安全及分工等有关事宜。确保各部位设备完好，工作正 常。特别是卷扬机有无损坏，用电器是否有保护等；索引、起吊索、承重索安装正确，穿引平顺；检 查缆索吊各部位安装与计算图纸技术交底相一致；牵引索，风缆索等与地锚的连接卡环数量，满足要 求，不得小于规定数目，且必须保证卡环环复力，同时在有可能滑动的部分如卡环上涂上油漆等醒目 易于观察的标记；检查安全制度、操作细则是否键全，操作室必须建在视野开阔、容易观测的位置， 且必须设有防火、灭火设备；测塔架的垂度，空索时容许向后倾斜，但不得超过规定斜度；检查索鞍 安装，保证索鞍安装位置的正确，主索平顺通过索鞍；信号明确。 试吊检查吊装前的全部检查验收，并通过改进复查后才能进行空载运行，再进行吊重试吊，观 测缆索各部位变化。试吊前非吊装有关人员必须清除出场并站好警界，安排好的观测人员应到位于各 观测点，如卷扬机、地锚、龙门架、吊点处，观察吊重后的变化情况，然后由总指挥用步话机通知卷 扬机司机起动将拱箱就地吊离地面 10 厘米，并联系各观查点报告变化情况。十分钟后，总指挥和总技 术负责人确认无异常时，并通知起高 50 厘米、100 厘米后的观察结果，由技术部门确认无误后，提升 箱梁到成拱所需高度，在两端拱座范围内进行牵引行走，牵引过程中进行观测，最后把配重落回存梁 台座，卷扬机卸载完毕，试吊过程结束。在整个过程中任何一项观测及检查结果出现异常，即立刻中 止试吊，待整改完成后才能继续试吊工作。 （4）观测准备 对检查合格、准备吊装的拱段，在其两端头及拱肋中线架设反光镜或贴反光贴片以便全站仪观测， 在塔架顶部中心架设反光镜或贴反光贴片以便全站仪观测塔架的变形情况。 （5）拱肋箱顶、移、搁置 具体安排主要由拱肋预制方案决定若采用土胎法预制拱段，拱段可采用龙门吊或轨道平车运 第 4 页 共 11 页 输至缆索下，若采用固定台座预制，可采用龙门吊或轨道平车将梁段从存梁场平移