自錨式混凝土懸索橋施工工法

1、自錨式混凝土懸索橋施工工法中鐵十三局集團(tuán)公司第一工程公司撰寫人：李文良二OO二年十一月十五日自錨式混凝土懸索橋施工工法1前言1.1自錨式懸索橋作為懸索橋的一種新型結(jié)構(gòu)，以其施工簡便、經(jīng)濟(jì)美觀的特點(diǎn)逐漸被市政工程采用。大連市濱海路橋就是由大連理工大學(xué)設(shè)計(jì)的我國首例自錨式混凝土懸索橋（見圖1）。中鐵十三局集團(tuán)公司一公司于2002年2月至2002年10月采用“分段施工索塔，整體現(xiàn)澆 “”型梁，吊機(jī)提升掛索，新材料進(jìn)行纜索防腐”等施工方法成功地完成自錨式懸索橋的施工任務(wù)， 現(xiàn)將其總結(jié)整理形成本工法。圖1 大連濱海路橋結(jié)構(gòu)示意圖2工法特點(diǎn)2.1根據(jù)現(xiàn)場施工條件，采用梁體現(xiàn)澆的施工方法，節(jié)省占地。2.2主

2、纜在工廠加工成型，運(yùn)至現(xiàn)場后在現(xiàn)澆梁和施工便橋上用吊機(jī)吊裝就位，施工簡便。2.2掛索施工工藝易于掌握，施工速度快，提高工效。2.3纜索防護(hù)工藝先進(jìn)，質(zhì)量易于保證。3適用范圍3.1適用于城區(qū)附近有景觀要求、且施工場地狹窄受限的中、小跨度自錨式混凝土懸索橋施工。4工藝原理4.1分段施工索塔，整體現(xiàn)澆 “”型梁，吊機(jī)提升掛索，使主攬錨固于主梁的端橫梁上，由主梁和邊墩下拉桿共同為懸索主纜提供錨固力，實(shí)現(xiàn)自錨體系，最后用新型材料進(jìn)行纜索的防腐處理。5施工工藝流程與操作要點(diǎn)5.1施工工藝流程見圖2。施工準(zhǔn)備測量放線基礎(chǔ)施工支架施工墩柱、塔柱施工索鞍施工梁體施工索部施工防腐處理附屬工程圖2 施工工藝流程圖5

3、.2操作要點(diǎn)5.2.1基礎(chǔ)施工5.2.1.1本橋設(shè)計(jì)為鉆孔樁基礎(chǔ)，沖擊鉆成孔。鋼筋籠在加工場地加工制作完成，平板車運(yùn)至工地，汽車吊吊裝入孔，導(dǎo)管法澆注水下混凝土。5.2.2墩身施工5.2.2.1鋼筋施工：在陸地上進(jìn)行鋼筋籠的綁扎，然后用吊車吊起與樁基預(yù)留接茬焊接。主筋聯(lián)接采用單面焊。螺旋筋采取綁扎反搭接，鋼筋的搭接綁扎必須符合相應(yīng)規(guī)范要求。5.2.2.2模板施工：模板采用自制大塊組合鋼模板，由厚4mm的鋼板卷制而成，模板縱橫肋采用7×7×角鋼，模板加工要求表面平整，剛度、強(qiáng)度和穩(wěn)定性經(jīng)檢算符合規(guī)定要求。5.2.2.3混凝土澆注 ：采用泵送混凝土一次澆注成型，機(jī)械搗固密實(shí)。在

4、澆注時(shí)控制好混凝土自由下落高度不超過2.0m，每層澆注厚度不超過50cm。5.2.3索塔施工5.2.3.1模板加工：在鋼構(gòu)件加工廠預(yù)先自制兩套塔身模板。出廠前，先在地面進(jìn)行試拼裝，檢查各部尺寸、接縫及平整度等，達(dá)到規(guī)范要求后，用汽車運(yùn)抵現(xiàn)場。吊車在現(xiàn)場分段組拼模板就位。5.2.3.2前期測量工作：放出塔柱縱、橫方向護(hù)樁，為以后柱身施工校模使用。5.2.3.3索塔分段澆注：第一段澆注至下橫梁頂部，第二段澆注至索鞍底部，施工方法同以上墩柱施工。5.2.3.4上、下橫梁施工：采用組合鋼模板與木模板組拼、混凝土泵送入模。5.2.3.5混凝土施工：調(diào)整塔身施工進(jìn)度，避免在晚間或氣溫過低時(shí)進(jìn)行混凝土施工；

5、索塔頂部施工時(shí)，用輪扣式腳手架搭設(shè)施工作業(yè)平臺，按設(shè)計(jì)要求將鞍部預(yù)埋件準(zhǔn)確埋設(shè)就位，水平儀控制頂面標(biāo)高，誤差3mm以內(nèi)；隨時(shí)觀測混凝土質(zhì)量，及時(shí)對混凝土配比進(jìn)行調(diào)整；嚴(yán)格控制混凝土澆注速度，隨時(shí)進(jìn)行塔身模板的測量監(jiān)控；索塔混凝土每次澆注完成后的次日早晨8：009：00溫度相對穩(wěn)定時(shí)，利用全站儀對塔身垂直度進(jìn)行復(fù)測。5.2.4鞍部施工5.2.4.1檢查預(yù)埋鋼板頂面標(biāo)高，符合設(shè)計(jì)要求后清理表面和四周的銷孔，吊裝索鞍底座就位，對齊銷孔使底座與鋼板銷接。在底座表面進(jìn)行涂油處理后，安裝索鞍主體。 5.2.4.2索鞍由索座、底板、索蓋等部分組成，由于質(zhì)量較大，索鞍整體就位困難，因此用吊車或卷揚(yáng)機(jī)設(shè)備分塊吊

6、運(yùn)組裝。吊裝操作時(shí)，要穩(wěn)、慢、輕，不得與其它物件碰撞。吊裝入座后，穿入銷釘定位，要求鞍體底面與底座密貼，四周縫隙用黃油填實(shí)。鞍體吊裝過程中，防止鞍體扭轉(zhuǎn)、擺動(dòng)及撞擊等。5.2.4.2索鞍安裝誤差控制在橫向軸線誤差最大值3mm、標(biāo)高誤差最大值3mm。5.2.4.3頂推索鞍，用60t千斤頂配合自制的鋼架作用于索塔上，施工平臺利用索塔頂部施工時(shí)架搭的輪扣式腳手架。頂推前應(yīng)確認(rèn)滑動(dòng)面的摩阻系數(shù)，嚴(yán)格掌握頂推量。5.2.5主梁澆筑5.2.5.1操作要點(diǎn)a.水中梁體模板支架采用鋼管支柱，“六四”軍用梁滿鋪膺架。插打大直徑鋼管樁架設(shè)軍用梁時(shí)，精確計(jì)算支架的沉降變形，并通過預(yù)壓實(shí)驗(yàn)消除部分塑性變形。b.調(diào)整支

7、架頂面標(biāo)高，支立梁體底、側(cè)模。梁底模板使用組合鋼模板；側(cè)模使用木模板，上鋪渡鋅鐵皮。加固側(cè)模支撐，保證模板光滑、平整和穩(wěn)定，然后直接在底模上綁扎鋼筋， c.采用混凝土一次澆注成型，使用插入式振搗棒搗固；及時(shí)對混凝土灑水養(yǎng)護(hù)，防止砼表面出現(xiàn)裂紋。d.施工時(shí)用水準(zhǔn)儀定期觀測支架沉降值，并詳細(xì)記錄。待成型后立即復(fù)測梁體線型，將實(shí)際線型與設(shè)計(jì)線型進(jìn)行比較，分析整理數(shù)據(jù)，調(diào)整下一步施工。5.2.5.2注意事項(xiàng)a.梁體模板支架標(biāo)高的控制必須準(zhǔn)確。b.梁體預(yù)埋件的預(yù)埋精度要求較高，特別是拉桿的預(yù)留孔道要有準(zhǔn)確的位置及良好的垂直度，以保證在正常的張拉過程中拉桿始終位于孔道的正中心。c.主梁澆注順序應(yīng)從兩端對稱

8、向中間施工，防止偏載產(chǎn)生的支架偏移，5.2.6主纜架設(shè)5.2.6.1主攬加工：采用在工廠預(yù)先定做完成，整卷運(yùn)至工地。架設(shè)前在施工便橋或已澆筑完成的橋面外側(cè)將主纜直接展開；完成二端錨具安裝，用卷揚(yáng)機(jī)配合長臂汽車吊從主梁的側(cè)面起吊安裝就位。5.2.6.2支承系統(tǒng)a.展索盤：成圈包裝的索在展開時(shí)必須避免銷的形成。因此在放索前應(yīng)將成圈索放在可以旋轉(zhuǎn)的支架上（見附圖三）。b.支承托輥：為避免主纜在橋面展開時(shí)損壞，在橋面每4-5米設(shè)置索托輥（或敷設(shè)草包等柔性材料），以保證索縱向移動(dòng)時(shí)不會與橋面直接摩擦造成索護(hù)套損壞。c.錨端支承小車：因錨重量較大，在牽引過程中應(yīng)采用小車承載索錨端。5.2.6.3牽引系統(tǒng)：

9、采用卷揚(yáng)機(jī)牽引，為避免牽引鋼絲繩過長，索的縱向移動(dòng)可分段進(jìn)行，共用三臺卷揚(yáng)機(jī)分設(shè)于兩個(gè)橋塔和索端。5.2.6.4起吊系統(tǒng)：根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際條件，在塔的兩側(cè)設(shè)置導(dǎo)向滑車，卷揚(yáng)機(jī)固定在引橋橋面上主橋索塔附近，卷揚(yáng)機(jī)配合放索器將索在橋面上展開。在提升過程中主要用吊車起吊，提升時(shí)避免索與橋塔側(cè)面摩擦。當(dāng)索提升到塔尖時(shí)將索吊入索鞍。在主索安裝時(shí)，橋側(cè)配置3處起吊設(shè)備。5.2.6.5錨固區(qū)提升：當(dāng)拉索錨固端牽引到位時(shí)，用吊機(jī)安裝主索錨具，并一次錨固到設(shè)計(jì)位置。吊機(jī)起重力在5噸以上。5.2.6.6主索塔頂就位：提升高度大于25米時(shí)，在兩座索塔的二側(cè)安置起重力大于45噸的汽車吊，將主索直接吊上塔頂索鞍就位。在吊

10、裝過程中為避免索的損傷，索上吊點(diǎn)采用專用保護(hù)索夾（附圖二）。5.2.6.7提升倒鏈：主索在提升到塔頂時(shí)，由于主跨的索段比較長，為確保吊機(jī)穩(wěn)定，用塔上設(shè)置的倒鏈協(xié)助吊裝。 5.2.7主纜調(diào)整5.2.7.1在主索制作過程中，在索上進(jìn)行準(zhǔn)確標(biāo)記。標(biāo)記點(diǎn)包括錨固點(diǎn)、索夾、索鞍及跨中位置等。5.2.7.2安裝前，首先測定跨長、索鞍標(biāo)高、索鞍預(yù)偏量、主索垂直度標(biāo)高、索鞍位移量以及外界溫度，然后計(jì)算出各控制點(diǎn)標(biāo)高。按照設(shè)計(jì)圖要求準(zhǔn)確核對各項(xiàng)控制值誤差。報(bào)經(jīng)設(shè)計(jì)代表同意后方可進(jìn)行主索調(diào)整。并按照調(diào)整后的控制值進(jìn)行安裝。5.2.7.3主纜的調(diào)整，一般在夜間氣溫比較恒定時(shí)進(jìn)行。調(diào)整時(shí)參照主纜上的標(biāo)記，保證索的調(diào)整

11、范圍。首先調(diào)整主跨跨中纜的垂直標(biāo)高，完成索鞍處固定。然后在邊跨根據(jù)設(shè)計(jì)提供的索力用千斤頂在錨固區(qū)將主纜張拉到位。5.2.8索夾安裝5.2.8.1為避免索夾的扭轉(zhuǎn)，索夾在主索安裝完成后進(jìn)行。5.2.8.2首先復(fù)核工廠所標(biāo)示的索夾安裝位置，確認(rèn)后將該處的PE護(hù)套剝除。索夾安裝采用工作籃作為工作平臺。將工作籃安裝在主纜上（或同普通懸索橋一樣搭設(shè)貓道），承載安裝人員在其上進(jìn)行操作。索夾起吊采用汽吊。5.2.8.3索夾安裝的關(guān)鍵是螺栓的緊固，施工時(shí)要分二次進(jìn)行：索夾安裝就位時(shí)用扳手預(yù)緊，然后用扭力扳手第一次緊固，吊桿索力加載完畢后用扭力扳手第二次緊固。5.2.8.4索夾安裝順序是：中跨是從跨中向塔頂進(jìn)行

12、，邊跨從錨固點(diǎn)附近向塔頂進(jìn)行。5.2.9吊桿安裝及加載5.2.9.1吊桿安裝：吊桿在索夾安裝完成后立即安裝。小型吊桿采用人工安裝。首先搭一個(gè)活動(dòng)支架，高度可以根據(jù)需要調(diào)整。小吊桿用46個(gè)人抬起后先將下端伸入主梁的預(yù)留孔內(nèi)，上端穿入連接銷便可完成。大型吊桿采用吊車配合安裝。5.2.9.2吊桿的加載：根據(jù)主梁和主纜的剛度、自重采用計(jì)算機(jī)模擬的辦法，獲得最佳加載程序。并在施工過程中，通過觀測，對張拉力加以修正。5.2.10纜索防護(hù)5.2.10.1索夾對接縫及螺栓密封處的防護(hù)：索夾的對接采用單組份聚氨脂密封膠。當(dāng)索夾最后堅(jiān)固后首先將索夾對拼縫清理干凈。然后將密封膠擠在縫隙內(nèi)。表面抹平整后與索夾一起用油

13、漆防護(hù)。5.2.10.2鞍的防護(hù)：鞍的防護(hù)比較重要，因?yàn)榘霸诠こ掏旯ず笠话銇碚f是不可視的，所以通常采用雙層防護(hù)，首先使用單組份聚氨脂密封膠密封主攬與鞍的接縫，然后在張拉完成后向鞍所在的主塔洞室中充填聚氨酯發(fā)泡材料，使鞍部整體與空氣隔絕。5.2.10.3錨固點(diǎn)的防護(hù)：錨固點(diǎn)的防護(hù)是懸索橋使用防護(hù)的關(guān)鍵，它的防護(hù)分兩步，首先用軟態(tài)不凝密封膠充填橋梁預(yù)留孔與拉桿及主攬的間隙并用硬凝密封膠封口；然后使用黃油涂抹橋下裸露螺帽及墊板并用不銹鋼罩封閉。5.2.11橋面系施工5.2.11.1欄桿的施工待吊索施工完畢后進(jìn)行。欄桿在工廠中制作，然后運(yùn)至現(xiàn)場與梁體予埋件進(jìn)行連接安裝。5.2.11.2人行道板采用現(xiàn)場

14、預(yù)制，然后用吊車吊裝即可。5.2.11.3混凝土攤鋪前先在橋面上做好混凝土頂面標(biāo)高控制點(diǎn)，攤鋪時(shí)以水準(zhǔn)儀跟蹤觀測。瀝青混凝土采用震動(dòng)攤鋪機(jī)進(jìn)行施工。6主要材料：見表1。主要材料表 表1序號名稱規(guī)格數(shù)量備注1鋼護(hù)筒壁厚10cm15t基礎(chǔ)2鋼管樁40665t海上現(xiàn)澆梁支撐3軍用梁“六·四”式140t現(xiàn)澆梁澆筑4連接角鋼L75*75*628t塔主施工5槽鋼1612t鞍部施工6鋼管腳手架508t主攬架設(shè)及調(diào)整7木方及板材16*16200m3吊桿安裝及張拉7機(jī)具設(shè)備見表2。主要機(jī)具一覽表 表2序號機(jī)具名稱數(shù)量用途（使用部位）1重力式?jīng)_擊鉆4臺基礎(chǔ)225t汽車吊3臺現(xiàn)澆梁、鞍部施工、主攬架設(shè)、3

15、40振動(dòng)錘1臺基礎(chǔ)和現(xiàn)澆梁支撐4卷揚(yáng)機(jī)3臺主攬架設(shè)520t倒鏈2臺主纜架設(shè)6500t千斤頂1臺主索調(diào)整730t千斤頂8臺吊桿張拉860t千斤頂2臺索鞍頂推8勞動(dòng)力組織：見表3。 勞動(dòng)力組織表 表3序號工序名稱技術(shù)人員（人）現(xiàn)場調(diào)度及管理人員（人）技術(shù)工人（人）普工（人）總計(jì)（人）1橋梁基礎(chǔ)11517242海上現(xiàn)澆梁支撐111315303現(xiàn)澆梁澆筑21740504塔柱施工11830405鞍部施工1155126主攬架設(shè)及調(diào)整221120357吊桿安裝及張拉211720408防護(hù)工程11810209安全措施91對吊裝設(shè)備及施工拉桿規(guī)格的選擇應(yīng)進(jìn)行計(jì)算校驗(yàn)。保證設(shè)備有足夠的安全度。92臨時(shí)平臺和吊點(diǎn)設(shè)

16、計(jì)由設(shè)計(jì)進(jìn)行復(fù)核。以保證不影響結(jié)構(gòu)的安全。93主索展開時(shí)設(shè)置防護(hù)措施，避免索圈彈出傷人。94卷揚(yáng)機(jī)操作人員精神集中，聽從指揮，確保安全。95操作人員進(jìn)入工地佩戴安全帽。高空作業(yè)系好安全帶。10質(zhì)量控制10. 1主纜架設(shè)質(zhì)量控制10. 1.1個(gè)別項(xiàng)目不調(diào)整主纜，因此在安裝前要認(rèn)真復(fù)核主索及錨固點(diǎn)、索鞍的位置，避免主索安裝誤差過大。10. 1.2在主纜索牽引過程中要注意索護(hù)套的保護(hù)。拉索表面的包裝材料可在索夾安裝時(shí)拆除。避免索護(hù)套的損壞給主索的使用壽命帶來隱患。10. 1.3在安裝前索鞍位置要按照設(shè)計(jì)要求偏位固定。當(dāng)主索安裝完成后，拆除固定裝置。避免索塔產(chǎn)生過大水平力。10. 1.4安裝完成的主索

17、為自然懸鏈線狀態(tài)，如出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)，應(yīng)進(jìn)行調(diào)整。10.2索夾安裝質(zhì)量控制10. 2.1正確確定索夾位置，減少吊桿位置與梁上錨固點(diǎn)之間的偏差。10. 2.2在安裝索夾之前清理鋼絲表面，避免污垢導(dǎo)致索夾滑移。10. 2.3反復(fù)用扭力扳手緊固螺栓。防止螺栓之間的軸力偏差。10.2.2.4按照二個(gè)階段緊固的要求，確保索夾的夾緊。10. 3吊桿安裝、索力調(diào)整的質(zhì)量控制10. 3.1在安裝過程中注意索護(hù)套的保護(hù)，防止索護(hù)套損壞影響吊桿的使用壽命。10. 3.2吊桿加載程序嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，避免加載誤差導(dǎo)致成橋標(biāo)高及索力不能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。10. 3.3張拉過程中遵照對稱、逐漸分段的原則進(jìn)行。10.4質(zhì)量檢驗(yàn)記錄

18、10.4.1主纜安裝質(zhì)量檢查記錄10.4.1.1主纜各標(biāo)記點(diǎn)與相對位置的誤差。10.4.1.2主纜安裝后的垂度或相對高度誤差。10.4.1.3主纜鞍座、錨固點(diǎn)在施工各階段的相對位置變化值。10.4.1.4主纜的中跨、邊跨在施工各階段的垂度變化。10.4.2索夾安裝質(zhì)量記錄10.4.2.1索夾的安裝位置。10.3.2.2索夾各螺栓的擰緊扭力。10.4.3吊桿安裝、調(diào)整質(zhì)量記錄10.4.3.1安裝后吊桿外觀檢查。10.4.3.2各吊桿在加載張拉過程中索力和錨固位置的變化值。11效益分析11.1由本公司施工的大連濱海路自錨式混凝土懸索橋與該工程原設(shè)計(jì)方案相比，具有明顯的造價(jià)低、施工速度快等特點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)效益顯著；11.2金石灘濱海路橋施工成本560萬元，與原設(shè)計(jì)方案（系拱式鋼管橋）施工概算900萬元比較，節(jié)省建設(shè)資金340萬元；11.3施工中，采用“分次施工索塔，整體現(xiàn)澆 “”型梁，吊機(jī)提升掛索，用新型材料進(jìn)行纜索的防腐處理”的施工方法使工期比原計(jì)劃提前了1個(gè)月；節(jié)省資金約10萬元。11.4建成后的金石灘濱海路橋已順利通過車載試驗(yàn)，并作為金石灘旅游度假區(qū)的一道亮麗風(fēng)景每天迎接國內(nèi)外大批游客。該橋的施工為本企業(yè)贏得了良好的社會信譽(yù)，綜合效益顯著。12工程實(shí)例中鐵十