大跨度钢结构临时桥梁应急施工方案

马 军 林， 李 军

(中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司，贵州 贵阳 550081)

0 引 言

2018年10月11日凌晨，西藏江达县波罗乡以下约10 km处金沙江发生山体滑坡事件，阻断金沙江干流并形成堰塞湖，至10月13日7时50分堰塞湖溃坝叶巴滩段下泄流量达到7 770 m3/s，超过300年一遇洪水标准。2018年11月3日17时00分，白格滑坡体原主槽部位再次垮塌，阻断金沙江干流，至11月13日19时50分堰塞湖溃坝叶巴滩段下泄流量达到28 300 m3/s，超过万年一遇标准(10 600 m3/s)。两次堰塞湖超标洪水将叶巴滩水电站金沙江两岸低高程(2 730～2 740 m)前期已完成的道路、桥梁全部冲毁(超标洪水达到高程2 763 m)，导致金沙江右岸4#、6#、8#交通洞等部位的交通完全中断，所有工作面全部被迫停止施工。

为尽快打通金沙江左、右岸连接通道，经建设各方对比分析，决定恢复原上下游4#、6#临时桥(布置在左、右岸导流洞进出口)外，在大坝下游合适位置增加一座临时钢结构桥梁(“11·03”应急临时桥)，作为堰塞湖洪灾应急抢险项目尽快完成，尽早投入使用恢复两岸交通。

1 优化桥梁设计

参照公路工程钢结构桥梁相关规范[1]，“11·03”应急临时桥由两跨连续梁(27 m+72 m)组成，采用开口式桁架钢结构形式，全部采用特种钢材，总重量135 t，桥梁总体布置(图1)。该桥梁在设计和布置时，充分考虑了以下因素：

(1)结合现场地形及地质条件，选定最优的桥梁位置。桥梁位置选择在大坝下游，接近厂房交通洞(4#、6#交通洞)及右岸通往缆机平台交通洞(8#交通洞)等关键部位，桥梁架设完成后便于尽快恢复交通洞施工。同时该部位河床相对较窄，两岸出露岩石较完整，有利于两岸桥台施工，最终选定的桥梁全长为：3.8 m+72 m+27 m+3.8 m=106.6 m。

图1 “11·03”临时桥布置图

(2)合理设计桥梁荷载，满足工程运输需要。该桥梁主要用于洞挖出渣，以及钢筋、水泥等材料运输，选定荷载为50 t单车。

(3)充分考虑防汛及上游堰塞湖洪水风险，提高防汛标准。金沙江主汛期主要集中在6月至9月，为满足防汛要求。同时充分考虑上游白格堰塞湖仍然存在的风险，桥梁防汛标准提高为百年一遇。

(4)尽量选用成品材料，加快现场施工进度。本桥主桁架采用K形桁架，主桁桁高5 m，节间长度2.25 m，横梁间距4.5 m，弦杆长度9 m，轴线间距8.516 m，行车道两侧布置波形护栏，定型钢桥面板，通行净宽为7.35 m。主桁全部杆件均为工厂制备，采用高强螺栓连接。绝大部分材料为成品件，进场后即可组装，加快桥梁安装进度。

(5)利用场内其他桥梁桥面材料，节省工程建设投资。电站坝址上游至进水口设计规划有一座钢结构桥梁(7#临时桥)，为节省投资，“11·03”应急临时桥上部结构绝大多数采用7#临时桥构件，“11·03”应急临时桥完成使命后，上部结构再用于7#临时桥，可节省工程投资400万元。

2 加快施工进度

该桥梁安装从桥位实际地形、地质特点、桥梁形式及跨径，以及施工方便性等综合因素考虑，现场采用起重机吊装、钢扁担锚拉法悬臂拼装、配重加斜拉扣挂、滚筒拖拉等几种安装方案。整个安装过程分为四个阶段，其中阶段一为左岸回填施工平台用50 t汽车起重机安装27 m跨；阶段二为钢扁担锚拉法悬臂拼装27 m；阶段三为钢扁担锚拉法加斜拉扣挂拼装18 m；阶段四为滚筒拖拉法，汽车起重机落梁安装27 m节段。

2.1 一阶段安装措施

一阶段先安装27 m跨，安装前在左岸回填一吊装平台，平台靠1号桥墩侧放坡，坡度满足安全规范要求[2]，1#桥墩处坡脚设置钢筋石笼与桥墩分隔开，避免对桥墩产生侧压力。

该27 m跨采用汽车起重机，按照起重机相关操作要求[3]在回填平台上吊装安装下弦杆、横梁、腹杆、上弦杆及桥面板，依次安装完成该跨钢桁架梁。

2.2 二阶段安装措施

二阶段安装27 m跨，采用钢扁担锚拉法悬臂拼装，用50 t汽车起重机悬臂拼装该段。

抗倾覆稳定由2#桥台处预设钢扁担提供对桁架支座节点的拉力来实现，参照钢结构相关规范要求[4]，经复核计算设计抗倾覆钢扁担2个，每个由2根40a槽钢组成，长度1.8 m。钢扁担与预埋型钢(Q345B) HW200×200×8×12螺栓连接。预埋型钢埋入混凝土深度2.5 m，外露长度1.34 m。为了牢靠锚固预埋型钢，桥台在原设计尺寸的基础上做了加大处理。

本跨设置4道缆风绳，缆风绳与地面夹角不大于30°，与桥轴线夹角不小于50°。二阶段安装如图2所示：

2.3 三阶段安装措施

三阶段安装18 m跨，采用斜拉扣挂法，用50 t汽车起重机悬臂拼装该段。

图2 “11·03”临时桥二阶段安装示意图

2.3.1 斜拉扣挂系统

在左岸1#桥墩上设置塔架，塔架采用外径600 mm、壁厚12 mm的Q345B钢管，塔架高度(包含柱头及柱脚)25 m，横向净距5 m，通过法兰螺栓连接而成双柱式结构，每根立柱采用2根钢管，全桥共4根。塔架立于1#墩处的钢横梁上，塔脚采用铰接方式。塔架设置前后缆风和横向缆风，前后缆风各2道，上下游各1道，每道选用6×φ19.5 mm钢丝绳。横向缆风上下游各1道，每道选用4×φ19.5 mm钢丝绳。前缆风锚于右岸岩石上，后缆风锚于左岸锚桩上。

该桥9 m桁架节段重量为12.267 t，27 m桁架片安装节重量为36.8 t。本段设置四道斜拉扣挂索，上下游各2道。根据钢丝绳相关规范要求[5]，经计算分析每道拉索选用2×φ52 mm钢丝绳，每道拉索设置一组收放滑车组，拉索锚固于左岸4根钢筋混凝土锚桩上。

2.3.2 左岸主锚碇

左岸主锚碇设置4根φ1.6 m钢筋混凝土锚桩，每根桩长6.5 m，对称于桥轴线布置。桩身全为坚硬岩石，采用C40钢筋混凝土浇筑。

本跨安装共设置4道缆风绳，上下游各两道，每道缆风绳选用2×φ19.5 mm钢丝绳。三阶段安装如图3所示：

图3 “11·03”临时桥三阶段安装示意图

2.4 四阶段安装措施

四阶段安装右岸27m跨，采用滚筒拖拉法纵移梁、汽车起重机落梁方式。

2.4.1 右岸锚固系统

本跨安装前先在右岸0#桥台部位，正对上下游弦杆轴线设置锚环锚碇，锚环上下游各设置4个，用HPB300(φ32 mm)圆钢制作。锚环埋入岩石2 m深，孔内灌注M20水泥浆。

2.4.2 最后27 m跨安装

27 m节段拼装位置位于1#桥墩两侧，靠河侧先拼装，边拼装汽车起重机边后退，最后停留在左岸27 m跨桥上，桁架片移运滚筒采用φ60 mm钢棒。

桁架片拼装和移运过程中，设置可靠的防侧倒支撑。移运过程中设置1根φ52 mm制动索，制动索利用2#桥台上的预埋锚环固定，尾部设置1道φ52 mm捆绑索，捆绑索两端固定于上下游已安装桁架的下弦，中间捆压住移运桁架的上弦，以防止移运桁架的纵向倾覆。移运过程中，桁架始终保持前端标高不低于后端，即在桥面上的桁架底部不脱离滚筒。移运至尾部尚有2 m在桥面上时停止移运，利用50 t汽车起重机落梁。落梁时的横移在整个梁体呈悬空状态后操作，前端由上下游拉索的收紧和松放(一侧收紧的同时另一侧放松)并结合横向风缆进行控制，后端由汽车起重机的操作来实现。

本跨设置4道缆风绳，上下游各两道，每道缆风绳选用2×φ19.5 mm钢丝绳。缆风绳锚固于右岸岩石，用于保持安装桁架片的横向稳定。四阶段安装如图4所示：

图4 “11·03”临时桥四阶段安装示意图

2.5 斜拉挂扣系统拆除

在桥梁所有吊装任务完成后开始逐步拆除斜拉挂扣系统，拆除的顺序与安装顺序基本相反。

2.5.1 斜拉挂扣索拆除

上下游对称逐级松索，松索完成后解除捆绑绳索。

2.5.2 塔架拆除

拆除按照“自上而下”的基本顺序进行操作，先拆除塔顶横梁及斜撑，在拆除过程中，注意保持所拆除结构与整体结构的关系，注意观察重要受力杆件的变形情况，防止出现整体倾覆和局部屈曲等不利情况。现场塔架采用50 t汽车起重机拆除。

3 安全保障措施

3.1 安装监测

根据本桥梁特点，在现场安装过程中及时开展了如下监测工作，并对偏差值超出设计要求的立即暂停施工，查明原因，采取措施，确保桥梁安装整体稳定和施工安全。

桥梁轴线控制；塔架在安装过程中的偏移控制；桁架片各扣点在各阶段的标高控制；扣索各阶段索力观测；锚碇位移变形观测；最后27 m段安装时的重点观测。桥梁悬臂安装倾覆安全是关键，因此，标高测量是整个观测工作的重中之重，安装过程中悬臂最前端标高下降值始终控制在L/300之内(L为悬臂长度)。

3.2 安全管控措施

本桥梁安装前，经全面分析，现场主要危险源包括：左岸塔架及风缆系统；两岸锚碇系统；斜拉扣挂索系统；汽车起重机；钢桁架风缆系统及最后27 m段安装等。针对各危险源按照安全作业相关规定[6]，分别制定安全专项措施，并安排专职安全人员进行全过程指导、检查及纠偏，顺利实现安全生产目标。

4 本桥施工的体会

叶巴滩水电站“11·03”应急临时桥实际施工工期为70 d，其中土建施工20 d、钢结构及附属设施安装50 d，较同类型钢结构桥梁的施工工期相比提前较多，切实发挥了应急抢险作用。结合本桥梁实际实施情况，小结以下几点体会：

(1)抢险应急桥梁安装一般存在场地条件较差、工期要求较紧、施工安全风险较大等特点，在规划布置时应充分考虑上述因素，必要时请行内专家进行咨询、指导，选用合理、可行的布置方案是关键。(2)大跨度钢结构桥梁安装应以科学、可行的技术方案为基础，充分结合现场实际条件及工期要求，可综合采用多种便于操作、安全快速的安装措施，以加快施工进度。(3)大跨度桥梁安装相对技术复杂、标准严格，应选择专业队伍进行规范化、精细化作业，确保一次安装到位。(4)桥梁安装现场安全危险源相对较多、风险较大，施工前应制订详细的安全专项措施，对危险源进行全面辨识、管控。现场配置有经验、责任心强的技术和安全人员进行全过程、全方位指导和管控，确保施工安全。(5)针对应急抢险项目的现场施工组织，可充分利用、整合现场资源优势，如两岸桥台土建项目可安排提前实施，避免占用直线工期。所用材料、设备尽量选用正规厂家生产制作的成品件，在保证质量的基础上加快现场施工进度，争取尽早投入使用。(6)在桥梁安装过程中，按照设计及规范要求[7]加强监测，缆风绳、斜拉扣绳等应及时安装到位，确保结构整体稳定。另外桥梁安装所用钢丝绳较多，必须按照规范要求[8]及时进行检查、保养、更换。

叶巴滩水电站“11·03”临时桥的成功实施，在大江大河防洪度汛，以及在应急恢复交通等方面具有一定的借鉴意义。