拱桥用新型装配式重型塔架施工关键技术研究

韦苡松

摘要：随着拱桥建设的发展，大跨径拱桥的建设用到的缆索起重系统也随着跨径的增加而不断更新进步。在缆索起重机系统中，塔架的施工方法也突破了传统的万能杆件架设，更新出装配式的塔架施工方法。为建设跨径为575m的中承式钢管混凝土拱桥，平南三桥使用的大跨径拱桥用缆索起重机采用了新型装配式重型塔架。文章简述了塔架的施工关键技术，包括塔架预埋定位、塔身安装以及缆风索的安装等关键要点。

关键词：拱桥;装配式;塔架;桥梁施工

中图分类号：U445.4 文献标识码：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2020.11.010

文章编号：1673—4874（2020）11-0034-05

0引言

近年来，我国大力推进交通网络的完善，各类交通工程的建设如火如茶。在广西，由于其地势绵延起伏，许多高速公路工程都会采取隧道或者桥梁的形式进行。根据广西境内的地质情况，钢管混凝土拱桥的建设成为了在山区跨越河道及峡谷的一个很好的方案。拱桥的建设一般采用无支架及有支架两种类型进行施工，其中无支架施工最主要的方式就是采用缆索起重机进行施工。一般在建设高差大、跨径长、需要纵向运输的钢管拱桥的时候，就会运用到缆索起重机。在缆索起重机的体系里，塔架是支撑起承重索、起重索和牵引索的重要结构，是缆索起重机里十分重要的一个组成部分。传统的塔架采用万能杆件进行搭设，结构刚度及搭设效率较为一般。目前，新出一种装配式塔架搭设的施工方法，既能加大塔架结构整体的刚度和稳定性，又可以提高塔架搭设施工效率。接下来，文章将以575m跨径的钢管混凝土拱桥——平南三桥为例，对新型装配式重型塔架施工过程进行介绍。

1工程概况及特点

平南三橋缆索吊装斜拉扣挂采用“主扣合一”塔架，塔脚预埋在拱座内，塔底固结，塔中及塔顶位置设纵向缆风索。塔架采用钢管桁式结构（材质为Q345B），横向宽39。9m，纵向宽12m，高199.76m;塔顶设箱梁横梁，长46.4m，宽4.64m。

平塔架采用大型钢管搭设，拱座处预埋一节6.6m长φ610mmx 20mm冈管，管内灌注c50混凝土。预埋段往上为标准立柱，长度均为8m，规格为φ610m×20mm，立柱与立柱间采用法兰连接。立面斜杆采用φ219m×6m钢管，水平横杆和水平斜杆采用φ168m×5m钢管，水平横隔斜撑杆采用φ114mm×5mm钢管，钢管材质为Q345B。水平杆、水平斜杆及立面斜杆与竖向主管间用节点板连接。立柱主管的横向间距为4.9m，纵向间距为4m，竖向每个节间的高度为4m。格构柱间设置6道横联。塔顶设钢箱横梁，长46.4m，宽4.64m。布置图如图1所示。

2塔架施工关键工艺

塔架安装工艺流程见图2。

2.1塔吊安装

根据施工现场布置、塔架位置及塔吊的参数要求，在塔架两侧安装2台7036型塔吊，并根据规范要求，采用高低塔吊布置，高塔吊比低塔吊高出18m。取高塔吊臂长55m，低塔吊臂长40m，各自负责安装各自的半幅塔架，塔架中间横联和塔顶中间节段由长臂塔吊负责安装。塔吊基础按照塔吊公司提供的图纸进行钢筋安装，并预埋塔吊预埋件。塔吊在塔架上共设6处附着，附着的位置在塔架横联附近，在塔架安装完成4节塔架立柱后，安装塔吊附着及塔吊标准件顶升。其布置如图3所示。

2.2塔脚安装

在施工拱座第四层时，预埋定位骨架（角钢），用于支撑塔脚预埋钢管。在预埋角钢上焊接1块1m×1m×16mm的钢板，焊接前要求钢板水平。在拼装区提前拼装好预埋立柱吊装单元，由2根预埋立柱与之间的水平杆GS02、水平斜杆GS04构成。随后采用吊车配合人工安装预埋立柱单元，使用手拉葫芦微调立柱的垂直度。所有立柱安装完毕后，需复测及调整垂直度、高程、平面位置误差在2mm内，定位准确后将预埋钢管底面与定位骨架上钢板焊接牢固。焊接完成后，安装横纵向剩余的水平杆GS02和水平斜杆GS03、GS04。立柱安装就位且位置、高程复核完毕后，安装立柱间定位角钢，并与立柱焊接连接稳固。如图4所示。

由于拱座宽度较小，塔架钢管边缘距拱座两侧边缘距离小，而塔脚处应力较大，为了防止拱座开裂，在拱座边缘处的钢管周围增加钢筋笼以增强附近混凝土强度。塔脚预埋立柱安装完毕后，采用c50混凝土浇筑管内。如图5所示。

2.3塔身安装

塔身安装整体分为两部分进行，即塔身节段及横联安装、塔顶横梁安装。塔身节段及横联安装先进行地面拼装，再完成空中安装。地面拼装区内设有龙门吊及拼装胎架，杆件在拼装区拼装成吊装单元后，通过吊车及平板车将其转运至塔吊工作区域，再使用塔吊将节段单元吊至空中进行就位安装。塔顶横梁在地面预拼装完成无误后，转运至塔吊工作区域，按照安装顺序进行吊装。其中南岸总体布置图如图6所示。

2.3.1吊重验算

塔架吊装单元节段有立柱片装单元、横联吊装单元、扣索平台吊装单元及塔顶横梁等，各单元的吊重如表1所示，单元示意图见图7～16。吊装区距离高塔吊25m，距离矮塔吊27m，起重能力分别为13.28t、13.45t，满足吊装要求。

2.3.2塔身安装步骤

在地面拼装区完成8m的立柱片装单元拼接，然后用汽车吊转运至塔吊工作区域，将第一个8m的立柱片装单元都吊装安装于塔脚预埋段后，安装片装单元间的水平杆、水平斜杆及立面斜杆。重复此步骤至完成3层8m的片装单元后，安装第一道横联。先在拼装区拼装好横联处拼装单元，然后吊装就位，上螺栓，安装第一道横联剩余斜杆。安装好横联后安装第4个8m段钢管立柱，安装带扣索平台的立柱单元，以及扣索平台之间的节点板、螺栓。重复以上步骤，直到安装至最顶层8m钢管立柱，最后安装GSl3塔顶斜撑管，即完成塔身的安装。其流程如图17所示。

2.3.3塔顶横梁安装步骤

塔顶横梁单元运送至现场存放区后，先在存放区进行预拼，预拼无问题后，将其拆分成塔顶A、塔顶B、塔顶C、塔顶D、纵梁A、纵梁B。将拆分好的单元运送至拱座区域，用塔吊逐个单元吊装至最顶端钢管立柱，塔顶横梁安装顺序为：（1）安装塔顶B及其之间的纵梁;（2）安装塔顶A及其之间的纵梁;（3）安装塔顶C及其之间的纵梁;（4）安装塔顶D及其之间的纵梁。见，图18。

2.4缆风索安装

2.4.11^#缆风索安装

在塔身安装至第18层8m立柱片装单元后，安装1^#缆风索：尾索采用2束8A 15.24钢绞线，前索采用4束4A 15.24钢绞线;塔上锚固端均采用P型锚;地面锚固端前索采用OVMKS-6型专用锚具，尾索采用OVMKS-1型专用锚具（单锚）。

2.4.22^#缆风索安装及侧缆风索安装

在塔顶横梁均安装完成后，安装2^#缆风索：尾索采用4束10A 15.24钢绞线，且有2束作为塔架智能调节系统的调节索，其在地面锚固端合为1束20A15.24;前索采用4束8A 15.24钢绞线;塔上锚固端均采用P型锚;地面锚固端前索采用OVMKS-8型专用锚具，尾索采用OVMKS-10型及OVMKS-20型专用锚具。

塔架侧缆风索采用4束4A 15.24钢绞线，塔上锚固端采用P型锚，地面锚固端采用OVMKS-8型专用锚具。塔架的缆风索布置如图19所示。

3监测与质量监控

3.1塔架位移监测

塔架位移测点布置在塔四周和中部，每个横联处布置8个位移测点。塔架测点布置如图20所示。根据本塔架施工方案，为确保塔架的垂直度，塔架位移监测包括安装第一个标准节段工况、安装横联工况、安装塔顶横梁阶段工况。

3.2地锚位移监测

由于地锚直接测位移较困难，可根据现场实际情况在地锚和地锚旁边土体之间布置千分表进行地锚位移监测。如现场千分表布置较困难且容易被扰动，可以采取在锚固端钢丝绳上用红油漆作标记并与地面上固定的标记作比较推算，在吊装过程中派专人巡视地锚周围的土体情况及主索卡扣等有无滑动情况，若发现超过此标志时，应立即停工并协同各方分析查找原因。

3.3质量控制

（1）节点连接检查：设计要求顶紧的节点，接触面应≥70%紧贴，且边缘最大间隙应≤O.8mm。检查方法：钢尺或塞尺现场实测。

（2）法兰连接检查：法兰连接中，法兰实际接触面与设计接触面之比应≥70%，用O.3mm塞尺不能插入即认为达到实际接触要求。对法兰未达到实际接触要求的区域，若缝隙宽度在2.0m以上，则应用垫片垫实，垫片应镀锌，垫入后其边缘应与法兰盘焊接，然后做现场防腐处理。加垫片处的螺栓夹距不得大于5倍螺栓直径。

检查数量：50%法兰。检查方法：目测，用钢尺测量，塞尺检查。

（3）螺栓终拧检查：普通螺栓连接应牢固、可靠，外露丝扣不应少于2扣，双螺母放松时，丝应扣平。螺栓方向在同层同种节点中应一致。

检查数量：连接点数的10%，且同层同种节点不应少于3个。检查方法：观察，用扭矩扳手检查。

4结语

新型装配式重型塔架，采用标准片装、索鞍片装、塔顶横梁等单元装配而成。塔架的安装过程，实际上即为各个构件的拼接安装。各个构件以“搭积木”的形式一层一层地将塔架安装完成。装配式工艺实现了塔架的经济性和可操作性，而钢结构的采用，又能增強承受一定荷载的塔架的刚度，保证了整个缆索系统的可靠性，并且塔架单元节段均可以在地面进行拼接，再将其吊运至空中进行装配，极大减少了高空作业的工作量。除此之外，在塔架构件尺寸标准化加工的要求下，塔架单元构件的拼装也更为方便快捷，从而保证装配式塔架安装时效上的优势。由于塔架的构件都是按标准化的尺寸加工制造的，所以在实现重型塔架的搭设快捷的同时还能保证整体的质量和稳定性。