張光輝,牟 蕓,劉紅勝,周 雄

(1.保利長(zhǎng)大工程有限公司,廣州 510630;2.武昌首義學(xué)院城市建設(shè)學(xué)院,武漢 430064)

1 工程概況

汕(頭)湛(江)高速公路清遠(yuǎn)清新至云浮新興段是廣東省高速公路網(wǎng)規(guī)劃的“第二橫”——汕(頭)湛(江)高速公路的重要組成部分,該項(xiàng)目為汕(頭)湛(江)高速公路清遠(yuǎn)清新至云浮新興段西江特大橋設(shè)計(jì)施工總承包SSZB合同段(清云高速公路西江特大橋項(xiàng)目),起訖點(diǎn)樁號(hào)K113+300～K116+300,總長(zhǎng)3 km,標(biāo)段為TJ11,位于肇慶市、云浮市。

合同段主橋?yàn)槲鹘卮髽?全橋共3聯(lián):2×47 m+(202 m+738 m)+4×45 m,主橋?yàn)檫吙?02 m(清遠(yuǎn)側(cè))+主跨738 m的雙塔雙跨吊鋼箱梁懸索橋,矢跨比1/9,大直徑鉆孔灌注樁基礎(chǔ),重力式錨碇基礎(chǔ),門框式主塔,預(yù)制平行鋼絲索股形成主纜,平行鋼絲吊索,扁平流線型鋼箱加勁梁。

2 貓道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概要

根據(jù)主橋結(jié)構(gòu)特點(diǎn),上、下游各設(shè)置一條貓道。貓道位于主纜空載中心線形下方1.5 m,長(zhǎng)約1 277 m,單條貓道寬4 m。貓道承重索采用三跨連續(xù)結(jié)構(gòu),從北往南跨徑依次為294.3 m(北邊跨)+738 m(中跨)+198.4 m(南邊跨)。貓道承重結(jié)構(gòu)由8根φ48 mm貓道承重索、2根φ40 mm門架支承索、2根φ24 mm扶手索及4根φ14 mm欄桿索組成。貓道承重繩與門架支承索的豎向間距為6.5 m,與扶手繩的垂直間距為1.5 m,扶手繩下設(shè)2根φ14 mm護(hù)欄繩。貓道剖面圖如圖1所示。

貓道北岸側(cè)錨固在北錨碇前墻,南岸側(cè)錨固在南錨碇前墻。貓道在南北塔頂通過轉(zhuǎn)索鞍和壓板進(jìn)行錨固,主塔順橋向兩側(cè)采用變位鋼支架跨塔頂,主塔處布置如圖2所示。根據(jù)需要設(shè)置下拉裝置保證貓道與主纜之間的工作間隙。上下游貓道通過7座橫向天橋進(jìn)行連接。橫向天橋采用鋼管焊接桁架,北邊跨設(shè)置1道,中跨設(shè)置5道,南邊跨設(shè)置1道。每道橫向通道長(zhǎng)36 m,通過橫向通道底梁和U型螺栓固定在貓道承重索上。

3 貓道詳細(xì)施工工藝及關(guān)鍵技術(shù)

貓道施工前應(yīng)做好前期準(zhǔn)備,包括人員材料工具準(zhǔn)備、門架改造、支架搭設(shè)、塔頂臨時(shí)鞍座、預(yù)埋件安裝檢查、牽引系統(tǒng)卷揚(yáng)機(jī)布置就位。架設(shè)應(yīng)選擇在天氣較好的情況下進(jìn)行。

3.1 牽引系統(tǒng)

張暉等[1]提到牽引系統(tǒng)是大跨徑懸索橋上部結(jié)構(gòu)安裝施工的重要組成部分,而貓道牽引系統(tǒng)的架設(shè)則成為施工轉(zhuǎn)換的重要標(biāo)志。

全橋上下游設(shè)2套獨(dú)立貓道架設(shè)系統(tǒng),貓道架設(shè)采用單線往復(fù)式牽引系統(tǒng)。牽引系統(tǒng)主要由儲(chǔ)繩筒、卷揚(yáng)機(jī)、鋼絲繩、滑輪組和拽拉器串接而成。單套牽引系統(tǒng)采用2臺(tái)20 t卷揚(yáng)機(jī),牽引鋼絲繩采用直徑φ36 mm鋼絲繩。先導(dǎo)索過江工藝流程見圖3。

3.2 托架系統(tǒng)

托架系統(tǒng)由承重索(2條φ24 mm鋼絲繩,貓道扶手繩)、定位繩(2條φ14 mm鋼絲繩,貓道欄桿繩)和托架組成。牽引系統(tǒng)架通后,利用牽引系統(tǒng)直接架設(shè)2條φ24 mm鋼絲繩;塔頂設(shè)置2臺(tái)8 t卷揚(yáng)機(jī)將φ14 mm定位繩和托架完成布設(shè)。

3.3 貓道錨固及調(diào)節(jié)系統(tǒng)安裝

貓道承重索、貓道門架承重索錨固及調(diào)節(jié)系統(tǒng)由預(yù)埋件、扁擔(dān)梁、調(diào)節(jié)拉桿、千斤頂組成,承重索預(yù)埋件提前安裝在前支墩前墻處,門架繩預(yù)埋件提前安裝在前錨面上。貓道錨固及調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用地面組裝成整體,塔吊整體吊裝工藝。

3.4 貓道承重索架設(shè)

楊學(xué)祥等[2]指出貓道承重索施工線形精確控制是至關(guān)重要的一環(huán),它關(guān)系到主纜架設(shè)的施工質(zhì)量和工期。貓道承重索采用拖架系統(tǒng)輔助鋪設(shè),牽引系統(tǒng)由北錨碇前支墩處向南錨碇連續(xù)牽引架設(shè)完成。貓道承重索架設(shè)按照上下游對(duì)稱整根架設(shè),確保裸塔兩側(cè)水平方向受力平衡。貓道承重索按照8、9、1、16、2、15、7、10、6、11、3、14、4、13、5、12順序架設(shè)。承重索順序如圖4所示。

3.5 貓道線形調(diào)整

貓道承重索架設(shè)完成后,就通過測(cè)量調(diào)整貓道線形使之符合設(shè)計(jì)要求。貓道線形平行于主纜線形,一般情況下整體布置于主纜線形下方[3]。貓道線形調(diào)整先通過調(diào)節(jié)拉桿整體調(diào)整線形,然后單根線形采用連接拉桿逐根進(jìn)行調(diào)整(先中跨后邊跨、先整體后逐根的原則)。

貓道承重索垂度和貓道線形控制測(cè)量主要采用三角高程測(cè)量方法。貓道承重索橫移就位后,根據(jù)監(jiān)控值計(jì)算出空纜階段貓道承重索調(diào)整值,對(duì)承重索進(jìn)行垂度調(diào)整。調(diào)整方法為:1)初調(diào),利用主塔和支墩上的卷揚(yáng)機(jī)將承重索的標(biāo)志點(diǎn)調(diào)整到相應(yīng)標(biāo)志點(diǎn)位置上。2)精調(diào),調(diào)整順序?yàn)?先中跨后邊跨。

(1)首先進(jìn)行中跨貓道承重索調(diào)整。全站儀測(cè)量中跨跨中點(diǎn)垂度及中跨跨徑,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)溫度計(jì)算出實(shí)際需要的調(diào)整量,并與監(jiān)控計(jì)算值比較。滿足要求后,在塔頂轉(zhuǎn)索鞍處錨固,并用油漆做好標(biāo)記。(2)待中跨貓道承重索固定好后,進(jìn)行邊跨貓道承重索調(diào)整。邊跨調(diào)整通過錨固在錨塊前錨面上的錨固調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行,調(diào)整步驟同中跨。(3)調(diào)整計(jì)算垂度過程中,注意邊跨塔頂處變位剛架的影響。貓道承重索標(biāo)高調(diào)整允許偏差控制在30 mm以內(nèi)。

3.6 變位鋼架安裝

貓道線形調(diào)節(jié)完成后,安裝變位鋼架和下拉裝置。8根貓道承重索的轉(zhuǎn)索鞍對(duì)稱布置在主索鞍的兩側(cè),在離主塔4.5 m位置,對(duì)貓道承重索用變位剛架進(jìn)行變位,使各承重索跨過主索鞍,滿足貓道斷面設(shè)計(jì)要求。變位鋼架安裝完成后,在兩個(gè)主墩跨中側(cè)安裝下拉裝置(下拉裝置采用鋼絲繩,鋼絲繩一頭捆綁在邊跨鋼架雙拼的H482工鋼上,一頭連接于塔壁的下拉吊耳處),然后下拉調(diào)整線形。

3.7 面網(wǎng)及橫向通道鋪設(shè)

貓道面層采用下滑鋪設(shè)法。面網(wǎng)鋪設(shè)從塔頂開始,并按設(shè)計(jì)要求鋪設(shè)型鋼橫梁。用U型螺栓(尺寸比承重索稍大)將面網(wǎng)與型鋼卡在貓道承重索上。每鋪設(shè)完成112 m面層安裝一道橫向天橋,如此循環(huán)至貓道合龍。李昶[4]和代皓[5]研究指出橫向天橋結(jié)構(gòu)可以有效地約束貓道結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)變形,增強(qiáng)貓道的抗風(fēng)穩(wěn)定性。另一方面也有利于施工,節(jié)約了成本[6]。面網(wǎng)及橫向天橋現(xiàn)場(chǎng)施工圖見圖5和圖6。

3.8 貓道門架架設(shè)

單側(cè)貓道設(shè)置2根φ40 mm的貓道門架承重繩,通過塔頂和錨碇門架導(dǎo)輪錨固于錨定前錨面預(yù)埋件上。門架承重繩調(diào)節(jié)完成后,開始進(jìn)行貓道門架架設(shè)。單條貓道共計(jì)21個(gè)貓道門架,北邊跨5個(gè),中跨13個(gè),南邊跨3個(gè),每個(gè)貓道門架上設(shè)2個(gè)導(dǎo)輪組。門架安裝順序:中跨從跨中開始往塔柱安裝,邊跨從塔柱開始,往錨碇方向安裝。

3.9 附屬設(shè)施安裝(包含托輥)

根據(jù)主纜架設(shè)施工需要,采用雙線循環(huán)架設(shè)系統(tǒng)。單條貓道需配備雙排托輥,托輥采用900 mm高尼龍托輥,支架采用型鋼焊接而成。單個(gè)托輥重約65 kg,間距8 m,單條貓道共計(jì)托輥320個(gè)。托輥采用主墩塔吊吊裝到貓道面后,由牽引系統(tǒng)牽引到托輥安裝位置安裝固定在貓道上。

沿貓道一定距離在扶手立柱上安裝貓道照明燈具、通航安全標(biāo)志和配電箱,完善整個(gè)貓道及牽引系統(tǒng),最終完成貓道架設(shè)。

4 貓道架設(shè)施工過程中的優(yōu)化

1)原設(shè)計(jì)三位一體的變位支架(變位、下拉、操作底籃)中的下拉采用的是吊耳,下拉鋼絲繩通過卸扣與下拉吊耳連接。由于下拉吊耳的受力不是很明朗,為保證下拉的受力安全,且減少焊縫數(shù)量,現(xiàn)場(chǎng)將下拉吊耳取消,將下拉吊耳改成直接用鋼絲繩進(jìn)行捆綁,并焊制護(hù)角,這樣更好地保證了結(jié)構(gòu)的受力安全。現(xiàn)場(chǎng)具體施作如圖7所示。

2)為保證主纜的順利架設(shè),貓道托輥必須保證線形的順直,這對(duì)托輥的安裝精度提出了很高的要求。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,提前在貓道底梁上進(jìn)行打洞(作為托輥安裝的預(yù)留螺栓孔),貓道鋪設(shè)完成后,托輥直接與貓道底梁進(jìn)行拴接,保證了托輥都在一條直線上?，F(xiàn)場(chǎng)具體施作如圖8所示。

5 結(jié) 語

貓道屬于懸索橋施工必備的臨時(shí)結(jié)構(gòu),從始至終貫穿整個(gè)懸索橋上部構(gòu)造施工過程。許多工程實(shí)例證明,其架設(shè)速度直接影響后續(xù)的工期;其質(zhì)量的好壞,直接影響后續(xù)工作的安全性[7-10]。西江特大橋整個(gè)貓道架設(shè)時(shí)間約一個(gè)半月,貓道質(zhì)量可控,為后續(xù)主纜架設(shè)等工作的順利開展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。