黄健东

1 工程概况

本工程为山西大同市御河大桥，桥梁结构为2×(3×35m)预应力混凝土箱梁+(30m+60m+70m+80m+40m)无背索斜拉预应力混凝土连续箱梁+2×(3×35m)预应力混凝土箱梁，桥梁全长700m。主桥为整幅桥，主桥桥面宽 42.5m。引桥为双幅桥，单幅桥面宽19m。

主桥(30m+60m+70m+80m+40m)为无背索斜拉预应力混凝土连续箱梁，主梁采用变截面预应力钢筋混凝土箱梁，双箱六室结构。全桥共设有三座拱形结构桥塔，塔梁固结，自西向东分为低拱形塔(自桥面以上高34.801m)、中拱形塔(自桥面以上高44.631m)、高拱形塔(自桥面以上高 54.461m)，拱形塔均采用椭圆形，均向东倾斜35°角(见图1)。

拱形塔为钢箱结构，内填充C 40混凝土(塔顶无索区为空心钢箱不填充混凝土)，每个拱形塔分为2×(A，B，C，D)四个节段，最大重量112.317 t(高塔C段)(见表1)。塔根部采用埋入式柱脚结构将塔柱锚固于钢筋混凝土主梁的腹板和横梁内，在塔梁固结段的钢塔柱四周设置了预应力钢束。

全桥共设有 22对斜拉索(其中矮拱形塔6对、中拱形塔 7对、高拱形塔9对)，梁上索距6m，塔上理论索距4.5m，采用镀锌平行钢丝斜拉索，塔端采用锚管结构，梁端采用锚块结构进行锚固，斜拉索张拉端设在梁上。

表1 主桥拱形塔简况表

2 施工方案比选

斜拉桥钢箱拱形塔安装在原设计施工方案中采用支架法原位逐节段吊装，由履带吊机配合分段吊装;在主桥箱梁混凝土施工完成后，支架法施工流程:在混凝土箱梁桥面安装支架→拱形塔钢箱 B节段运输吊装→接缝施焊→采用同样方法吊装 C，D节段→最后吊装拱形塔合龙段→挂索及灌注拱形塔内混凝土→拆除桥面上安装支架。

此方案的最大缺点是节段吊装高度比较大，高塔从地面至塔顶达7+56=63m高，全为高空作业，对吊装机械的要求比较高，必须采用大型起吊设备才能满足此施工需求。

在本工程实施过程中，经研究工作和论证后斜拉桥钢箱拱形塔安装采用桥面水平组拼成型，通过竖转就位的方法成塔。竖转法施工流程:在混凝土箱梁桥面安装水平胎架→拱形塔钢箱B节段运输吊装→接缝施焊→采用同样方法吊装C，D节段→拱形塔合龙段安装→安装转体三角架→拱形塔竖向转体施工→挂索及灌注拱形塔内混凝土(见图2)。

此方案的最大优点是节段吊装高度大大地降低，在已浇筑完成的混凝土箱梁面上组拼钢箱拱形塔，变高空作业为低空作业，能有效地保证拱形塔钢箱的拼装精度，加快施工速度，且无须采用大型起吊设备即可满足钢箱拱形塔安装的施工需求。

3 钢箱拱形塔现场拼装施工

3.1 拱形塔施工总体方案

拱形塔钢箱在工厂制作加工后，先进行节段预拼，预拼合格后分节段运至现场。拼装 80 t龙门吊，施工梁体预埋拱脚A段。在主桥箱梁施工完成后，在桥面上搭设安装卧拼支架，采用80 t龙门吊将其余分段吊装拱形塔钢箱节段在主桥桥面上进行拼装。主塔拼装好后，利用转体三角支架进行竖向转体将拱形塔安装就位。

3.2 拱形塔施工工艺流程

1)施工梁体，预埋后拉锚点预埋件，预留拱脚 A安装空间。2)吊装预埋A段、精确定位。3)浇筑A段塔内混凝土。4)梁体施工完成后，在箱梁桥面上安装拱形塔拼装的胎模。5)桥面上分节段拼装拱形塔。6)安装转体三角架和后拉索。7)按照高、中、矮的顺序先后竖向转体三个拱形塔到位。8)按照设计要求安装、张拉斜拉索和浇筑塔内混凝土。9)拱形塔最终涂装。

在施工工序 2)～工序 5)的同时进行拱形塔钢箱节段工厂制造，确保施工的顺利进行;在施工工序8)前，主桥斜拉索工厂制造应该完成并运达工地现场。

3.3 拱脚A段预埋

塔梁固结处的埋入式拱脚A段与支点处主梁空间布置十分复杂，拱脚定位准确是保证拱形塔施工质量的基础，因此精确定位是拱形塔施工的关键因素。拱形塔A段与 B段预拼后运至现场，焊接转铰。现拟定为拱脚 A段后浇方案，即先浇筑梁体混凝土，在需安装拱脚处预埋钢板，留出供拱脚A段的安装空间，待混凝土达到一定强度后再吊装拱形塔A段，利用千斤顶和调节丝杆精确定位，与预埋钢板焊接固定，然后浇筑混凝土使得拱形塔和梁体成为一个整体。

3.4 拱形塔钢箱节段桥面拼装

拱形塔钢箱节段由平板车运输至墩位处，采用龙门吊机起吊安装。拱形塔钢箱节段接触面之间保证磨光顶紧，吊装前应对接触面的平面光洁度进行检查，吊装时小心轻放，防止产生撞击而破坏接触面。

在安装拱形塔钢箱节段前，采用打磨工艺确保四个角点的钢板位于同一平面内。打磨后在钢板面画出定位点，便于拱形塔钢箱节段的精确定位。

利用预埋在桥面的钢板，焊接胎模支架，支架高度控制在同一个水平面上。台架采用φ500mm钢管，底口与预埋件焊接。各钢管标高在同一个水平位置，与拱脚 A段转铰拼接后，各个节段地面在同一个标高。

拱形塔钢箱节段吊至安装支架后，利用支架上的千斤顶进行精确调位，达到设计要求后将按设计和规范中的有关规定进行段间接缝施焊。按照施工进度安排，拱形塔的拼装在 1月份左右，此时天气寒冷，因此在焊接接头位置搭设暖棚，保证周围环境的温度在 10℃左右，并注意合龙温度与结构尺寸的匹配和控制塔的拱轴线坐标精度。

拱形塔拼装完毕后，安装三角支架及斜拉索。因本工程的龙门吊跨度大、净空高、吊重大，高度每增加1m，给结构的安全带来更大的风险，所以龙门吊只考虑拱形塔本身的拼装高度，三角架部分采用汽车吊直接吊装，现场散拼。这样可以大大降低龙门吊的高度，也在很大程度上保证了龙门吊的结构安全性。安装转体拉索和后拉油顶，在塔身上焊接简易爬梯和操作平台。

3.5 拱形塔的转体施工

拱形塔和三角架拼装完成后，开始进行转体施工。全桥三个拱形塔转体设置两个后拉点，矮塔后拉点设在 P7墩横梁处，中塔、高塔后拉点设在 P8墩横梁处。利用钢绞线连接三角架和后拉点的活动铰，以连续千斤顶做动力，将拱形塔竖向转体到位，固结。转体施工先转体高塔，再转体中塔，最后转体矮塔。

转体步骤如下:

步骤一:转体前的准备工作。安装转体拉索和后拉点，检查油顶、油表和各连接部位。对于焊缝连接处采用无损探伤，其检测等级和质量达到要求后方可进行转体。各销轴连接部位重点检查销轴保险装置的安装和销轴的灵活性。做好转体前的各项准备工作。

步骤二:转体过程。利用连续千斤顶做动力，通过转体拉索连接三角支架，将拱形塔转体就位。转体过程注意油表数值变化，如有异常现象应立即停止，待查明原因后方可继续。如遇到大风等恶劣天气，需要暂停施工，采取相应措施。

步骤三:转体就位、固结。拱形塔转体到设计位置后，及时与拱脚预埋段固结。

步骤四:拆除转体三角架和拼装胎模。

步骤五:设计要求安装两对斜拉索，并进行初张拉。

3.6 箱内混凝土浇筑施工

按设计要求分段浇筑钢箱内混凝土，并挂设其余斜拉索，在混凝土浇筑时随时监测支架的使用状态。

4 结语

大同御河桥钢箱拱形塔采用水平拼装成整体、竖向转体架设就位的技术进行施工，能有效地减少高空作业对钢箱拱形塔拼装精度和难度的施工影响，保证钢箱拱形塔的拼装施工质量。采用竖转法进行拱形塔钢箱施工，不但可减少拼装高度和难度，同时也能加快施工进度，为今后同类桥梁工程的施工提供宝贵的施工经验。

[1] JTJ 041-2000，公路桥涵施工技术规范[S].

[2] GB/T 14370-2000，预应力筋用锚具、夹具和联结器[S].

[3] 吴小锋，姚 波.忠县长江大桥斜拉索施工工艺[J].山西建筑，2009，35(18):307-308.