0 引言

目前在索塔横梁支架法施工工艺中，较为常见的支架搭设型式为托架式贝雷梁支架和钢管柱贝雷片梁柱式支架。国内部分大跨度悬索桥索塔上横梁支架施工方案统计如表1。

表1 国内部分悬索桥索塔横梁支架施工方案统计

结合云南香丽高速公路虎跳峡金沙江大桥索塔横梁施工，主要从支架设计、支架施工工艺、施工周期、安全质量、适应性等方面对这两种支架型式进行对比分析，用于指导实际施工。

1 工程概况

虎跳峡金沙江特大桥全长1017m，桥跨布置为766m悬索桥+6×41m钢混叠合梁梁+5m桥台，桥面为双向四车道。虎跳峡金沙江大桥主桥为单塔单跨钢桁梁悬索桥，该桥创新性地采用了独塔单跨地锚式悬索桥结构，是世界上最大跨度的独塔悬索桥，滚轴式复合索鞍在国内大跨悬索桥里面也是首次采用。

索塔为钢筋混凝土门型塔，上下游塔柱采用不等高的形式，左右塔柱基础相互独立，两塔柱下设正方形承台加群桩基础。高塔柱塔高（含塔座）161.6m，矮塔柱塔高145.6m（含塔座），其中左右塔柱上塔柱高均为89.5m，左肢下塔柱高64.5m，右肢塔柱下塔柱高48.5m。

横梁采用预应力混凝土等高度箱形梁，索塔设置下横梁及上横梁。横梁也采用C55混凝土，防渗指标为P8级。下横梁尺寸为6m（高度）×7m（宽度），壁厚1m；上横梁尺寸为6m（高度）×6m（宽度），壁厚1m。上横梁内布置48束17Φ15.2钢绞线，下横梁内布置48束22Φ15.2钢绞线。所有预应力锚固点均设在塔柱外侧，采用深埋锚工艺。

2 上横梁支架施工方案简介

2.1 托架式贝雷梁支架（方案一）

2.1.1 托架式贝雷梁支架设计

上横梁支架结构主要由钢靴、牛腿、型钢支撑托架、沙箱及大分配梁、贝雷架及小分配梁组成。钢靴为钢结构组焊构件，采用在塔柱上预留槽口及精轧螺纹钢预拉锚固在塔柱内壁；牛腿由塔柱预埋件及型钢组焊件构成，对应塔柱施工时先安装预埋件，待横梁施工时焊接外侧型钢牛腿；支撑托架顺桥向为两榀由HN700×300型钢、HW300×300型钢及钢板组焊而成的桁片，桁片之间采用I32b型钢连接系联接；沙箱设置在桁架顶，然后在沙箱上安装大型分配梁；贝雷架采用单层多排结构，分配梁采用工钢I14作横向分配梁。上横梁托架式贝雷梁支架总体结构图详见图1。

图1 托架式贝雷梁支架总体布置图

该方案主要结构用钢量：型钢支撑架52665kg、贝雷片及其支撑架35742kg、大分配梁12944kg（F1、F2）、小分配梁3774kg、钢靴8420kg、牛腿及其预埋件3332kg、沙箱1562kg，合计118439kg。

2.1.2 托架式贝雷梁支架安拆

2.1.2 .1 安装顺序及要点

充分考虑施工现场地形、施工空间及干扰、塔吊起重能力等因素，托架式贝雷梁支架安装流程主要如下：钢靴安装及牛腿焊接→型钢支撑架成榀安装→沙箱→分配梁F1、F2→贝雷片及其连接系→小分配梁→底模系统。

型钢支撑架需在地面成榀焊接好，单榀重量约22t，需在塔柱上先安装提升吊架，采用2台卷扬机起吊，待其吊装至钢靴顶标高后，慢慢整体平移至钢靴上，然后采用手拉葫芦调整固定，然后吊装另一榀支撑架。待两榀桁架安装到位后，再采用塔吊吊装焊接桁架之间的连接系。单榀支撑桁架在起吊前，两台卷扬机应动作协调进行试吊，确认结构、机械、电气等没有任何问题后，才能进行正式吊运。司机应严格按指挥信号操作，保证起动、运行、制动同步。型钢支撑架安装完毕后，再用塔吊吊装后续横梁支架构件。

2.1.2 .2 拆除顺序及要点

待上横梁混凝土达到设计强度并张拉预应力后，方可从上至下依次拆除上横梁支架。上横梁施工时注意在横梁上设置预留孔，以方便后期支架拆除。

贝雷片拆除时先用手拉葫芦将部分贝雷片拉出横梁底至塔吊能吊装的位置，然后用塔吊成榀吊装拆除。支撑桁架及其连接系采用4台卷扬机整体下放至桥面。

2.2 钢管柱贝雷片梁柱式支架（方案二）

2.2.1 钢管柱贝雷片梁柱式支架设计

上横梁支架结构主要由钢管柱、牛腿、沙箱及分配梁、贝雷架及小分配梁组成。牛腿由塔柱预埋件及型钢组焊件构成，对应塔柱施工时先安装预埋件，待横梁施工时焊接外侧型钢牛腿；支撑结构4根钢管柱直径为Φ1020mm、壁厚10mm，钢管柱下端支撑在下横梁预埋件上并焊接牢靠，钢管柱每隔12.4m采用Φ630mm×8mm粗钢管作为连接系连接起来，每隔24.8m采用Φ630mm×8mm粗钢管作为主动顶撑与主塔连接；沙箱设置在钢管柱顶，然后在沙箱上安装大型分配梁；贝雷架采用单层多排结构，分配梁采用工钢I14作横向分配梁（同方案一）。上横梁钢管柱贝雷片梁柱式支架总体结构图详见图2。

图2 钢管柱贝雷片梁柱式支架总体布置图

该方案主要结构用钢量：钢管柱及其连接系133580kg、贝雷片及其支撑架35742kg、大分配梁12944kg（F1、F2）、小分配梁3774kg、牛腿及其预埋件3332kg、沙箱1562kg，合计190934kg。

2.2.2 钢管柱贝雷片梁柱式支架安拆

2.2.2 .1 安装顺序及要点

充分考虑施工现场地形、施工空间及干扰、塔吊起重能力等因素，钢管柱贝雷片梁柱式支架安装流程主要如下：钢管立柱底调整节吊装、牛腿与预埋件连接→钢管柱标准节段吊装及其连接系安装→沙箱→柱顶分配梁F1、F2安装→贝雷梁成榀吊装及其支撑架安装。

钢管柱标准节段单长6m，重量约1.6t/节；贝雷架单排约1.9t，吊装时至少2排贝雷架同时吊装；大分配单重也控制在2.5t以内；上横梁支架构件均可采用索塔散件吊装。钢管柱垂直度偏差控制在柱高的1/500以内，且不大于5cm。

2.2.2 .2 拆除顺序及要点

待上横梁混凝土达到设计强度并张拉预应力后，方可从上至下依次拆除上横梁支架。上横梁施工时注意在横梁上设置预留孔，以方便后期支架拆除。

贝雷片拆除时先用手拉葫芦将部分贝雷片拉出横梁底至塔吊能吊装的位置，然后用塔吊成榀吊装拆除，其余构件采用卷扬机配合塔吊散拆。

3 支架方案对比分析

对于同一种上横梁结构，支架方案设计主要根据现场地形条件、设备起重能力、支架钢结构、施工周期要求、施工安全质量等条件进行考虑。

3.1 现场地形要求对比

方案一中型钢支撑托架单榀桁架需在塔柱下方地面提前焊接拼装成整体，以减少高空作业焊接拼装的工程量，场地需较大较平整。

方案二中各构件基本为标准散件，场地要求小。

金沙江特大桥穿越金沙江深切峡谷，属构造剥蚀高中山峡谷地貌。河流和山脉的伸展方向与构造线方向基本一致，河谷深切，切面呈“V”字形，阶地一般不发育，自然横坡30°～60°，局部陡峭。尤其是索塔江侧正前方为斜坡，不好利用，若利用需另外搭设钢平台；岸侧正前方虽然较平整，但其作为索塔、引桥施工时混凝土、钢筋等运输通道、施工场地，无法作为支架地面焊接拼装的场地。结合现场地形条件，方案二优于方案一。

3.2 设备起重能力需求比较

方案一中最大单吊重量为型钢支撑架单榀最重约22t，方案二中最大单吊重量为2排贝雷架重量约4t。在塔柱施工过程中，上下游肢塔柱各采用一台160t.m塔吊配合施工，其在17m回转半径范围内，最大吊装重量为10t。

若采用方案一，则需要另外安装提升吊架利用卷扬机来提升型单榀钢支撑架；或在前期施工组织设计中，上下游塔柱各采用一台250t.m塔吊来配合施工（其在24m回转半径范围内，最大吊装重量为13t），且设备租赁费用高。若采用方案二，则既有塔吊完全满足吊装重量的需求。结合既有设备起重能力及设备租赁费用考虑，方案二优于方案一。

3.3 支架结构及比较

根据前述所知，方案一所需钢结构约118439kg，方案二所需钢结构约190934kg，且其材料用量的主要差异在型钢支撑托架及粗钢管柱支撑体系，贝雷架及大、小分配梁用量基本无差异。

对比可知，方案一明显比方案二节约材料用量。但结合现场实际施工情况，由于虎跳峡金沙江大桥下横梁支架也采用钢管柱贝雷片梁柱式支架，在施工上横梁过程中，完全可以考虑倒用下横梁支架材料，这样可以大大地节约周转材料用量。若不考虑倒用下横梁支架材料，因方案一中型钢支撑托架为非标准件，且其在施工前需在钢结构加工厂提前新制、散件制作成型，然后在现场焊接组拼成榀；而方案二中钢管柱支撑体系基本为标准件，且在以往施工中加工较多，倒用以往材料即可，完全不用另外新制或新制也可后期作为标准构件周转。结合现场实际情况及考虑材料倒用、后期周转情况，方案二优于方案一。

3.4 施工周期

根据总体施工组织设计要求，上横梁需与对应塔柱混凝土同步浇筑。

若采用方案一，需在塔柱混凝土浇筑至横梁底后，先拆除塔柱内侧液压爬模系统，安装提升吊架及卷扬机，然后安装钢靴、焊接牛腿，之后再单榀吊装型钢支撑托架等构件；若采用方案二，在塔柱施工过程中，可同步将钢管柱立柱、沙箱、大分配梁、中间部分贝雷架等构件安装到位，拆塔柱内侧液压爬模后，仅焊接钢牛腿、安装最外侧的贝雷架即可。经分析可知，方案二较方案一明显可节约工期。

3.5 施工安全质量

方案一与方案二高空焊接工作量均较少，高空作业工作量主要为螺栓连接、销轴连接，在安全方面优势均差不多；在质量控制方面，方案一现场地面焊接工作量较大，与加工场焊接相比，存在一定的劣势。

3.6 综合比较

综合以上分析，将其列表如表2所示。

表2 支架方案综合对比

结合以上分析，结合现场施工实际，采用方案二进行上横梁施工是完全可行的，且优于方案一。

4 结语

根据上述方案的比较分析，综合考虑现场地形要求、设备起重能力、支架结构、施工周期、安全质量、经济性等方面，在虎跳峡金沙江大桥上横梁施工中，钢管桩贝雷片梁柱式支架优于托架式贝雷梁支架，最终采用钢管桩贝雷片梁柱式支架方案，并可作为同类型索塔上横梁支架施工方案的参考。