中铁六局路桥建设有限公司 湖南长沙 410000
摘要：本文通过对自锚式悬索桥施工方案的分析与研究，探讨先梁后缆与先缆后梁两种施工方案的优缺点，为现场自锚式悬索桥施工提供切实可行的施工方案，确保工程项目高质量、高效率、低成本完成施工任务。
关键词：自锚式 悬索桥 先梁后缆 先缆后梁
一、工程概况
东莞江南支流港湾大桥工程位于广东省东莞市，跨越江南支流，连接沙田阇西村与坭洲岛，为东南-西北走向。项目起点与港口大道平交，起点K0+000，沿西北方向穿越江南支流后，终点与坭洲岛疏港大道相交，终点桩号K2+922，路线全长2.922Km，设置桥跨为60+130+320+130+65=705m。
桥梁结构见下图。
二、重难点分析
2.1本桥跨越东南江支流，通航要求标准高，过往船只较多，航道通航对施工干扰大。
2.2本桥主桥塔基础采用3.0m大直径钻孔桩基础在国内少有，对成孔设备，钻孔平台等要求极高，成桩质量控制难度大，是本工程的施工难点之一。
2.3本桥桥塔高达110.09m，属于高墩柱施工，施工难度、安全风险均较大，是本工程施工的又一重难点。
2.4自锚式悬索桥是自身受力平衡系统,它不借助外力来平衡自身内部的力，故此只有索塔两侧荷载对称平衡才能保证全桥力的均衡。平衡、对称原理是自锚式悬索桥设计的基础，更是施工过程中必须遵循和控制的重点。
2.5对于大跨度自锚式悬索桥而言，要求结构内力和标高的最终状态符合设计要求，控制主缆索股无应力长度、锚跨索股张力匀值性、对索夹初始安装位置和主鞍分阶段顶推的控制、以及吊杆加载张拉方案优化是本工程的的关键技术。
2.6本桥上部结构为自锚式钢箱悬索桥，主跨达到320m，在同类型桥梁工程中少有。由于自锚式受力体系特性，其主缆所有水平力需要利用主梁整体予以平衡，因此无法利用常规悬索桥施工方式即先缆后梁的施工工艺施工。根据本桥特点采用先缆后梁或先梁后缆两种施工工艺均可，但分别存在以下难点。
⑴采用先梁后缆施工工艺：即梁部首先利用临时墩采用多段悬臂平衡拼装法安装，直至全桥合理，再进行缆索施工。①该施工工艺需要在水中搭设临时墩柱，及安装平台，临时设施工程量较大。②临时墩及悬臂拼装施工过程中对航道通行影响较大。③由于主梁刚度问题，在吊索调整索力过程中线形控制、调整比较困难。
⑵采用先缆后梁施工工艺：①需要利用临时地锚、桥墩共同承担主缆水平力，达到施工期间的受力平衡，待全桥安装完成后再进行体系转换，拆除临时地锚及与桥墩之间的锁定体系，期间受力复杂，受力转换控制难度大。②临时地锚受地质地形影响，所有受力均依靠地锚自重来平衡，地锚体积庞大，对河堤存在影响。③主跨施工需要等桥塔完成后进行猫道、缆索、吊杆及主跨对称挂拼法施工，施工周期较长。④由于在主梁合拢前需要利用桥墩平衡主缆水平拉力，主墩是否满足抗弯矩要求，需对其受力分析后确定，同时确定临时地锚的大小及方式。
三、主梁安装方案
方案一、先梁后缆施工方案
根据设计文件，设置双孔单向通航孔，临时通航。主跨设三个临时墩，跨度布置为（70+2x90+70）m。根据设计文件分析，边跨、锚跨、及主跨主梁均采用悬拼法分段分块对称安装施工工艺。全桥临时墩布置间距为（60+72+58+70+90*2+70+58+72+65）m，吊装设备采用浮吊及桥面吊配合施工。
施工步骤示意如下：
①施工各临时墩，锚跨、边跨箱梁对称分段悬臂拼装。
②主跨钢箱梁悬臂拼装。
③施工临时猫道，吊装鞍座，安装散索套基座，安装主缆，锚跨压重区灌注压重混凝土，安装索夹、吊杆。
④由塔处依次向跨中安装并张拉吊索；同时分步顶推鞍座。
⑤待吊索全部张拉完成后拆除临时墩支架等临时结构，调整吊索索力至设计值。
方案二、先缆后梁施工方案
首先搭设边跨及锚跨拼装支架，临时地锚。悬臂法对称拼装边跨及锚跨箱梁，并与辅助墩刚性连接，同时在主塔柱位置安装临时限位装置。待边跨、锚跨及桥塔施工完成后临时封航，采用拖船牵引挂设两侧首根牵引索，并调整牵引索高度，不影响通航要求后，再利用牵引索逐束牵引挂设猫道索、安装临时猫道、架设主缆，安装吊杆。再从两桥塔对称向中间采用缆索吊安装中跨钢箱梁，直至全桥合拢。最后分次分级解除辅助墩刚性连接，割除临时限位装置及临时锚索，完成体系转换，调整全桥线形及吊杆索力，直至达到设计要求。最后进行主缆、吊杆防腐处理，拆除猫道，完成桥面铺装及交安、机电设备，完成全桥施工。
施工步骤示意如下：
①搭设边跨、锚跨拼装支架及临时地锚。
②边跨、锚跨主梁拼装。
③施工临时猫道，安装主缆、安装索夹及吊杆。
④利用桥面吊机从桥塔对称安装主跨钢箱梁。
⑤主梁合拢
⑥解除辅助墩临时锚固、主墩临时限位及临时地锚索、调整吊杆索力，完成体系转换。拆除边跨、锚跨临时拼装支架。
四、方案对比分析
先梁后缆方案：
优点：安装过程中使用的机械设备均为常规设备，使用较为简单、方便；主缆架设利用已成桥面，水上交通不受影响；主缆安装过程中可以利用主梁来平衡主缆水平拉力，不需要增加其他辅助设施；吊杆安装及体系转换过程中逐渐给主梁施加水平力，受力比较平稳；主梁拼装不受主体结构施工进度影响，可以与桥塔平行施工，周期短，对工期控制有利。
缺点：主跨需要在水中搭设临时墩抵抗竖向支撑力及不平衡施工力矩，临时设施比较庞大；临时墩搭设、拆除及对称拼装过程中需要临时占用航道，对通航通行造成一定影响；对称悬臂拼装过程中需要最少两台吊装设备，两台运输设备同时作业，施工过程中投入的设备、人员较多；悬臂拼装过程中临时墩位置主梁临时弯矩较大，需要对局部进行加强处理；为满足悬拼需要，需在临时墩与两之间设临时锚固设施，以便抵抗拼装过程中的不平衡力矩；悬臂拼装时间周期较长，安全风险较大。
先缆后梁方案：
优点：不需要在主跨航道中心设置临时墩，仅在挂设牵引索时需要临时封航，相比对航道影响比较小；主跨箱梁安装过程中同时只有一个作业面，施工设备单一，协调配合比较方便；主跨安装过程中同常规地锚式悬索桥施工工艺相同，安装工艺比较成熟。成桥线形控制简单；临时地锚可以利用既有桥墩，不会对河堤造成额外影响；在水中设置的临时墩较少，措施费用较低。且不在主航道设临时墩，河床不会遗留固定设施。
缺点：在主跨未合拢之前挂缆，主缆水平力需要临时地锚及临时与主墩、边墩锚固连接来平衡，结构比较复杂。地锚体积庞大；缆索吊结构比较复杂，需要对主塔顶部进行特殊设计，以满足缆索吊安装条件。且缆索吊施工效率较低；主梁完成后，需要拆除临时锚索及临时固接件。由于受力比较复杂，体系转换难度较大；需要在边跨、锚跨墩位置临时锚体，以便抵抗主缆水平及竖向拉力；缆索吊安装必须要等桥塔施工完成后，施工周期较长。且在架设主缆过程中需要临时进行封航；在施工过程中全部设备处于悬浮状态，气流影响比较敏感。两种方案相同点：边跨、锚跨主梁施工均可采用支架法分段对称悬拼法安装。
结论
先梁后缆方案施工简单；主跨多段平行施工，施工进度快；但临时设施较多，对通航影响较大；先缆后梁方案施工较复杂；主跨顺序施工，施工周期长；但临时设施单一，对通航影响小。
根据以上对比分析，结合本工程工期紧的特点，计划采用先梁后拱施工工艺进行该桥的施工，确保工程按时完工。
参考文献
[1]李文良.自锚式悬索桥施工技术（J）《石家庄铁道学院学报》2003年Z1期.
作者简介
孙小杰（19880101）性别：男；籍贯：河北；学历：本科学士；职称：助理工程师；研究方向：桥梁工程。
论文作者:孙小杰
论文发表刊物:《基层建设》2018年第28期
论文发表时间:2018/11/17
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