BOB半岛:虹起龙滩向坦途——天峨龙滩特大桥上的施工关键技术

　　天峨龙滩特大桥是南丹至天峨下老高速公路的控制性工程，大桥位于河池市天峨县境内，跨越龙滩库区，距离龙滩水电站上游6公里处。天峨龙滩特大桥全长2488.55m，其中主桥长600m，采用上承式劲性骨架混凝土拱桥方案，桥面总宽24.5m，桥面主梁为12×40m预制T梁。

　　满目青山是当地的绝佳风景，受山区复杂地形地貌影响，却也为施工增加了难度。针对项目钢结构制造加工精度高、大尺度拱肋节段运输难、缆索吊装和斜拉扣挂系统布置与设计、拱肋节段接头设计、外包混凝土高空作业等施工重难点，提出了钢结构筒节卷制技术、大尺度拱肋节段吊运下水装船、吊扣分离的缆索吊装斜拉扣挂系统设计、“桩基承台+120m级长锚索”组合扣地锚、外包混凝土浇筑顺序及其模板体系等施工关键技术，为大桥的顺利建成打下坚实基础，同时也为后续类似工程提供参考依据。

　　项目建设意义大、技术含量高，主桥劲性骨架安装、拱圈外包混凝土浇筑施工技术难度大，工程质量、安全、技术实施管控要求严。同时，施工环境受限严重，整体施工组织难度大，天峨龙滩特大桥桥址处于复杂陡峭山区，且位于龙滩自然保护区，施工工作面狭小，巨型古滑坡体、破碎的强风化泥质砂岩、顺层坡、局部裂隙发育等复杂地质情况给施工带来极大困难。

　　超大跨径钢管混凝土劲性骨架加工制造的特点是：（1）制造周期长、工序多、累积误差大。（2）材料级别高，结构分段焊接制造，焊接变形导致装配过程更加复杂且变形校正难度大。（3）结构尺寸大、制造精度要求高。（4）零部件形状尺寸多样，单元件的安装具有方向性，结构配套难度大。综合上述特点，600m级跨径的劲性骨架拱桥，劲性骨架的加工制造显得尤为重要。

　　钢结构加工制造场位于龙滩库区附近，库区枯水期和丰水期水位高差达到45m。制造好的拱肋节段吊运至水面船舶上，需克服巨大的水位差。为保证全季度都能进行拱肋节段的吊运，需综合考虑吊运方案。

　　主桥两岸为“U”形地貌，坡陡壑深，场地狭小，缆索吊装斜拉扣挂系统布置困难，包括塔架、主地锚、扣地锚和缆风地锚等。

　　受巨型古滑坡堆积体影响，南丹岸扣地锚形式为“桩基承台+长锚索”的组合体系，单个承台最多61束锚索，锚索最长达120m。此外，主拱圈吊装时扣索和锚索的张拉顺序对主体结构影响也至关重要。

　　主桥跨径600米，共计52个节段，采用悬臂拼装法施工，节段体积大、重量大，桥位区域峡谷风明显，劲性骨架吊装、线形控制、高精度安装及合龙难度大。

　　拱肋需外包约3万方混凝土，外包施工过程结构受力体系在不断变化，施工控制不当，易造成拱肋变形过大、局部应力超标情况，对结构安全造成威胁。国内外目前无同类型施工经验借鉴，施工技术难，风险高。

　　劲性骨架混凝土拱桥的拱肋外包混凝土施工模板的设计和安装难度大，安全风险高，目前尚未有一套成熟的模板体系。且外包混凝土施工都是高空水上作业，最大要在近45°的斜面作业，作业面狭小、操作难度大，模板系统的稳固性和可操作性则显得尤为重要。

　　为攻克钢结构加工与运输、缆索吊装斜拉扣挂系统、外包混凝土快速施工技术瓶颈问题，我们在拱肋节段加工与运输、缆索吊运斜拉扣挂的施工装备与控制技术、外包混凝土分环分段浇筑工艺及装备等方面进行创新。

　　天峨龙滩特大桥项目采用筒节制造、主弦管单元件制造、弦管片装单元件制造、单侧主拱肋卧拼装制造的施工工法进行拱肋钢结构的加工制造。本桥主弦管管径小，材料强度高，卷制加工难度大。

　　筒节卷制技术流程如下：（1）卷制：采用压力机预压头+三芯辊卷板机进行卷板，利用龙门吊将已预压头板调运至三芯辊上下辊之间，控制筒节边长方向与滚板机轴辊平行，消除弯曲直边影响。（2）焊接：采用二氧化碳气体保护焊作纵缝内侧打底焊；用埋弧焊作内纵缝填充盖面；筒节纵缝外侧气刨清根；用埋弧焊作外纵缝填充盖面。（3）校圆：利用三芯辊卷板机对已焊完纵缝的筒节进行校圆，校圆时，应多次下压，下压量不宜过大，多次卷制成型。校圆过程中对圆弧线形用专用样板检查，同时检查筒节直径，控制筒节椭圆度，发现局部位置椭圆度不满足要求时，进行标记，反复校圆，确保钢管直径误差小于D/400，且≤3mm。（4）探伤：校圆后，采用(48h)+磁粉+射线进行检测，防矫正裂缝。

　　压头前画出长度方向中心线（筒节母线）、压头定位线，卷板时控制筒节装配间隙，确保筒节周长、焊缝端头错位和焊缝错变量满足精度控制要求。

　　钢结构加工制造场位于龙滩库区附近，库区枯水期和丰水期水位高差达到45m。制造好的拱肋节段吊运至水面船舶上，需克服巨大的水位差。为保证全年能够进行200t拱肋节段的吊运作业，提出桅杆吊吊运节段等下水方案，桅杆吊安装和吊装技术成熟、性能稳定，可满足库区全年水位变化范围内拱肋起吊重量要求。

　　桅杆吊设计参数如下：（1）起重：主钩220t，副钩110t；（2）变幅：25～65m；（3）回转：±110°。在正式吊运拱肋节段前，对桅杆吊进行试吊试验，工况如下：（1）主钩/副钩单动，50%/100%/110%动载；125%静载。（2）主钩/副钩联动，50%/100%/110%动载。

　　回转-90°，变幅65m，主钩吊挂载荷242t后，起升至距离地面（钢筋放置点）高度100～200mm处，将所有制动器制动，采用现场吊车配合，在吊重上添加钢筋，逐步增加至275t，悬空静置10min。完成后启动主钩卷扬机将钢筋下放，根据质量检验表检查起重机整体情况。

　　保持幅度55m不变，分别回转-105°、0°、45°、90°。试吊过程中对桅杆吊的钢基础、桅杆吊设备以及拱肋节段进行了变形和内力监测，结果验证了桅杆吊吊运大尺度拱肋节段下水方案的可行性。

　　采用吊扣分离的方法，将吊塔布置于0#块。根据最重节段201t，考虑缆索吊运系统基本布置如下：天峨龙滩特大桥缆索吊运系统跨度为252+894+332m，设计吊重2×110t。主索道和工作索道的最大垂度为L/14。

　　主地锚：两岸的地形和地质条件不一样，南丹岸地质为泥质砂岩，地质条件较好，故采用重力式地锚；而下老岸地锚位于陡峭半山腰，场地狭小，且为破碎的风化砂岩，故采用桩锚。

　　吊塔设计：塔身横向宽20.5m，纵向宽4m，高约96m。塔顶采用箱形钢横梁，横向宽36.8m，纵向宽4.64m。吊塔采用钢管桁式结构，材质为Q345B，立柱与立柱间采用法兰连接，立柱与腹杆系间采用节点板栓接。格构柱间设置4道横联，塔架通过塔脚钢箱梁锚固于0#块上。

　　扣挂方案总体布置为：利用主体结构5#、6#墩作为1-7#节段的斜拉扣挂系统，同时在0#块上设立扣塔，作为8-12#节段的扣挂系统；扣索采用分离式，分为扣索、尾索两部分；同时利用两岸永久结构承台，通过加固作为扣地锚，1-7#节段在墩上进行张拉，尾索锚固于4#、7#承台，8-12#节段在塔上张拉，尾索锚固于3#、8#承台。

　　扣塔设计：扣塔布置于两岸5#、6#墩0#块上，扣塔高39m，宽22.3m，设置5层扣索平台，扣索平台上设张拉索鞍，用于扣索、尾索张拉锚固。扣塔采用的杆件、结构以及塔脚横梁的结构形式均与吊塔相同。

　　拱肋侧缆风：在拱肋起吊就位后，为抵抗风的影响以及调整轴线的需要，拱肋设置侧缆风，受地形条件限制，拱肋侧缆风采用非对称布置。

　　提出“桩基承台+120m级长锚索”的扣地锚组合体系。由于南丹岸存在一处巨型古滑坡堆积体，且扣地锚场地布置受限。因此采用永临结合，利用承台作为锚碇，通过设置120m的预应力超长锚索平衡扣索水平力，实现节段扣挂。

　　首先通过开展120m级长锚索试验，揭示施工过程中可能遇到的困难，探索古滑坡堆积体中120m级长锚索施工的可行性。在此基础。