太原摄乐大桥钢主塔吊装施工技术方乃平 （中铁大桥局第七工程有限公司，湖北 武汉 430056） ［摘要］摄乐大桥钢主塔具有截面形状变化大、结构复杂、节段重量大、安装质量要求高、安装高度高、施工工期短的特点，通过合理地选择机械设备，采用先进的吊装施工工艺和技术，安全、优质、按期完成了施工，为类似主塔的施工提拱了借鉴。 ［关键词］钢主塔；节段吊装；施工技术 摄乐大桥为太原市第18座跨汾河大桥。桥梁全长约1.555km，河道宽300m。 摄乐大桥结构形式为独塔空间扭索面斜拉桥，4跨连续全漂浮体系，跨径布置30m+ 150m+150m+30m。 主塔横桥向为“Λ”形，无横梁，总高113.8m，其中下塔柱为钢筋混凝土结构，高18.0m；中塔柱和上塔柱为钢结构，分别高61.82m、33.98m，上塔柱外装装饰板，钢结构塔柱由内部厚板受力结构和外包薄板受力结构两部分组成。塔柱特征断面如图1。的角度（即塔柱倾角）：下塔柱为83.078°，中塔柱为79.499°。  图1 塔柱特征断面图 本项目的工程特点：工期紧，需要在严冬到来之前完成全桥施工，全桥只有8个月的工期；主塔安装属高空大吨位吊装作业，安全、质量要求高；主塔横桥向宽度从50.845m向上逐步缩小，一台吊机的吊重覆盖范围较大；施工场地有限，主桥上游侧（北）有一条黄河引水管线，这一区域需要重点防护，不宜承受重载或做地下基础，只有下游侧可作为主要施工区城；主桥需要采用塔梁同步施工，全桥钢梁共分为20个滑移节段，每个滑移节段长18m，分别在东、西侧拼装平台各施工10个滑移节段，向中间滑移安装，与主塔同步施工，主梁安装不占用主体工程的施工周期；城市境观桥梁的外观效果要求高，线形要好。 1 总体方案制定为了控制总工期，主梁架设和主塔安装同步施工，施工区域采用筑岛+栈桥方式，主梁采用支架拖拉法施工，主塔下塔柱混凝土塔采用翻模方式施工；中塔柱和上塔柱采用将钢塔柱分成节 塔柱特征截面为塔柱脊线垂直的截面，其为1/2椭圆弧与两个相交平面通过半径0.5m的圆弧相连组成的光滑封闭曲面。相交平面间夹角为167.319°，其交线为塔柱的脊线。脊线与水平面段吊装的方式安装，焊接成形；主塔、主梁安装完成后进行挂索施工。 钢塔的吊装经初选有2个方案，履带起重机和塔机，根据现有的资源，分别对SCC10000型履带起重机和D5200-240塔机（见表1）简要比较。 表1 D5200-240塔机参数表  幅度/m 9.0～22.15 22.5 25 28 30.6 33 35 38 40 4倍率/t 80 6倍率/t 120 8倍率/t 160 145.1 134.5 120.8 112.8 12倍率/t 240 235.2 205.4 178.3 158.2 143.3 132.6 118.9 111.0 履带起重机站位只能在主桥下游（南）侧，选择SCC10000型履带起重机HJDB工况组合（超起工况不适用本项目），整机工作重量达到1000t，履带与地面接触区域为：13.2m×14.76m，主机回转半径12.29m。起重时在起重机一侧存在近7.4m的工作盲区，增大了吊重时的吊距，工作区域占用场地较大，安装和拆除时更大，且处于汾河中心，会制约全桥其它方面的施工进度；采用塔机D5200-240布置在桥中线上，主塔东侧，距主塔横桥向中线17m，临时占用主梁1#段中横梁位置，需要另外建塔机基础，钢塔安装完成后就要拆除塔机，再挂索，挂索和装饰板安装需要另外的塔机完成。经过比选分析，采用塔机对施工总进度的影响相对较小，能满足总工期要求，决定采用塔机D5200-240进行吊装施工。 2 关键施工技术2.1 采用整体节段吊装 节段划分时重点考虑下面几个问题：（1）经济合理性，充分用足塔机的起吊能力，还要符合结构的工艺技术要求；（2）从工期方面考虑，尽量减少吊装数量，减少空中作业量，加快进度；（3）从安全和质量角度考虑，在满足D5200吊重安全的情况下，将运输阶节段在地面台座上组拼成吊装节段，复杂的工作留在地面完成，减少空中焊接及定位、组拼工作量，减少风险；（4）根据节段划分，与监控单位合作，对线形和内力进行监控。 运输节段分界面垂直于外脊背线，距离横隔板≤50cm，分为82个节段，见图2右部分；在工厂加工完成，单个块件净重量为10.395～84.04t，最大宽度4.5m，最大高度为3m。在高度和重量上满足运输要求。  图2 运输节段和吊装节段划分图 吊装节段根据塔机的工作能力划分，将运输节段组合成吊装节段，见图2左部分。T0～T14：除T2为单节吊装外，其余为2节1吊，T0+T1组合段和T3+T4组合段自重104t，加吊具吊重119t，吊距26m，是最大吊距和最大吊重段，悬臂高度6m；其它重要节段划分为：T15～T26：3节1吊，自重97t，吊重112t（T18中+T19+T20），悬臂高度7.7m；T27～T35：水平方向组合，上下游2节+中间节段，自重103t，吊重118t（2T28+T28A），悬臂高度2.9m。 中塔柱采用D5200-240塔机分节段整节吊装，塔机采用40m臂，起升机构8倍率，30.6m吊距内的起重量是160t。钢塔柱吊装完成后，拆除D5200-240塔机，后续工作由安装在北侧的STL420动臂塔机完成。 2.2 首段支承定位 由运输段T0+T1+T2组合段为钢混结合段，先必须支承在定位支架上，定位支架采用型钢制作，支架与下塔柱混凝土顶面预埋件焊接。支架避开钢混结合段竖向钢筋。支架可承受T0+T1+T2重量，通过支架可固定钢塔结合段。支架示意图见图3。  图3 首段支承定位示意图 2.3 安装位吊装技术 上塔柱和中塔柱的脊线与水平面的角度为79.499°。为了节段一致，设计了定长的2长2短吊装用钢丝绳（Φ66钢芯钢丝绳，抗拉强度1770MPa）。在节段上选择合适的吊点，保持节段吊装时的倾角约为79.499°，短绳受力较大，在吊装T0+T1工况时受力最大，达到40.546t，长绳受力19.81t，控制在安全范围内。起吊状态和吊点布置见图4。 2.4 节段定位和锁定技术 钢塔与混凝土塔柱之间，钢塔上、下节段之间在地面组拼或高空对接时，采用4处φ50mm的前段锥形、后段柱形的销轴作为导向定位销，连接板开孔φ52mm。实现地面预拚和空中安装基本一致。倾斜度可在临时锁定螺栓联接板之间加垫片调整。钢塔间临时联接采用6个M39长螺栓锁定，检验合格后焊接成形。定位和锁定结构都布设在钢塔柱节间的内侧，操作简单快捷，不影响外观质量（见图5）。 2.5 中间横撑和塔机附着一体技术  图4 起吊状态和吊点布置图  图5 节段定位和临时锁定结构图 塔机D5200-240在本项目的最大工作高度为121.55m，最大自由站立高度90.2m。在进行主塔下部施工阶段时，同步将塔机安装到最大自由站立高度，并达到可以使用的条件，随时可投入钢塔柱安装。钢塔柱安装过程中，需要安装3道水平横撑，将钢塔的第二道水平横撑与塔机的附着支撑结合为一体（见图6）。水平撑分外边框和中间框两部分，先安装两外框，再安装中间框，用千斤顶调整好塔柱的倾斜度后焊接边框与中间框的嵌补段，最后安装塔机附着框的杆件。这样结构简单，受力合理，减少了钢塔柱的外部联接和内部结构改动，外框可在地面安装后和钢塔柱节段同时吊装就位，加快进度。 2.6 用小塔机替换大塔机技术 主桥施工的后续阶段还有挂索和装饰板安装，挂完索后索会影响D5200-240塔机的拆除。在钢塔安装到一定阶段，在钢台的北侧开始安装一台STL420动臂式塔机（见图7），额定起升力矩454t·m，最大起重量24t。在塔机D5200-240开始拆除时STL420塔机投入工作，用于斜拉索施工以及钢塔装饰板吊装。本塔机主要优点是塔柱附着较少，附着位置较低，较好布置，起重能力满足施工要求。  图6 塔机附着支撑结构图  图7 STL420塔机布置图 3 结语工厂制造、现场组拚安装已成为桥梁结构施工的一种趋势，能简化施工现场管理，提高产品质量，改善工作环境，缩短施工周期，在城市桥梁建设中尤为重要。D5200-240大型塔机在施工中占用施工场地少，无附着站立高度达90.2m，较好布置，起吊高度大，工作效率高，在钢塔吊装中起到了非常重要的作用。本桥最后主塔吊装完工时间比计划时间提前了16天，主桥达到通车条件比合同工期提前了12天。 Hoisting construction technology of steel tower in Taiyuan Shele bridge FANG Nai-ping ［中图分类号］U445.4 ［文献标识码］B ［文章编号］1001-554X（2017）05-0110-04 DOI：10.14189/j.cnki.cm1981.2017.05.017 ［收稿日期］2017-02-21 ［通讯地址］方乃平，湖北省武汉市经济技术开发区春晓路8号 |
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