本文以重庆两江大桥工程为例，阐述斜拉桥空间曲面索塔施工、钢桁梁制造安装及超大吨位钢绞线拉索安装张拉等施工关键技术的管理和控制，为类似工程的施工提供参考。
1工程概况
重庆东水门长江大桥和千厮门嘉陵江大桥上层为双向4车道公路交通，下层为双向轨道交通。其中东水门长江大桥主桥布置为222.5m+445m+190.5m=858m的3跨双塔单索面连续钢桁梁斜拉桥，索塔分别高172.61、162.50m。千厮门嘉陵江大桥主桥布置为88m+312m+240m+80m=720m的4跨单塔单索面连续钢桁梁斜拉桥，索塔高182m。东水门长江大桥和千厮门嘉陵江大桥总体布置分别如图2、图3所示。2座桥主桥上桥面全宽24.0～39.2m，钢梁桁宽15m，主桁采用变高度的三角形桁式，等节间布置，节间长16m，钢桁梁截面布置如图4所示。斜拉索采用平行钢绞线拉索，东水门长江大桥每个桥塔共锚固9对永久拉索，上塔柱设置9节钢锚箱。千厮门嘉陵江大桥全桥共锚固10对永久拉索，上塔柱设置10节钢锚箱。索体规格均为139股φ15.2mm平行镀锌钢绞线，控制索力14500kN。钢梁主桁主要杆件均为焊接箱形截面。其中下弦杆截面宽1200mm，高1600mm；上弦杆截面宽1200mm，高1200mm。主桁均采用整体节点，上、下层桥面均采用正交异性钢桥面板。主桁及桥面系构件材质主要采用Q420qD和Q345qD，当有Z向受力要求时则采用Q420qE或Q345qE。2座桥索塔均采用天梭形，包括上塔柱、中塔柱、下塔墩，其构造布置如图5所示。塔柱采用单箱单室结构形式，塔墩采用单箱多室结构形式，塔柱壁厚1.0m，塔墩壁厚2.0m，采用C50混凝土。
2施工关键技术管控措施
重庆两江大桥工程结构设计新颖，造型美观，技术含量高，在国内外同类型桥梁设计中具有6项创新点：1）同类桥型跨径世界第一；2）139根平行钢绞线拉索规格及索力创世界之最；3）单索面拉索梁端锚固采用抗弯剪横梁与桥面板组合构造模式属首例；4）超大吨位拉索塔端锚固采用开敞式钢锚箱形式独特；5）空间曲面的天梭造型索塔具有独创景观效果；6）索塔处采用超大吨位牛腿支承钢桁梁方式独具景观及受力特色。为了实现这6项设计创新，解决工程施工技术难题，施工前组织各相关参建单位开展了超大吨位钢绞线斜拉索制造与施工关键技术研究、空间曲面索塔施工关键技术研究、大断面板桁构造钢桥栓焊施工工艺研究、单索面索辅梁公轨两用斜拉桥钢梁架设及施工控制技术研究等科研课题，以加强技术储备和总结工程施工经验。
两江大桥施工过程中，针对桥梁施工关键技术，采取了如下控制措施。
1）两江大桥索塔为单箱多室结构，外观为圆润的全曲面天梭状造型，橄榄叶型内轮廓线条，凹槽、倒角形状复杂，尺寸变化剧烈，没有任何一段为等截面，混凝土外观要求达到清水混凝土标准，施工中曲线线型控制是一大难点。为此，专门组织了技术攻关，开展了空间曲面索塔施工关键技术研究，制定了详细施工方案，以计算机技术为手段，将塔柱从下至上根据结构上的曲率变化特点，分成4个区域进行模板设计。索塔除第1、2节段采用支架施工外，其余节段均采用液压爬模系统施工，标准节段施工高度为4.5m。为了确保桥塔混凝土曲面线形外观质量，经反复比较，模板最终采用木质面板，大面模板可周转使用，节段间模板周转时根据结构尺寸进行微调处理，通过工艺处理后的空间曲面模板完美实现了桥塔线形[1]。索塔曲面模板及索塔施工方式如图6和图7所示。
2）桥塔拉索锚固区采用开敞式钢锚箱，通过剪力钉与索塔连接。钢锚箱作为重要的传力构件，加工及安装精度要求高。钢锚箱在工厂内分节段制造并试拼装完毕，进行了节段油漆涂装防护处理后，用船运至施工现场。锚箱节段采用400tm塔吊吊装。综合考虑日照、温差及风力等影响，采用高精度测量仪器进行三维监控，确保了锚箱的安装精度[2]。
3）主桥上部结构采用具有抗弯剪横梁的板桁构造栓焊结合钢桁梁，桥面板与主桁共同参与结构受力，构件加工制造及安装精度要求高。钢桁梁加工制作单位针对整体节点杆件连接复杂、板件厚度大、焊缝密集、插入式连接形式以及主桁构件孔群精度控制等技术难题，开展了各项工艺研究，采取了以下控制措施[3-4]。（1）通过分析各类杆件的焊接变形规律，跟踪测量，及时修正，采用合理的焊接方法，在专用台架上焊接，实现了整体节点焊接变形控制。（2）以后孔法工艺为主，先孔法工艺为辅，设计了高精度的精密划线工艺、精密制孔工艺和高精度的制孔工艺装备，包括钻孔样板机台架等，确保了整体节点制孔精度。（3）根据焊接接头形式，分类进行焊接工艺试验，确定焊接方法、焊接设备、焊接材料、工艺参数、焊接顺序、坡口形式及焊接变形控制措施，保证对接焊缝和溶透焊缝的焊接质量。（4）采用分步单元组装工艺，分步骤控制几何精度和焊接变形，采用胎架定位组装，控制桥面板的组焊质量和精度。（5）采取厂内平面碾转法试装钢梁杆件，以检验制造工艺的合理性、工装设备的适合性和制造精度的准确性。主桁试装和桥面系预拼装如图8、图9所示。
4）钢桁梁安装施工分为3个部分，即索塔区节间安装、标准节间悬臂安装、合龙节间安装。钢桁梁安装施工实景如图10、图11所示。索塔区节间在承台顶搭设扇形墩旁托架，东水门长江大桥1号墩采用2000tm塔吊直接安装，东水门长江大桥2号墩及千厮门嘉陵江大桥索塔均采用WD120桅杆起重机起吊，配合纵向滑移安装到位。标准节间采用2台80t全回转桥面吊机从索塔区节间向中跨和边跨对称悬臂安装[5-6]。为了确保钢梁安装的线形控制精度，钢梁安装过程中加强了设计、施工监控与施工安装的协调配合，提前分析了安装线形影响因素并制定了调整预案，确保安装过程精度控制。钢梁合龙前，根据钢梁安装线形现状及外界温度等条件，进行了敏感性分析，以精确确定合龙杆件长度、合龙顺序和纠偏预案[7-8]。
5）两江大桥主桥斜拉索为单索面稀索体系，单根拉索为139股φ15.2mm平行镀锌钢绞线。成桥最大索力每根达14500kN，为目前斜拉桥索力世界之最。由于斜拉索索力巨大，因此对斜拉索的锚固可靠性、原材料质量以及施工难度均比国内同类工程有更高的要求。针对此技术难题，采取了以下控制措施[9-10]。（1）为了指导如此超常规索结构的安装、张拉施工，斜拉索制作安装单位在工厂内专门建造了1座缩尺的实体桥塔，完成2根139股钢绞线斜拉索的挂设和张拉调索施工试验，完全模拟现场拉索施工全过程，获取了相关的施工技术和工艺参数。（2）139根钢绞线采用单根穿束、单根张拉锚固、整体调索工艺。单根张拉以索力控制为主，整体调索以拔出量控制为主。拉索钢绞线单根张拉过程中，采用高精度传感器适时跟踪已安装绞线索力变化，利用等值法控制后续绞线的张拉锚固索力，以控制各绞线间的索力均匀性。斜拉索单根张拉工艺如图12所示。
3施工质量总体管控效果
两江大桥施工过程中，为了加强对工程成品和半成品的质量管控和检验，监理单位在施工单位自检基础上对钢结构工程按抽检率不低于20%进行了平行检测，其他工程平行检测抽检率不低于15%；第3方检测单位对钢结构按频率5%进行了第3方无损检测，对高强螺栓、混凝土等各项指标按频率5%进行了第3方检测；科研单位对73孔钢绞线进行了疲劳、静载和周期试验，对139孔钢绞线进行了疲劳试验；科研单位对施工阶段进行了全过程跟踪监控和最终成桥荷载试验。各项检测试验和测试结果表明：两江大桥工程实体各项技术指标均满足设计、规范和相关标准要求；塔柱混凝土应力、钢桁梁杆件应力水平与理论值吻合，受力安全；索塔钢锚箱应力水平较低，有较大的安全储备。以重庆东水门长江大桥为例，钢梁最大轴线偏差为15mm，最大线形误差为23mm，钢梁总体线形均在规范允许范围内，预拱度值合理；全部索力误差均小于5%，满足规范要求。重庆东水门长江大桥钢梁成桥轴线偏差及线形误差如图13、图14所示。
4结语
在重庆两江大桥施工过程中，各参建单位精心设计、精心组织、精心施工，对施工关键技术进行了严格管理与控制，解决了空间曲面索塔施工、超大吨位钢绞线斜拉索施工、具有抗弯剪横梁的板桁构造钢桁梁加工制造和安装等技术难题，实现了桥塔空间曲面的完美造型，实现了钢梁高精度加工制造及安全、快速的架设安装和顺利合龙。总体管控效果良好，全面实现了工程建设目标。
作者：陈骑彪 单位：重庆全通工程建设管理有限公司
