任务书大跨度斜拉桥关键施工技术研究

一、目标与任务

1. 课题研究目标

通过科研课题的研究，掌握山区喀斯特地质条件下超大直径桩基施工、索塔全自动液压爬模施工、斜拉桥现浇PC主梁边跨中跨合拢段施工、PC斜拉桥主梁前支点挂篮施工、斜拉索安装施工及调索监控施工等技术难题，高效优质、安全环保地完成施工任务，实现项目完美履约。为今后类似工程施工提供技术依据，提炼、总结并推广应用技术成果，培养锻炼技术人才队伍。

2. 课题研究内容

（1）喀斯特地质条件下超大直径桩基施工技术

①岩溶地区超大超深桩基人工挖孔施工方法分析研究；

②超深桩基施工过程中安全控制措施分析研究。

（2）索塔全自动液压爬模施工技术

①主塔施工液压爬模模板选择与计算分析研究；

②主塔液压爬模施工技术分析研究；

③主塔上下横梁施工支撑方案的选定与复核计算研究。

（3）斜拉桥现浇PC主梁边跨中跨合拢段施工技术研究

①斜拉桥边跨合拢段模板支撑体系选择与计算分析研究；

②斜拉桥中跨合拢临时锁定及配重技术分析研究。

（4）PC斜拉桥主梁前支点挂篮施工技术

①斜拉桥主梁前支点挂篮施工工艺分析研究；

②PC斜拉桥主梁前支点挂篮智能化控制技术分析研究；

③斜拉桥主梁合拢段施工工艺分析研究。

（5）斜拉索安装施工及调索监控施工技术研究

①斜拉桥施工过程中斜拉索索力控制分析研究；

②斜拉索施工工艺、张拉程序分析研究。

3. 本课题的主要技术难点和解决途径

此次研究课题以勒河特大桥为依托。以勒河特大桥主塔高度分别为176m和162m，塔顶至谷底高差300余米；主桥部分为双塔双索面π型断面刚构体系预应

力混凝土梁斜拉桥，总长为690m，分83节段。

施工现场地质条件为典型的喀斯特地质，地理环境颇为复杂，特大桥主墩桩基直径达到250cm，深度达到35m，如何进行桩基施工并保证作业安全是本工程的重点。

以勒河特大桥主塔高度高，最大高度176m。如何实现超大直径桩基及高墩液压爬模作业过程中的质量、安全、进度是本工程的一大难点。

以勒河特大桥跨越既有公路及高深峡谷，上部结构形式采取斜拉桥形式，主跨跨度达到350m，其大跨度斜拉桥施工质量、安全及进度控制是本项目施工过程中的控制难点。

在桩基施工过程中，充分利用超声波及检测设备对施工面周边进行监测，及时发现安全隐患，并采取相应的技术措施进行排除。

综合比较了高墩柱施工的翻模和爬模体系后，本项目拟采用全自动液压爬模体系进行索塔施工，可保证索塔在结构可靠和施工安全的前提下快速施工，提高生产控制能力，降低损耗，缩短施工作业时间，保证关键工序的施工质量，节约成本。

因过度墩高度较高使用支架作为支撑体系经济性较差，在综合比较了支架支撑体系和托架支撑体系后，拟采用托架体系支撑边跨合拢段模板，降低施工成本。

中跨合拢前去除主梁上所有多余荷载后对已浇筑主梁进行线型24h观测和在索力监测，然后根据测得数据在索力允许误差范围内通过一次索力调整，优化现有线型。再后进行临时锁定、使用水箱加载配重水、钢筋模板施工、边浇筑混凝土边卸载配重水、养护，保证合拢段施工质量。

本项目拟采用前支点挂篮智能化控制技术，来完成挂篮的自动提升、下放、前移等工作,传用以提高作业效率和减少劳动力投入。在保证主梁施工质量的条件下，进一步提高施工精确度和安全性，缩短了各环节施工作业时间，确保关键工序的施工质量，节约成本。

委托第三方进行整个施工过程中的检测，斜拉索的安装及索力调整过程中通过有限元法进行施工过程全过程模拟，并根据模拟结果确定拉索的预应力损失量，保证斜拉索各单根钢丝束索力的均匀性和施工的顺利进行，确保竣工后主梁挠度和索力符合设计及规范要求。

4. 技术路线

首先，根据局、公司相关科技研发文件，结合研究条件和自身优势，确定跨峡谷大跨度斜拉桥关键施工技术研究这一选题。其次，查阅大量相关文献和施工规范，了解国内外研究现状，奠定课题研究的理论基础。再次，选取部分大跨度斜拉桥施工方面有所成就的项目进行调研，从管理理念、管理方法、施工方法、施工工艺、风险控制等方面进行比较研究，总结他们的做法和经验得出一些对我项目有益的启示；同时选取其中4个具有代表性的案例做分析研究，总结成功的经验，为我项目跨峡谷大跨度斜拉桥施工提供参考。在此基础上，结合我项目特点对喀斯特地质条件下超大直径桩基施工、索塔全自动液压爬模施工、斜拉桥现浇PC主梁边跨中跨合拢段施工、PC斜拉桥主梁前支点挂篮施工、斜拉索安装施工及调索监控施工等施工技术其进行优化，形成初步方案，邀请专家学者对初步方案进行论证和可行性讨论，并对其不合理部分进行修改。选择小部分工点按照初步方案进行试验性施工，通过现场试验验证方案，并对其进行再次优化。最后在全部工点进行推广应用，并结合应用经验编制跨峡谷特大斜拉桥施工作业指导书、施工与验收工艺标准，形成施工工法、申请新型实用专利。详见下图：

图1 课题研究的技术路线图

5. 创新与突破

（1）喀斯特地质条件下超大直径桩基施工技术

技术难点：本项目地处贵州山区，现场地质条件为喀斯特地貌，地下有溶洞

和暗河分布。地质详勘报告上显示在主塔区个别桩位处存在小型的溶洞，同时还存在其他未勘探到的不良地质情况，均会给桥梁桩基施工带来极大的安全风险。此次以我公司施工的以勒河特大桥斜拉桥主塔超大直径桩基（直径为 2.5m，深度为35m）施工为依托，主要研究挖孔桩遇到溶洞、天坑、地下暗河水流等情况后如何处理，如何进行安全控制等问题，积累山区喀斯特地质条件下超大直径桩基施工经验，为类似工程提供参考。

创新点：在桩基施工过程中，充分利用超声波及检测设备对施工面周边进行监测，及时发现安全隐患，并采取相应的技术措施进行排除。

（2）索塔全自动液压爬模施工技术

技术难点：以勒河特大桥的主跨为三跨预应力混凝土斜拉桥，其小里程主塔高176m，大里程主塔高162m，采用C50钢筋混凝土。由于索塔高度较高，必须采用专门设计的模板体系，才能确保施工期间的质量和安全。同时由于当地无河砂可用，只能采用机制砂进行混凝土配制和施工，对超高泵送混凝土又提出了更高的要求。

创新点：综合比较了高墩柱施工的翻模和爬模体系后，本项目拟采用全自动液压爬模体系进行索塔施工，可保证索塔在结构可靠和施工安全的前提下快速施工，提高生产控制能力，降低损耗，缩短施工作业时间，保证关键工序的施工质量，节约成本。

（3）斜拉桥现浇PC主梁边跨中跨合拢段施工技术

技术难点：以勒河特大桥主桥为三跨预应力混凝土斜拉桥，共有一个2米长中跨合拢段和两个5.4米长边跨合拢段。由于牵索前支点挂篮系统的结构特点，边跨合拢时无法直接利用挂篮系统。由于中跨合拢段混凝土强度提高的过程也是一个斜拉桥体系转换的过程，在这个过程中合拢段混凝土受力复杂且不断变化，加之较普通的连续刚构而言，斜拉桥还有斜拉索索力作用在梁上，使之受力更为复杂，故采用什么方法保证中跨合拢质量为技术难点。

创新点：因过度墩高度较高使用支架作为支撑体系经济性较差，在综合比较了支架支撑体系和托架支撑体系后，拟采用托架体系支撑边跨合拢段模板，降低施工成本。中跨合拢前去除主梁上所有多余荷载后对已浇筑主梁进行线型24h观测和在索力监测，然后根据测得数据在索力允许误差范围内通过一次索力调整，