悬索桥的构造和施工方案

地锚式悬索桥施工技术方案一、结构构造组成（一）基础结构系统锚碇采用重力式混凝土结构，单个锚体尺寸为28m×28m×15m，基础为5m厚C40钢筋混凝土明挖扩大基础，通过Φ64mm精轧螺纹钢锚杆与基岩嵌固，设计抗拔力不小于主缆水平拉力的1.2倍。锚体内部设置三层预应力钢束，每层24束12Φ15.24钢绞线，采用群锚体系锚固主缆散索鞍。索塔为门式框架结构，塔高88-90m，塔柱采用C50混凝土，横向以1/20斜率内倾，塔底中心宽21.2m，顶部宽12.4m。基础采用12根Φ5.5m大直径挖孔桩，桩长35-40m，桩底嵌入弱风化岩层不小于10m，桩身混凝土强度等级C35。塔顶设置主鞍座，采用铸钢件加工，鞍槽半径按主缆直径1.05倍设计，内置四氟乙烯滑板实现纵向滑移。（二）上部承重系统主缆为双缆体系，每根主缆由52股平行钢丝索股组成，每股含91根Φ5.2mm镀锌高强钢丝（抗拉强度1860MPa），紧缆后直径395mm，空隙率≤20%。主缆采用PPWS法预制，热铸锚头（锌铜合金）锚固于锚碇，垂跨比1:10.857，跨中理论垂度35m。吊索采用Φ50mm平行钢丝束，外包PE防护层，标准间距6m，两端设置冷铸镦头锚。吊索与主缆通过铸造索夹连接，索夹分为上下两半结构，采用24套M30高强螺栓紧固，设计预紧力650N·m。加劲梁为板焊箱型结构，截面尺寸（宽×高）16.6m×0.6m，采用Q235B钢板焊接，纵向分11个节段预制，标准节段长18m，重约35t。梁段内设九道横隔板，顶板厚16mm，底板厚14mm，腹板厚12mm，节段间采用高强螺栓连接+焊接组合接头。二、施工总体部署（一）施工流程规划下部结构施工（1-6个月）：锚碇基坑开挖→桩基施工→锚体混凝土浇筑→索塔翻模施工→索鞍安装上部结构施工（7-12个月）：先导索架设→猫道系统安装→主缆索股架设→紧缆与缠丝→索夹吊索安装→加劲梁吊装桥面系施工（13-15个月）：桥面板铺设→桥面铺装→附属设施安装→成桥检测与调整（二）场地布置两岸各设置30m×50m预制场地，配置HZS90混凝土搅拌站（生产能力90m³/h）、钢筋加工棚（20m×40m）、钢结构拼装胎架（15m×60m）。临时便道采用20cm厚C20混凝土+200mm级配碎石基层，宽度6m，转弯半径≥15m。锚碇区设置2台65t汽车吊，索塔区配置QTZ80塔吊（最大吊幅55m，端部吊重1.5t）。三、关键施工技术（一）锚碇施工基坑开挖采用0.5:1放坡结合SP-IV型拉森钢板桩支护（长度9m），配备长臂挖掘机分层开挖，每层深度2m，随挖随设钢支撑（Φ609mm钢管，间距3m）。基底验收后铺设30cm厚级配碎石垫层+20cm厚C25混凝土垫层，垫层内预埋DTS光纤测温系统。钢筋工程分三层绑扎，底层钢筋网采用Φ25mmHRB400E钢筋（间距20cm×20cm），设置φ10mm架立筋（间距150cm）。预埋锚杆采用镦粗直螺纹连接，外露长度50cm，定位误差控制在±3mm内。钢筋保护层采用C40预制垫块，每平米布置4个，厚度50mm。混凝土施工采用分层浇筑法，每层厚度50cm，使用HBT60混凝土输送泵布料，插入式振捣棒（Φ50mm）振捣，振捣半径≤30cm。温控措施包括：采用双掺技术（粉煤灰15%+矿粉20%）、预埋循环冷却水管（通水流量15m³/h）、表面覆盖阻燃棉被养护，确保内外温差≤25℃。（二）索塔施工挖孔桩基础采用人工挖孔，孔径5.5m，设置10mm厚钢护壁（每节高1.2m）。遇到流沙层时，采用速凝混凝土（初凝时间≤30min）回填至稳定地层，再重新开挖。钢筋笼分3节吊装，主筋采用机械连接（直螺纹套筒），接头错开率50%，混凝土采用导管法灌注，坍落度控制在180-220mm。翻模施工分32节段浇筑，每节高2.5m。模板采用6mm厚钢面板+型钢背楞，外侧设桁架式支撑，内侧设Φ20mm对拉螺杆（间距60cm×60cm）。混凝土配合比设计采用粉煤灰双掺技术，初凝时间6-8h，采用串筒下料（自由落差≤2m）。每节段施工完成后，在次日8:00-9:00（温度稳定时段）采用全站仪进行垂直度监测，允许偏差≤1/3000，轴线偏差≤±5mm。索鞍安装在塔柱混凝土强度达85%后进行，采用200t汽车吊吊装就位。安装前进行支座抄平，利用钢楔块调平（精度±1mm），随后浇筑C40无收缩灌浆料。主鞍座纵向预留15cm位移量，安装时向岸侧预偏5cm，待主缆架设完成后复位。（三）主缆架设先导索施工采用无人机牵引法，选用Φ8mm迪尼玛绳（破断力≥50kN）作为先导索，在两岸塔顶设置转向滑轮组。无人机飞越主跨后，通过卷扬机（牵引力5t）将先导索牵引至对岸，张力控制在2.5kN。先导索架设完成后，依次牵引Φ12mm、Φ20mm、Φ32mm钢丝绳，形成三级牵引系统。猫道系统由承重索（Φ32mm钢丝绳，横向4根）、扶手索（Φ16mm）、横向通道（2m间距）组成。承重索锚固于锚碇，垂度按主缆成桥线形1.1倍设置，每20m设一道抗风缆（Φ20mm钢丝绳），与索塔连接。猫道面层铺设5mm厚防滑钢板，两侧设1.2m高防护栏杆及安全网，净宽4.5m。索股架设采用门架式拽拉器（牵引力30t）牵引，索股从锚碇通过滚筒输送至塔顶，入鞍前安装整形器（保证截面六角形）。索股架设按“从下至上、先两边后中间”顺序，每天对称架设2对（4股），高程误差控制在±3mm内。每架设5对索股进行一次跨中垂度调整，采用全站仪三角高程法监测。紧缆与缠丝索股全部架设完成后，采用液压紧缆机分三次紧缆，压力分别为15MPa、25MPa、35MPa。紧缆完成后立即进行缠丝施工，采用Φ4mm镀锌钢丝（抗拉强度1670MPa），缠丝张力15kN，螺距12-15cm，从跨中向两岸对称进行。缠丝完成后涂刷环氧富锌底漆（干膜厚度80μm）+氯磺化聚乙烯面漆（干膜厚度120μm）。（四）加劲梁吊装梁段运输采用32轴线液压平板车，运输路线地基处理采用50cm厚级配碎石+20mm厚钢板，转弯半径≥15m。梁段存放使用H300×300型钢支墩，支点设置在横隔板位置，存放期≤30天，防止焊接残余应力释放。吊装施工采用2台1800kN缆载吊机对称作业，吊点设置在梁段两端腹板位置（距端节1.5m）。吊装顺序从跨中向两岸推进，先吊装跨中2个节段（长24m），形成稳定体系后对称延伸。梁段就位后，先用临时连接件（M30高强螺栓，扭矩650N·m）固定，再进行永久连接。连接施工采用“先栓后焊”工艺，高强螺栓分初拧（30%设计扭矩）、终拧（100%设计扭矩）两次紧固，终拧后24h内完成焊接。环缝焊接采用CO₂气体保护焊（ER50-6焊丝，Φ1.2mm），焊接电流280-320A，电压28-32V，焊接速度15-20cm/min。焊后进行100%UT探伤，Ⅰ级焊缝合格率≥98%。四、质量安全控制（一）精度控制标准项目允许偏差检测方法索塔垂直度≤1/3000全站仪三维坐标法主缆跨中垂度±L/2000三角高程测量索股间距±5mm钢卷尺加劲梁轴线±10mm/节段全站仪轴线放样高强螺栓扭矩±10%设计值扭矩扳手复拧（二）安全防护措施高空作业：猫道设置双层安全网（兜底网+防护网），作业人员配备双钩安全带，每个作业面设置安全母绳。索塔设置施工电梯（载重量2t），梯笼与塔身间隙≤10cm。吊装作业：缆载吊机设置过载保护装置（额定负荷1.1倍自动停机），吊具定期进行1.25倍额定荷载静载试验。梁段吊装时设置缆风绳控制摆动，起吊速度≤0.5m/min。防火措施：焊接作业配备灭火器（每个作业面2组4kg干粉灭火器），设置接火斗防止火花坠落。施工现场严禁吸烟，易燃易爆材料单独存放（距离明火点≥30m）。五、施工监测与调整（一）施工监测主缆线形监测：在每根主缆设置5个监测断面（两岸各2个、跨中1个），采用全站仪实时采集坐标，每天早8点（温度稳定时）进行数据对比，当实测垂度与理论值偏差超过±50mm时启动调整。索塔偏位监测：在索塔顶部、1/2高度处设置棱镜，监测平面位移，主缆架设期间允许向跨中偏移≤H/3000（H为塔高），加劲梁吊装完成后残余偏移量≤50mm。结构应力监测：在锚体、索塔塔柱、加劲梁关键截面预埋振弦式应变计，监测频率：施工阶段2次/天，成桥后1次/周，应力变化速率超过5MPa/d时预警。（二）索力调整采用“分级加载、对称调整”原则，主缆架设完成后进行首次调索，按设计索力的60%、80%、100%分三级张拉。加劲梁吊装过程中，每完成2个节段进行一次索力微调，采用频率法测试吊索张力，调整精度控制在±5%设计值内。成桥后进行最终调索，确保主缆线形与设计值偏差≤±30mm，吊索力不均匀度≤10%。六、桥面系施工桥面板采用C50预制混凝土板（厚度18cm），纵向分块长6m，横向宽2.5m，板间设置8cm宽湿接缝。铺装层为10cm厚SMA-13改性沥青，下设2mm厚聚氨酯防水层。施工顺序：安装桥面板→浇筑湿接缝→防水层施工→沥青铺装（采用摊铺机连续作业，碾压温度≥160℃）。附属设施包括人行道栏杆（不锈钢材质，高度1.2m）、排水系统（PVC-U排水管，直径150mm）、照明系统（LED投光