徐乾
佛山市建盈发展有限公司 广东佛山 528000
摘要：钢锚箱制造、安装是大跨径塔斜拉桥施工的重要内容，其就有施工专业性强，施工难度高的特点。规范化地开展钢锚箱制造、安装施工技术把控，能有效提升塔斜拉桥的施工质量，确保桥梁稳定与安全。本文以佛山市富龙西江特大桥工程为例，在阐述大跨径塔斜拉桥钢锚箱制造、安装技术要点的基础上，就钢锚箱安装定位的精度控制措施展开分析，期望能进一步提升大跨径塔斜拉桥施工质量，促进桥梁工程的持续、稳定发展。
关键词：桥梁工程；塔斜拉桥；钢锚箱；施工技术
斜拉桥主塔拉索锚固是将一个斜拉索的局部集中力安全、均匀地传递到塔柱的重要受力构造。拉索锚固部分的构造与拉索如何布置、拉索根数、塔形和构造等多种因素有关，目前锚固部分应用较多的有环向预应力、钢锚梁和钢锚箱。
环向预应力是国内拉索锚固应用的传统形式，其结构形式存在预应力钢束弯曲半径小，摩阻损失计算与实际受力偏差较大，施工质量难以保证，桥塔砼开裂较多等问题，需进行桥梁的足尺模型试验来验证摩阻损失；且环向预应力径向力较大，需设置较多防崩钢筋，造成混凝土施工困难，影响施工质量。钢锚梁组合索塔锚固结构，由索塔内壁牛腿上的钢锚梁承担平衡水平索力，混凝土塔壁仅承担竖向索力及不平衡水平索力，其优点是无需施加环向预应力，用钢量较小；缺点是钢壁板与塔壁结合部承受弯剪作用，混凝土存在局部拉应力集中问题。
钢锚箱锚固系统是由钢索塔和钢锚梁延伸出来的一种全新斜拉索锚形式，结构上锚固区整体性好，受力计算明确；构造上可有效降低桥塔内壁的受力，确保主塔的长期使用性能；且钢锚箱采用工厂化整体制作，现场吊装，施工质量易于保证，同时具备桥塔钢筋设置简单，桥塔混凝土施工质量较高等优点。
一、项目概况
佛山市富龙西江特大桥全长1770.6m，主桥长为1070m，结构设计为双塔双索面大跨径斜拉桥，跨径组合为69+176+580+176+69m。在桥梁构成层面，本桥包含两个索塔、四个塔柱，在每个塔柱上布置斜拉索，斜拉索数目为26对；第 1 对斜拉索由于竖向角度较大，直接锚固在混凝土底座上，其余 2～26 对斜拉索锚固在钢锚箱上。项目施工中，对钢锚箱制造的几何尺寸、焊接收缩、锚室单元预制、索导管空间角度、整体安装方法及安装质量控制尤为关键，采用BIM可视化等手段，严格控制钢锚箱制造尺寸及安装定位精度，解决大型钢锚箱工厂制造及现场安装关键技术各项难题。
二、钢锚箱的设计制造
钢锚箱设计与制造是大跨径塔斜拉桥基础施工的重要内容，其直接关系着钢箱锚后期安装质量，并对项目整体施工效果具有深刻影响[1]。在具体设计及制造中，需结合桥梁建设需要，钢锚箱进行分类，并合理控制钢锚箱组成构件制造质量和钢锚箱生产数量，为后期施工奠定良好基础。
本项目钢锚箱设计制造中，钢锚箱共分 24 节，根据构造分为 A、B、C 三类，其中 A 类适用于 26 号钢锚箱，B 类锚箱适用于 4～25 号钢锚箱，C 类适用于 3 号钢锚箱。锚箱编号对应斜拉索编号，其中，3号锚箱，其底面支承在混凝土底座上，该锚箱上锚固 2 号与 3 号拉索。在不同类型钢锚箱设计与制造中，要求设计与制造人员遵守以下要求：其一，在钢锚箱设计制造中，要求每一个钢锚箱包含两个拉索，并且在斜拉索设置位置管理中，要求将其设置在塔柱斜拉索锚固区域。其二，在钢锚箱板件生产中，由于斜拉索角度不同，所以即便处于同一高度的板件也有一定差异，基于此，本项目要求在钢锚箱板件生产中，系统考虑斜拉索具体角度情况，确保板件生产的规范性。其三，在钢锚箱设计及生产中，还要求进行锚箱受力特征分析，如在拉索受力过程中，通过竖向分力控制，则拉索所受的力通过锚固构件传递到了剪力钉及 PBL 剪力键与混凝土塔壁连接。腹板为将索力传递至侧面拉板的重要板件，高度随斜拉索角度不同而变化，腹板两侧设置加劲肋。项目构件生产中，要求所生产的构建能紧密结合，实现桥梁作用力的有效分担。其四，规范开展钢锚箱设计制造的细部节点控制，能有效提升钢锚箱的应用效果。本项目钢锚箱细部设计与制造中，不仅考虑顶板、翼板、锚垫板，而且对腹板、底板、承压板进行系统分析。此外，考虑钢锚箱加劲肋、支座加劲板等要素的分析[2]。在这些细部构件分析中，对构件尺寸规格、受力特征等要素进行系统分析，有效地提升了钢锚箱的生产质量。
三、钢锚箱安装施工技术要点
1、钢锚箱构件检查
规范化地开展钢锚箱构件质量检查，能从源头上减少钢锚箱质量缺陷，提升项目施工中。本项目钢锚箱质量检查中，依托鉴定钢尺、水准仪等设备，对钢锚箱开展质量检查工作，在具体检查项目中，重视钢锚箱几何尺寸、高程的测量，并对其结构轴线、标记点进行检查和测量。当发现钢锚箱某一指标出现偏差时，对其进行纠正处理，严禁质量不达标钢锚箱用于后期安装施工。同时在实际检查中，突出钢锚箱重点部位检查，如在链接索导管检查中，对导管的长度、坡口 长度、壁厚进行检查[3]（见表1）。此外完成检查并进行施工前，要求对钢锚箱安装的位置、方向进行标记，为后期安装施工创造良好条件。
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2、钢锚箱预拼装和吊装
经检验钢锚箱质量合格后，在正式吊装前，先需要对其进行预拼装施工，这样能有效提升后期安装施工的精准程度。在钢锚箱预拼装施工中，需重视预拼装内容的系统把控（见图1），通过软件模拟安装过程。本项目预拼装中，除钢锚箱外，预埋板、PBL剪力键等都是项目预拼装的重要内容。软件模拟完成后，在胎架上完成预拼装，完成构件预拼装后，采用码板将拼装构件临时锁死，确保钢锚箱的整体性。
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在钢锚箱吊装施工中，先进性吊装设备的系统选择，吊装设备选择不仅考虑施工现场环境，而且计算构建的具体质量，然后系统设置吊环进行吊装。本项目钢锚箱吊装中，采用2个吊环的吊装设备，在具体吊装中，对塔柱的应用效果进行检查，减少塔柱多余物件对钢锚箱吊装施工的干扰。
3、钢锚箱安装
钢锚箱安装是大跨径塔斜拉桥施工关键环节，本项目施工中，要求钢锚箱安装遵守以下施工要求：其一，在钢锚箱安装中，做好首段钢锚箱与其他节段钢锚箱安装技术的控制。在首段钢锚箱安装中，要求将其安装在型钢支架上，对此在安装初期阶段，要进行型钢支架的系统设计，保证型钢支架的刚度、强度，提升支架使用的稳定性和安全性。本项目型钢支架安装中，为减少支架变形，采用I56B工字钢及槽钢焊接成支架，有效地提升了支架的承载能力[4]。其二，在完成首段钢锚箱安装后，需对安装质量进行检查，并在钢锚箱微调后进行固定处理，待该节点混凝土浇筑完成后，进行后期阶段钢锚箱的吊装、安装施工。其三，在后续钢锚箱施工中，标准支架起到重要的辅助作用；本项目选择高度为2.6m高的辅助支架，并且在上下两层钢锚箱之间，设置标准支架的数目为4套，满足项目施工需要。其四，为确保四套标准支架处于同一轴线，在施工中，还需要在码板、楔形快、千斤顶等设备的支撑下，进行支架位置的微调整。其五，完成钢锚箱安装后，需规范化地进行剪力键螺栓的固定，并按照设计要求进行混凝土浇筑上工，循环完成项目施工内容，确保钢锚箱结构完整性。
4、钢锚箱组焊及索导管安装
大跨径塔斜拉桥施工中，还需要进行钢锚箱组焊及索导管安装工艺的系统把控。在钢锚箱组焊中，首先应拼装焊接锚室单元，结合钢锚箱安装施工过程来看，锚室单元采用单独预制后整体拼装焊接的施工方式，要求对其进行整体刨面处理，同时应开展边桁、中桁锚管角度控制，最后应按照设计要求，在腹板上进行划线，通过正拼法进行锚室单元拼装，然后在全站仪校正调整后，进行组焊处理。而在钢锚箱索导管安装时，应重点对索导管与锚梁杆件之间的空间关系进行校正处理，确保导管定位基准点的准确性。
5、安装辅助操作平台微调
大跨径塔斜拉桥施工中，钢锚箱安装工作的开展需要相应的辅助平台作为支撑。辅助平台设置精度对于钢锚箱安装精度及大跨径塔斜拉桥施工质量具有深刻影响。基于此，在项目施工中，还需要进行辅助操作平台的微调处理，不断提升辅助操作平台的精度。本项目钢锚箱安装辅助操作平台调整中，设计微调操作平台由双拼槽钢竖向支架作为骨架，然后在该骨架上焊接横向支架和斜撑，为后期施工创造良好的条件。从安装辅助操作平台应用效果来看，全新的辅助操作平台通过很想固定方钢卡方法的应用，在双向支架中间搭设了一个左右向的侧平台，这种平台利用方式解决了以往钢锚箱安装中操作平台空间狭小问题，不仅提升了操作平台的适用性和实用性，而且提升了项目钢箱安装施工的效率性和安全性，实现了项目工期、技术、质量与安全的有机统一[5]。
四、钢锚箱安装定位精度控制措施
1、钢锚箱总体控制
从宏观层面进行钢锚箱定位控制，能有效提升钢锚箱安装施工精准程度，保证桥梁施工质量。本项目施工中，为把整钢锚箱总体卡控制质量，首先在钢锚箱安装前，科学合理的选择测量工具，在现代测量手段的支撑下，对全桥控制网进行联测管理，同时通过计算机设备软件，对复测的成果进行分析和评价，不断提升项目测量的精准程度。如在项目平面控制网及高程控制网测量中，要求相邻两点与设计点位中误差保持在±3mm以内。其次在锚固箱施工中，对锚固箱的锚固点位进行检查，并系统计算钢锚箱坐标数据，然后系统化地建立空间直角坐标系和三维空间模型，进行三方复核，有效地保证了锚固点定位、锚固箱坐标控制的精准程度。最后在钢锚箱施工测量中，系统考虑天气因素对实际测量结构的影响。譬如，在本项目施工测量中，系统考虑气相参数因素，并从测线平均高程、投影面高程、平距、地球曲率半径等层面，对实际的测量结果进行分析和校正，减少外部因素对钢锚箱安装质量的影响。
2、钢锚箱安装过程控制
要提升钢锚箱安装定位精度程度，需注重钢锚箱安装施工过程的系统管理。从项目施工过程来看，钢锚箱的位置对于斜拉索固定点位置具有深刻影响。对此，应重视钢锚箱安装位置的反复调整，确保斜拉索的对称性。本项目钢锚箱安装调整中，一方面，对预埋钢锚箱PBL剪力键钢板的施工工艺、施工质量进行控制，在见图施工中，严格按照设计图纸要求规范化的浇筑混凝土，然后在考虑预埋底座平面位置、高程及平整度的基础上，进行支架腿钢板找平处理，最后进行首榀钢锚箱轴线及边线放样。另一方面，在钢锚箱调整校核时，考虑到胎架和支架均为固定尺寸，整体调整难度较大，所以从微观层面出发，对每一榀钢锚箱的尺寸进行调整，确保其误差处于允许范围之内，避免对后期施工质量造成影响。
3、科学设置定预抬值
大跨径塔斜拉桥施工应用中，塔柱多采用混凝凝土设计形式，从桥梁应用过程来看，大跨径塔斜拉桥的混凝土塔柱在使用中会产生一定的收缩徐变，同时在斜拉索轴压力作用下，塔柱也会发生一定的压缩变形，这对于桥梁的整体应用效果造成了较大影响。基于此，在项目设计初期阶段，应重视首榀钢锚箱高程的调整，科学合理地设置预抬值。本项目施工中，为保证预抬值设置的合理性，在首节钢锚箱安装前，要求施工人员对塔索进行全方位的监控，然后结合实际检测结构，确定首节钢锚箱安装的准确位置。其次在计算中，要求对钢锚箱预抬值的实际情况进行计算检查，然后在设计高程上增加修正值，实现塔柱使用中压缩量的有效补偿，提升钢锚箱安装的整体水平，保证桥梁施工质量。
结语
钢锚箱制造、安装施工技术应用水平对于大跨径塔斜拉桥施工质量具有深刻影响；城市化背景下，大跨径塔斜拉桥的建设数量急剧增多，需重视项目钢锚箱施工技术的系统控制。结合本研究可知，在钢锚箱制造、安装施工中，结合项目实际，进行钢锚箱物理参数、力学指标设计，然后按照钢锚箱构件检查、预拼装和吊装、钢锚箱安装、辅助操作平台微调的要求进行施工，并进行施工过程钢锚箱安装定位精度调整，这样可有效提升大跨径塔斜拉桥施工质量，促进桥梁工程的持续、稳定发展。
参考文献
[1]常付平，汤虎，邵长宇.巢湖大桥主桥设计[J].桥梁建设，2020,50(6):91-96.
[2]梁金宝.铁路斜拉桥钢锚箱索塔锚固区力学性能研究[J].铁道勘测与设计，2020(3):35-39.
[3]吴焕庆.轨道交通(90+160+90)m矮塔斜拉桥设计[J].北方交通，2020(8):13-16.
[4]黄运林，刘明虎，刘玉擎，等.斜拉桥组合索-塔锚固箱格式连接受力机理试验研究[J].公路交通科技，2019,36(11):68-74.
[5]任万敏，任杰，袁明，等.成昆铁路矮塔斜拉桥设计关键技术[J].桥梁建设，2019,49(1):95-100.