索塔钢锚箱吊装定位施工技术

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摘要：甬江左线特大桥为国内首座铁路钢-混混合梁斜拉桥，采用钻石型索塔，索塔全高177.91m，索塔锚固区采用混凝土结合钢锚箱结构。文章介绍了钢锚箱基座的设计及定位，钢锚箱吊装测量定位。

关键词：斜拉桥；基座；吊点；吊装；测量定位

中图分类号：TU74文献标识码： A

1工程概况

甬江左线特大桥位于浙江省宁波市，是宁波铁路枢纽北环线上重点控制性工程。本桥为亚洲首座大跨度钢箱混合梁铁路斜拉桥，孔跨布置为（54+50+50+66+468+66+50+50+54）m，全长909.1m，主跨468m一跨过江。索塔全高177.91m，索塔设计为钻石型塔，桥面以上呈倒Y型，桥面以下塔柱内缩为钻石型，全塔由上塔柱、上横梁、中塔柱、下横梁、下塔柱组成。下、中塔柱为两分离式倾斜塔柱；中、下塔柱在塔梁交界处设下横梁；下、中塔柱，下横梁均为单箱单室截面；合龙段为实体结构；上塔柱为单箱双室截面，斜拉索锚固区设计内置式钢锚箱，钢-混组合结构。

钢锚箱设置在上塔柱标高123.5m-177.61m段，首节钢锚箱直接锚固在混凝土底座上，单塔双侧共计24对钢锚箱，节段之间采用高强螺栓连接；钢锚箱长6.2-7.317m，宽1.9m，高1.75-5.66m，钢锚箱总拼装高度54.11m。单节段重量10-30t。

图1-1 钢锚箱结构图

2首节钢锚箱基座定位

首节钢锚箱是所有钢锚箱安装的基准，精确定位十分重要，其安装精度对钢锚箱整体安装精度影响很大。为解决首节钢锚箱精确定位，采取以下措施：

2.1基座设计

通过反复研讨，结合现场实际，对比方案得出，利用预埋钢板作为首节锚箱底座四角承重基座，钢板设置地脚螺栓并配套螺母，可以精确调平；考虑首节钢锚箱分块吊装后连接，设置钢管支架作为支撑。安装首节钢锚箱前，精平钢板并注浆密实，预埋钢板周围及钢管支架顶部均设置多个千斤顶对首节钢锚箱螺栓连接和精确定位起三向调节作用。

图2-1基座位置示意图

2.2基座安装

（1）底座预埋：在首节钢锚箱底部节段混凝土施工时，预埋地脚螺栓和钢板，保证钢板位置、标高和螺栓垂直度、螺纹外露长度等；钢板厚度30mm，预先加工，中间开圆孔，表面抛光打磨，保证平整度；钢板上下面各设置一个螺母。用竹胶板加工方盒（无顶盖），是混凝固浇筑时，埋件部位形成凹槽，便于后期精确调平。指定位置埋设钢管支架底口钢板。

（2）底座精平：混凝土浇筑后，利用地脚螺栓螺母，结合精密水准仪精确调平每一块钢板并固定。单块钢板及所有钢板统一平面，精度控制在±0.1mm。

（3）底座注浆：复测钢板标高和平整度，使用支座砂浆将精平钢板底部灌注密实，清除钢板表面污质。

（4）精确放样：使用精密全站仪准确放样首节钢锚箱安放控制点，做好标记，弹出墨线，焊制坡口钢板，引导钢锚箱安放于正确位置。

通过此基座定位首节钢锚箱：精度控制为轴线偏位小于1mm，顶面四角高差±0.4mm，短边方向（横桥向）高差为±0.2mm，定位准确，保证了钢锚箱安装精度，为后续钢锚箱安装打下坚实基础。 基座具有构造简单、方便实用；施工成本小、效率高；解决定位难题的同时达到了一定经济效益。

图2-2基座预埋钢板图

3钢锚箱吊装

钢锚箱单体结构庞大、质量大；尤其是首节钢锚箱，长*宽*高尺寸为7317*2000*5660mm，重约30t，根据现场施工设备，将首节钢锚箱沿横桥向轴线对称分为两块后吊装，高空匹配栓接为整体。为将吊装引起的变形控制到最小，必须设置合理吊点，采取以下措施：

3.1吊点选取

建立钢锚箱仿真模型，模拟吊装受力状态进行有限元分析，结合钢锚箱实体构造，考虑结构重心和吊装便利等因素，选取最佳吊点。

3.2吊耳设计

根据吊装重量，考虑安全系数，结合吊装所用钢丝绳、卸扣的规格参数，综合确定吊耳钢板材质、厚度、吊孔直径及焊缝参数，设置加劲钢板，并在吊孔处曾设加强圆环。

图3-1钢锚箱吊耳示意图

实际吊装过程中， 由于合理设置吊耳，卸扣直接安放于吊耳进行吊装，对钢锚箱几乎没有产生结构变形，既保证了钢锚箱精度，又省去专用吊具投入，吊装方便、快捷，提高了吊装效率。

4施工测量

钢锚箱位于索塔标高123.5m及以上，超高空定位，加之桥位区域近海临江，气象复杂，常年多雾多风，诸多不利因素给钢锚箱精确定位测量带来困难。钢锚箱安装过程中的测量主要分为首节钢锚箱平面和高程测量，以及分段安装过程中验收测量。为了做好施工测量，保障钢锚箱高效精准安装，采取以下措施：

4.1测量设备配备

“工欲善其事，必先利其器”，配备高、精、尖测量设备，具体为：GPS卫星定位(国产华测X93，静态相对定位精度， RTK定位精度)+全站仪(尼康DTM552，1mm+2ppm×D，测距精度0.1mm)+水准仪（天宝DiNi03电子水准仪，每公里往返水准观测精度达0.3mm，最小显示0.01mm）。三种仪器，多种测量手段，全天候观测，充分发挥各自的优势，互为补充，互相检验，形成精密的测量控制系统，保证钢锚箱安装精度。

4.2测量控制方法

布置精密的平面和高程控制网是保证测量精度的关键，并定期进行复测。

4.2.1 平面测量

由于塔高、自然环境条件差，索塔在日照、温差、风力、风向、振动等外界条件变化影响下发生摆动，进而对精确测量带来较大困难。采取对塔柱进行变形监测，采集数据，通过分析、计算，得出塔柱的“中性位置”，测量时通过追踪棱镜，对实时放样结果进行修正，达到精确放样的目的。

图4-1不同时间索塔受太阳照射方位布置图

第一步：在已施工完成的中塔柱合龙段断面四周布置4个“监测棱镜”，利用全站仪对监测棱镜进行持续3 d、间隔4 h的周期观测，记录每次观测数据、时间、温度、气压以及观测时的风力、风向等数据，以第一次观测成果为基准值，每次观测值与基准值比较，计算索塔横、纵、竖向偏移，掌握外界条件变化影响下索塔的摆动变形规律，推算索塔“中性位置”。

第二步：在塔柱安放钢锚箱节段混凝土面设置两个“追踪棱镜”，在日照、温差最小的夜间时段，测量追踪棱镜位置坐标（近视认为索塔的“中性位置”，与上述比较），然后再任意时刻现场定位钢锚箱时，首先测得追踪棱镜的实时坐标，与“中性位置”下的坐标比较，得出坐标修正量ΔX与ΔY，然后对放样点坐标进行实时修正，最后精确放样。

图4-2追踪棱镜法示意图

为获得更高精度的测量数据,应多次测量,且多设备、多手段进行复核。通过此方法，实际控制中，平面误差小于5mm，符合精度控制要求。测量工作可以随时进行，不局限于夜间环境相对稳定时段；提高了施工效率，积累了一定索塔变形监测的资料和经验。

4.2.2 高程测量

塔高，环境复杂，精度要求高，传统测量方法难以实施和保证精度，经过多种方案现场实践。由于全站仪具有测距精度高，速度快等优点，本工程决定采用“全站仪精密天顶测距法”进行高程传递。具体操作是：在索塔上部设置标高控制点，安装棱镜，在塔座顶面放样上部控制点铅垂投影点并做好标记，将全站仪架设与投影点，后视高程控制网基准点，得出仪器高程，再将仪器望远镜旋转至天顶，照准上部控制点棱镜，测出仪器到棱镜的距离，重复步骤，计算取平均值得出出棱镜点处高程，再采用精密电子水准仪（配铟瓦尺）将棱镜点高程传递至钢锚箱相关部位，进行高程测量常规控制。

影响高程传递精度的因素主要有：测量距离的误差、常数测定误差、设置铅垂线的误差以及水准测量高差的误差。

光电测距误差主要受空气介质、温度、气压等影响，此处高程测距相对全站仪测距来说很短，全站仪经过校定，选择环境稳定的夜间天气，其精度可以控制在标称精度内；通过气压仪、温度计等设备，设置合理常数；通过放样投影点控制铅垂误差；使用精密水准仪控制测量高差误差等措施控制整个高程传递精度。为了保证准确性，用静态GPS和全站仪三角高程加以复核。

经过实践，采用此方法进行高程传递，误差小于2mm，满足施工要求；电子水准仪高程测量，误差小于0.1mm，符合精度控制要求。

5安装误差纠偏

参考目前国内外钢塔柱/钢锚箱施工理念,现场安装误差主要由制造精度和首节钢锚箱安装精度两部分决定，即需控制首节钢锚箱安装及后续节段安装误差问题，结合上述高精度测量手段，采取以下纠偏措施予以修正：

（1）首节钢锚箱安装标高修正

①根据索塔基础沉降监测资料,分析基础沉降与荷载的变化曲线图,预测成桥阶段基础沉降总量。

②中、下塔柱施工过程中，配合监控单位，埋设监测原件，采取监测数据，分析得出混凝土实际收缩徐变和弹性压缩量。

综合分析,对首节钢锚箱底部标高预抬32mm。实际施工中，通过准确控制底座高程，使钢锚箱处于正确合理的标高位置。

图5-1 钢锚箱预抬示意图

（2）后续节段钢锚箱倾斜度修正

（3）由于钢锚箱制造及安装误差存在必然性，随着钢锚箱分节段不断接高，必须控制锚箱安装累计偏差，采取“测量-误差分析-提出调整-实施修正”循环措施，保证钢锚箱精度满足要求。

①根据上述测量手段，分阶段（3-4节钢锚箱）对比施工线型与目标线型，得出误差修正值。

②由于安装钢锚箱为高强螺栓连接，无法进行误差调整，则把实际施工误差反馈至加工厂，在后续节段钢锚箱拼接缝设置合适厚度的钢垫片，安装时根据误差修正指令打磨起到调整作用。

截止目前钢锚箱已全部顺利安装完成（设计24个节段，总高度54.11m），索塔已成功封顶。实际监测、控制过程中，误差可控，安装精度均在目标精度内，尚没有采取钢垫片调整等措施。

6结论

该工程在总结与借鉴了国内外类似工程施工经验的基础上，采用以上施工顺序顺利完成了24对钢锚箱的吊装定位，各项技术指标均符合设计规范。首节钢锚箱基座定位系统的创新，总结了一套超高索塔钢锚箱安装精度和质量控制技术，填补了集团公司该项施工技术的空白。钢锚箱优质高效的安装，无疑可以加快索塔施工进度，提高斜拉索安装精度，保证索塔成桥受力状况，该技术具有推广价值，对提高我国铁路和公路桥梁钢锚箱安装施工技术水平具有较大的推动和促进作用。

参考文献：

[1] 中铁第四勘察设计院.甬江（左线）特大桥钢箱混合梁斜拉桥设计施工图.武汉.2012,05.

[2] 陈开利,余天庆,习刚.混合梁斜拉桥的发展与展望[J].桥梁建设.2005(02):1-4.

[3] 秦晓锋,朱晓凯,夏明建. 重庆嘉悦大桥钢锚箱施工技术[J]. 市政技术,2010,06:71-73+92.

[4] 文兆全. 杭州湾跨海大桥南航道桥钢锚箱施工技术[J]. 中国港湾建设,2009,01:48-52.

[5] 林文体,陈儒发. 杭州湾跨海大桥北航道桥钢锚箱施工技术[J]. 桥梁建设,2007,S1:46-49.

[6] 廖朝昶. 鄂东长江大桥南主塔施工塔式起重机选型设计与改造[J]. 交通科技,2014,05:22-25.

作者简介：

陈平 1978-，男，高级工程师 2003年毕业于华中科技大学土木工程专业，工学学士学位。

王建华 1989- ， 男，助理工程师 2013年毕业于黄山学院土木工程专业，工学学士学位。