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摘要：介绍并讨论了以西宁河大桥主跨150m箱型混凝土拱桥缆索吊装施工法为背景的缆索吊装系统施工方案的选择等问题，提出了科学合理的缆索吊装方案系统选定布局及可行性分析。
关键词：拱桥；缆索吊装；西宁河大桥；方案比选
中图分类号：U445.38 文献标志码：A
0 引言
西宁河大桥是向家坝水电站库区南岸金沙江大桥至新市镇公路上的一座钢筋混凝土箱型拱桥，布跨2×25 +150+2×25m，全长267m，桥面宽度总宽9.5m。主拱圈跨净跨径为150m，净矢高28m，净矢跨比1/5.36，拱轴系数m=1.633；拱肋高2.3m，宽度为1.46m，横桥向布置5个箱肋，纵向每箱肋分为7段预制安装，共计35个吊装节段，单箱最大吊重为边箱第I段75.8t（未计入动载系数）。
1 工程建设条件
1.1 工程地质状况
岩体风化：左岸地质主要为粘土夹碎块石，强风化埋深深度为15m～38m；右岸地质主要为泥质粉砂岩，强风化埋深深度为10m～12m，河床10m～15m左右。左岸强卸荷水平深度10m～15m左右，右岸弱卸荷深度15m～20m左右。
不良地质体：左岸桥台处发育一崩坡堆积体，均发育于缓坡地带，自然坡角小于25°，孔隙水丰富，自然条件下稳定性较好。
1.2 水文气象资料
该桥设计洪水位受向家坝水电站干流洪水回水控制，采用向家坝水电站100年一遇洪水回水位380.97m作为该桥的设计洪水位。最高通航水位采用向家坝水电站正常蓄水位380.00m，最低通航水位采用向家坝水电站水库死水位370.00m。
桥址区为副热带季风气候区，气候温和多雨，全年无冬季，每年4月～10月份为雨季，雨量约占全年的91.8%，历年平均降雨日164d，施工风速22.07m/s。
2 拱肋节段安装方法
本桥设计采用无支架缆索吊装系统施工工法。当拱肋跨度大于80m或横向稳定安全系数小于4时，应采用双基肋合龙松索成拱的方式[1]，但受建设区地形、地质条件及预制场地约束，本桥不具备双基肋合龙条件，拟通过增加施工措施提高横向稳定系数。吊装时，从中肋开始，由中至边逐一吊装，对称均衡施工完毕后处理全部纵横接头，浇筑接头横系梁及纵缝混凝土，完成第一阶段加载。
3 缆索吊装方案比选原则
根据项目建设条件及设计图纸基本要求，重点考虑以下几点因素确定缆索吊装方案：
（1）由于西宁河大桥场地施工条件特点，采用缆索吊装施工工艺时，索吊锚固系统既是工艺设计的难点，也是施工临时设施投资的主要部分[2]，建设区地质条件的好坏将制约方案成败。
（2）山区拱桥地形条件较差，无条件长距离运输拱箱，预制场往往需要靠近桥位区选址，便于缆索系统起吊拱箱，缆索系统与预制场平面位置需要相互兼顾。
（3）缆索系统与桥梁主体需要保持一定空间，便于各部位分别开展工作，避免不必要的施工干扰。
（4）缆索系统属于临时结构，其投入的费用应考虑主体工程造价，作到安全可靠、经济合理。
（5）工程建设应与自然环境结合，减
少对生态环境影响和破坏。
4 方案比选[3]
在遵循上述几点原则的前提下，开展广泛的方案必选工作，主要对以下三个方案进行比选。
4.1 主跨为244m缆索吊机系统方案
4.1.1方案总述
图1所示为设计图纸中拱肋吊装方案示意图。左岸索塔布设在0#桥台上，右岸索塔布设在4#墩临江侧，采用吊扣分离索塔。两岸锚锭布置在索塔后方50m处，净跨径244m。
4.1.2优缺点分析
（1）两岸索塔基础及右岸锚锭地质条件良好，满足建设要求。但左岸锚锭位于发育的崩坡堆积体上，锚锭施工时将扰动边坡，可能引发坍塌。雨季时土体含水量剧增，土体抗剪能力降低，锚锭自身稳定难以保证。
（2）缆索系统的整体布置与桥梁下部结构施工存在较大干扰，与现场实际施工工
图1 设计方案拱肋缆索吊装系统立面示意图（单位：米）
序差距较大，难以保证施工工期。
（3）缆索系统跨径达到244m，两岸锚锭需要使用桩锚，工程成本较高，且两岸锚锭施工时需要进行边坡开挖和支护，将占用大量耕地和民房，成本较高。
4.2 主跨為294m缆索系统方案
4.2.1 方案总述
全桥布设一套吊装系统，分别设吊装索塔及扣塔，吊塔塔底铰接，扣塔布置在两岸引桥；左岸吊塔布设在0#台后方40m处，右岸吊塔布置在5#桥台处；锚锭布置在左右两岸山坡上，缆索系统跨径302m，覆盖全桥及拱肋预制场，左右岸主索与锚锭水平夹角分别为33.55°和24.42°。
4.2.2优缺点分析
（1）左岸索塔地质条件不良，需要采用工程措施处理后方可满足建设要求；两岸锚锭位于房屋前方，锚锭开挖需要对房屋实施搬迁或做较大工程量防护。
（2）缆索系统跨径达302m，为满足扣索角度需单独设置扣塔，系统的安全性难以控制，且工程成本较高。
（3）缆索系统覆盖全桥及预制场，拱箱横移后可直接起吊，并可利用缆索系统吊装两岸引桥小箱梁及拱上结构。
（4）缆索系统施工可随引桥同步进行，吊塔拼装高度小，塔底采用铰接根部应力较小，有利于结构受力。
图2 主跨302m缆索吊装系统立面布置图（单位：米）
4.3 主跨为165.8m缆索系统方案
4.3.1 方案总述
全桥布设一套吊装系统，索塔采用吊扣合一形式，索塔塔底固接。两岸索塔布置在拱座两侧，锚锭分别利用两岸桥台改造，缆索系统跨径165.8m，左右岸主索与锚锭水平夹角分别为33.85°和22.94°。拱肋节段在预制场预制后经龙门吊横移运至左岸锚碇后方，再纵移后起吊、落位。
从先锋岸自拱座I号拱肋节段开始，两岸对称完成II、III号梁段吊装。待整体调整好已安装梁段轴线及各控制点高程后，安装合拢段，实施单肋合拢。拱肋合拢时，各节段接头螺栓拧紧并形成无铰拱后，逐级对称放松各道扣索，完成本肋合龙。循环施工，完成全部拱肋吊装合龙。
4.3.2优缺点分析
（1）索塔设置在拱座两旁，地质条件良好，满足建设要求。两岸锚锭与桥台结合使用，地质条件可靠。
（2）拱箱预制场建设设在0#桥台后方的项目承建的沙钓公路上，工程用地减少，场地建设成本低廉。
（3）拱箱吊装时需将拱桥从0#桥台台尾纵向移动到索塔下方方可起吊，将增加运输环节，工程投资略有增加。
图2 主跨165.8m缆索吊装系统立面布置图（单位：米）
（4）缆索系统跨径为163.8m，两岸锚锭需要使用桩锚与重力式锚结合，跨径适中，技术方案成熟，工程成本较低。
（5）索塔和锚锭均不需要做大量开挖工作，对民房和环境无影响。
5 结束语
由于现场建设环境复杂，西宁河大桥在对缆索吊装系统方案进行了以上比选及论证，结果表明：方案3（主跨165.8m）更加安全、经济、合理，可以作为本项目的最佳吊装方案。该方案不仅有效克服了两岸地形条件的限制，还避免了两岸房屋拆迁及边坡治理的难题，降低了工程造价，保证了大桥建设的顺利实施。
参考文献：
[1] JTG/T F50-2011，公路桥涵施工技术规范[S]，2011，118.
[2] 惠小军.复杂山区大跨度公路拱桥的施工组织设计研究[J]，企业技术开发，2010，29（1）：62-64
[3] 交通部第一公路工程总公司，公路桥涵施工手册 桥涵[M]，北京：人民交通出版社，2009
关键词：拱桥；缆索吊装；西宁河大桥；方案比选
中图分类号：U445.38 文献标志码：A
0 引言
西宁河大桥是向家坝水电站库区南岸金沙江大桥至新市镇公路上的一座钢筋混凝土箱型拱桥，布跨2×25 +150+2×25m，全长267m，桥面宽度总宽9.5m。主拱圈跨净跨径为150m，净矢高28m，净矢跨比1/5.36，拱轴系数m=1.633；拱肋高2.3m，宽度为1.46m，横桥向布置5个箱肋，纵向每箱肋分为7段预制安装，共计35个吊装节段，单箱最大吊重为边箱第I段75.8t（未计入动载系数）。
1 工程建设条件
1.1 工程地质状况
岩体风化：左岸地质主要为粘土夹碎块石，强风化埋深深度为15m～38m；右岸地质主要为泥质粉砂岩，强风化埋深深度为10m～12m，河床10m～15m左右。左岸强卸荷水平深度10m～15m左右，右岸弱卸荷深度15m～20m左右。
不良地质体：左岸桥台处发育一崩坡堆积体，均发育于缓坡地带，自然坡角小于25°，孔隙水丰富，自然条件下稳定性较好。
1.2 水文气象资料
该桥设计洪水位受向家坝水电站干流洪水回水控制，采用向家坝水电站100年一遇洪水回水位380.97m作为该桥的设计洪水位。最高通航水位采用向家坝水电站正常蓄水位380.00m，最低通航水位采用向家坝水电站水库死水位370.00m。
桥址区为副热带季风气候区，气候温和多雨，全年无冬季，每年4月～10月份为雨季，雨量约占全年的91.8%，历年平均降雨日164d，施工风速22.07m/s。
2 拱肋节段安装方法
本桥设计采用无支架缆索吊装系统施工工法。当拱肋跨度大于80m或横向稳定安全系数小于4时，应采用双基肋合龙松索成拱的方式[1]，但受建设区地形、地质条件及预制场地约束，本桥不具备双基肋合龙条件，拟通过增加施工措施提高横向稳定系数。吊装时，从中肋开始，由中至边逐一吊装，对称均衡施工完毕后处理全部纵横接头，浇筑接头横系梁及纵缝混凝土，完成第一阶段加载。
3 缆索吊装方案比选原则
根据项目建设条件及设计图纸基本要求，重点考虑以下几点因素确定缆索吊装方案：
（1）由于西宁河大桥场地施工条件特点，采用缆索吊装施工工艺时，索吊锚固系统既是工艺设计的难点，也是施工临时设施投资的主要部分[2]，建设区地质条件的好坏将制约方案成败。
（2）山区拱桥地形条件较差，无条件长距离运输拱箱，预制场往往需要靠近桥位区选址，便于缆索系统起吊拱箱，缆索系统与预制场平面位置需要相互兼顾。
（3）缆索系统与桥梁主体需要保持一定空间，便于各部位分别开展工作，避免不必要的施工干扰。
（4）缆索系统属于临时结构，其投入的费用应考虑主体工程造价，作到安全可靠、经济合理。
（5）工程建设应与自然环境结合，减
少对生态环境影响和破坏。
4 方案比选[3]
在遵循上述几点原则的前提下，开展广泛的方案必选工作，主要对以下三个方案进行比选。
4.1 主跨为244m缆索吊机系统方案
4.1.1方案总述
图1所示为设计图纸中拱肋吊装方案示意图。左岸索塔布设在0#桥台上，右岸索塔布设在4#墩临江侧，采用吊扣分离索塔。两岸锚锭布置在索塔后方50m处，净跨径244m。
4.1.2优缺点分析
（1）两岸索塔基础及右岸锚锭地质条件良好，满足建设要求。但左岸锚锭位于发育的崩坡堆积体上，锚锭施工时将扰动边坡，可能引发坍塌。雨季时土体含水量剧增，土体抗剪能力降低，锚锭自身稳定难以保证。
（2）缆索系统的整体布置与桥梁下部结构施工存在较大干扰，与现场实际施工工
图1 设计方案拱肋缆索吊装系统立面示意图（单位：米）
序差距较大，难以保证施工工期。
（3）缆索系统跨径达到244m，两岸锚锭需要使用桩锚，工程成本较高，且两岸锚锭施工时需要进行边坡开挖和支护，将占用大量耕地和民房，成本较高。
4.2 主跨為294m缆索系统方案
4.2.1 方案总述
全桥布设一套吊装系统，分别设吊装索塔及扣塔，吊塔塔底铰接，扣塔布置在两岸引桥；左岸吊塔布设在0#台后方40m处，右岸吊塔布置在5#桥台处；锚锭布置在左右两岸山坡上，缆索系统跨径302m，覆盖全桥及拱肋预制场，左右岸主索与锚锭水平夹角分别为33.55°和24.42°。
4.2.2优缺点分析
（1）左岸索塔地质条件不良，需要采用工程措施处理后方可满足建设要求；两岸锚锭位于房屋前方，锚锭开挖需要对房屋实施搬迁或做较大工程量防护。
（2）缆索系统跨径达302m，为满足扣索角度需单独设置扣塔，系统的安全性难以控制，且工程成本较高。
（3）缆索系统覆盖全桥及预制场，拱箱横移后可直接起吊，并可利用缆索系统吊装两岸引桥小箱梁及拱上结构。
（4）缆索系统施工可随引桥同步进行，吊塔拼装高度小，塔底采用铰接根部应力较小，有利于结构受力。
图2 主跨302m缆索吊装系统立面布置图（单位：米）
4.3 主跨为165.8m缆索系统方案
4.3.1 方案总述
全桥布设一套吊装系统，索塔采用吊扣合一形式，索塔塔底固接。两岸索塔布置在拱座两侧，锚锭分别利用两岸桥台改造，缆索系统跨径165.8m，左右岸主索与锚锭水平夹角分别为33.85°和22.94°。拱肋节段在预制场预制后经龙门吊横移运至左岸锚碇后方，再纵移后起吊、落位。
从先锋岸自拱座I号拱肋节段开始，两岸对称完成II、III号梁段吊装。待整体调整好已安装梁段轴线及各控制点高程后，安装合拢段，实施单肋合拢。拱肋合拢时，各节段接头螺栓拧紧并形成无铰拱后，逐级对称放松各道扣索，完成本肋合龙。循环施工，完成全部拱肋吊装合龙。
4.3.2优缺点分析
（1）索塔设置在拱座两旁，地质条件良好，满足建设要求。两岸锚锭与桥台结合使用，地质条件可靠。
（2）拱箱预制场建设设在0#桥台后方的项目承建的沙钓公路上，工程用地减少，场地建设成本低廉。
（3）拱箱吊装时需将拱桥从0#桥台台尾纵向移动到索塔下方方可起吊，将增加运输环节，工程投资略有增加。
图2 主跨165.8m缆索吊装系统立面布置图（单位：米）
（4）缆索系统跨径为163.8m，两岸锚锭需要使用桩锚与重力式锚结合，跨径适中，技术方案成熟，工程成本较低。
（5）索塔和锚锭均不需要做大量开挖工作，对民房和环境无影响。
5 结束语
由于现场建设环境复杂，西宁河大桥在对缆索吊装系统方案进行了以上比选及论证，结果表明：方案3（主跨165.8m）更加安全、经济、合理，可以作为本项目的最佳吊装方案。该方案不仅有效克服了两岸地形条件的限制，还避免了两岸房屋拆迁及边坡治理的难题，降低了工程造价，保证了大桥建设的顺利实施。
参考文献：
[1] JTG/T F50-2011，公路桥涵施工技术规范[S]，2011，118.
[2] 惠小军.复杂山区大跨度公路拱桥的施工组织设计研究[J]，企业技术开发，2010，29（1）：62-64
[3] 交通部第一公路工程总公司，公路桥涵施工手册 桥涵[M]，北京：人民交通出版社，2009