一種跨江獨纜懸索橋曲面弧形主塔施工方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種跨江獨纜懸索橋曲面弧形主塔施工方法。
【背景技術】
[0002] 近年來國內對城市設施的外觀美感要求越來越高，城市橋梁設計出現多樣性和不 重復性。而在一些大型跨江懸索橋主塔施工時，不具備采用塔吊、履帶吊、鋼管支架法吊裝 塔身節段的條件，同時雙曲面弧形結構造型復雜，制造、安裝難度大，施工精度要求高。
[0003] 塔吊法：目前在100米可以吊裝大噸位的塔吊全國只有兩臺，運至現場拼裝場地 要大，拼裝時間長，因本橋為東西兩岸均有主塔，因此必須等一個施工完成后才能施工另一 個，否則要租用兩臺塔吊，難度和費用可想而知。
[0004] 履帶吊：對于本橋東岸岸邊坡度較陡，且離岸邊較遠，需要投入加大噸位的塔吊， 或是填江，其一費用超大，其二對自然河流環境造成破幻。
[0005] 鋼管支架：需要使用大量的鋼管，費用大，支架高100多米，安全風險大。
【發明內容】
[0006] 本發明其目的就在于提供一種跨江獨纜懸索橋曲面弧形主塔施工方法，實現了在 跨江懸索橋水中主塔的精確吊裝，塔身曲面弧形結構線型滿足設計要求，水上、高空超大噸 位吊裝安全可靠，節約成本。
[0007] 實現上述目的而采取的技術方案，包括步驟
[0008] 1)雙曲面弧形塔在廠內制造，鋼塔總拼匹配后，解體運輸至橋位；
[0009] 2)采用浮吊對鋼塔進行吊裝，浮吊吊裝時，通過雙鉤起吊，初步調整塔身姿態，緩 慢提升至安裝位置，通過鋼塔節段箱口內設置的匹配件銷接定位，實現鋼塔的安裝，安裝過 程中，每間隔一節塔身位置設置橫向支撐，對鋼塔進行限位，防止鋼塔向內傾斜，利于鋼塔 合攏；
[0010] 3)測量定位，最后通過儀器測量反光片，對箱口頂部位置測量調整；
[0011] 4)鋼塔定位完成后，通過吊掛裝配式掛籃，對鋼塔進行焊接。
[0012] 與現有技術相比本發明具有以下優點。
[0013] 1)、本工程鋼塔為雙曲面弧形結構，每個塔柱支腿分10個節段，在廠內板單元組 拼時，在臺架上按照設計線型整體拼裝，對每個塔柱箱口進行匹配，從源頭上控制了塔柱線 型及匹配精度，便于主塔吊裝精度控制；
[0014] 2)、主塔塔身在臺架上整體臥拼后，調整完成箱口對接精度，在箱口位置焊接匹配 件，采用鋼銷進行連接，現在吊裝過程中，高空初步定位后，通過打入匹配將鋼銷，即可實現 精確匹配、定位；
[0015] 3)、本發明采用浮吊進行吊裝，可以靈活的實現東西兩岸的主塔交替吊裝施工，較 現有支架法吊裝、履帶吊吊裝、塔吊吊裝方法節約吊裝成本；
[0016] 4)、通過將塔身設計坐標系轉換至獨立坐標系，建立的獨立坐標系Y軸為該橋的 橋軸線，Y軸坐標則反映橋的各斷面里程，X軸坐標則反映主塔偏離橋軸線（中線）位置，Z 軸則反映主塔的標高，從而簡化了鋼塔塔身偏差數據，便于鋼塔調整；
[0017] 5)、通過在塔身指定位置粘貼反光片，采用全站儀對反光片進行定位測量，不僅實 現了鋼塔的定位，也有效的避免因鋼塔向內傾斜時測量人員定位時的人身安全隱患。
【附圖說明】
[0018] 下面結合附圖對本發明作進一步詳述。
[0019] 圖1為本發明施工工藝流程圖；
[0020] 圖2為本發明中鋼塔匹配件安裝示意圖；
[0021] 圖3為本發明中鋼塔吊裝示意圖；
[0022] 圖4為本發明中鋼塔臨時支撐示意圖；
[0023] 圖5為本發明中全站儀三維定位鋼主塔示意圖；
[0024] 圖6為本發明中塔節段現場環縫焊接掛籃示意圖；
[0025] 圖7為本發明中塔節段環縫內表面焊接作業示意圖；
[0026] 圖8為圖7中A-A剖視圖；
[0027] 圖9為參數計算結果示意圖。
【具體實施方式】
[0028] 如圖1所示，包括步驟
[0029] 1)雙曲面弧形塔在廠內制造，鋼塔總拼匹配后，解體運輸至橋位；
[0030] 2)采用浮吊對鋼塔進行吊裝，浮吊吊裝時，通過雙鉤起吊，初步調整塔身姿態，緩 慢提升至安裝位置，通過鋼塔節段箱口內設置的匹配件銷接定位，實現鋼塔的安裝，安裝過 程中，每間隔一節塔身位置設置橫向支撐，對鋼塔進行限位，防止鋼塔向內傾斜，利于鋼塔 合攏；
[0031] 3)測量定位，最后通過儀器測量反光片，對箱口頂部位置測量調整；
[0032] 4)鋼塔定位完成后，通過吊掛裝配式掛籃，對鋼塔進行焊接。
[0033] 所述鋼塔總拼匹配在拼裝胎架上對鋼塔進行分輪次預拼裝，每個輪次鋼塔總拼完 成后，對相鄰節段箱口位置焊接匹配件，每個節段箱口位置焊接6塊匹配件，同時在自由狀 態下安裝鋼插銷，匹配件安裝完成后，去下鋼插銷，進行鋼塔節段解體。
[0034] 所述鋼塔加工時在塔身上焊接吊點，鋼塔各節段上設置4個吊點，建模確定各個 節段重心后，通過配置各吊點對應的鋼絲繩長度來保證吊裝時鋼絲繩與節段重心在一條豎 直直線上，從而達到起吊后鋼塔達到不出的姿態調整要求。
[0035] 鋼塔節段安裝時，均先在運輸船通過浮吊的雙鉤提升高度不同將主塔節段的傾斜 角度和姿態調整到設計姿態，再由浮吊將主塔節段吊運至設計位置粗定位，通過倒鏈及千 斤頂實現匹配件基本對接，最后通過對每個匹配件內打入鋼銷，實現鋼塔下口的精準對接， 按照測量定位方案對節段上口測點的三維坐標和對稱軸線進行測量，調整主塔節段下口縫 寬，最終實現鋼塔的傾斜角度及平面位置滿足設計要求，鋼塔位置調整完成后，通過定位 板對鋼塔進行定位，開始對節段接縫施焊，焊接完成后對塔柱上口各點位最后進行測量并 與設計位置進行比較，記錄偏差值以便指導后續的節段安裝。
[0036] 所述測量定位采用全站儀三維坐標法，測量定位時采用二臺TS30自動伺服型全 站儀同時觀測塔的內外側反射片進行精確定位；將大橋的設計坐標系轉換成獨立坐標系， 建立的獨立坐標系Y軸為該橋的橋軸線，Y軸坐標則反映橋的各斷面里程，X軸坐標則反映 主塔偏離橋軸線位置，Z軸則反映主塔的標高，四參數為坐標系平移（XO、Y0)二個參數、角 度旋轉T參數以及尺度因子K參數，根據上述所計算的四參數即可將本GPS控制網中所有 控制點的大橋設計坐標轉換至本橋的獨立坐標系坐標，提供現場技術人員使用。
[0037] 所述鋼塔焊接，現場外側環縫焊接采用裝配式掛籃作為焊接平臺，安裝掛籃時，首 先吊裝圓弧壁板掛籃，其次吊裝內側壁板掛籃，最后吊裝外側壁板掛籃，掛籃上設置有8個 吊耳，其中4個吊耳為塔吊提升掛籃所用，另外4個吊耳用于安裝掛籃定位鋼絲繩，與塔節 段上口吊耳連接，將掛籃逐個吊裝至環縫下方1. 4米位置，掛籃上定位鋼絲繩必須先調節 好長度，每個掛籃上拴好纜風繩，作業工人將掛籃定位鋼絲繩與塔身外表面頂部的臨時吊 耳進行連接，當塔節段外表面環縫周圍的掛籃均懸掛后，作業工人通過鋼塔外側爬梯下至 掛籃內，然后通過纜風繩、手拉萌蘆拽拉將掛籃用對拉螺栓相互連接固定，焊工在掛籃內實 施外側焊縫氣刨清根、打磨、焊接工序。
[0038] 實施例
[0039] 為確保安裝線型源頭可控，在工廠內制造時，采用1 :1的定位臺架，對鋼塔塔身進 行整體臥拼裝，通過驗收滿足設計要求后方可將塔運至橋位現場。鋼塔測定定位時，常規施 工采用大地坐標系進行放樣，該測量方法數據隴長，指示偏差數據與儀器設站位置有關，增 大了鋼塔高空定位測量難度。通過采用四參數計算，將大地坐標系進行轉換為獨立坐標系， 簡化鋼塔測量數據，明確塔身測量偏差方向，實現鋼身快速調整。鋼塔吊裝采用浮吊進行吊 裝，浮吊設備具有雙鉤同時吊裝優點，通過設計鋼塔吊點位置，實現鋼塔吊裝起升前，將鋼 塔姿態初步調整到位，快速實現曲面弧形結構安裝，同時浮吊兩次移動，實現懸索橋兩側主 塔的靈活交替吊裝。從主塔塔身制造精度控制，水上浮吊吊裝、空間姿態定位等一整套技術 進行總結，實現了在跨江懸索橋水中主塔的精確吊裝，塔身曲面弧形結構線型滿足設計要 求，水上、高空超大噸位吊裝安全可靠，節約成本。
[0040] 通過方案研宄、比選及專家論證，本工程雙曲面弧形塔在廠內制造臥拼后，解體運 輸至橋位，采用浮吊對鋼塔進行吊裝。浮吊吊裝時，通過雙鉤起吊，初步調整塔身姿態，緩 慢提升至安裝位置，通過鋼塔節段箱口內設置的匹配件銷接定位，實現鋼塔的安裝，最后通 過儀器測量反光片，對箱口頂部位置測量調整。鋼塔定位完成后，通過吊掛裝配式掛籃，對 鋼塔進行焊接。本工程鋼塔安裝過程中，每間隔一節塔身位置設置橫向支撐，對鋼塔進行限 位，防止鋼塔向內傾斜，利于鋼塔合攏。
[0041] 1、施工工藝流程
[0042] 如圖1所示。
[0043] 2、鋼塔制造及總拼
[0044] 鋼塔制作在工廠車間完成下料、單元件組裝、焊接；在總拼胎架上完成鋼塔節段的 整體組裝、焊接、修整、劃線和精切。在拼裝胎架上對鋼塔進行分輪次預拼裝，控制整體線 形。待涂裝作業完成后運至存梁場進行存放，橋位安裝需要時水上運輸至橋位。
[0045] 根據結構設計特點，考慮到鋼塔結構復雜，焊縫密集，熔透