《施工技术（中英文）》| 藏木雅鲁藏布江特大桥施工关键技术

作者：周文，朱志钢

作者单位：中南大学土木工程学院；中铁广州工程局集团有限公司

中国铁路总公司科技研究开发计划课题：桥梁工程建设技术研究——拉林铁路重点桥隧工程建造关键技术研究(2017G006-B)；中国中铁股份有限公司科技开发计划课题：拉林铁路藏木雅鲁藏布江特大桥430m中承式钢管拱桥施工技术研究（2016-重点-03）

全文刊登于《施工技术》2022年第6期

摘要

新建川藏铁路拉林段藏木雅鲁藏布江特大桥位于西藏桑加峡谷内，峡谷内有达12级大风，昼夜温差大，两侧山势陡峭，山体表面为强风化花岗岩，桥下为水深达66m的雅鲁藏布江，施工环境和地质条件差。针对本桥施工环境艰险恶劣、无施工场地及拱肋吊重大等困难，研究拱座基础、钢管拱肋架设、钢管混凝土顶升及混凝土主梁等施工关键技术，解决了高原峡谷、陡峭地形等艰险受限条件下的铁路430m跨中承式提篮钢管混凝土拱桥施工难题，总结了创新技术。

Part 01工程概况

藏木雅鲁藏布江双线特大桥（以下简称“藏木特大桥”）位于西藏自治区加查县桑加峡谷内，为新建川藏铁路拉萨—林芝段的重要控制性工程。藏木特大桥为中承式提篮钢管混凝土拱桥，主跨为430m，矢高112m，矢跨比1∶3.84，拱肋结构采用悬链线形式，拱轴系数2.1、内倾角4.609 1°。藏木特大桥桥式布置如图1所示。

图1 藏木特大桥桥式布置（单位：cm）

除拉萨岸拱座右幅基础采用斜向整体嵌固式基础外，其余拱座基础均采用斜、竖桩基础。0号台及1，2号墩设计为桩+承台基础，3号台不设置基础。0号台采用双线T形空心桥台，1，2号墩采用混凝土圆端形墩身，3号台伸入隧道内其台座与隧道底板连为一体。

拱肋由下而上采用1.8～1.6m变管径、52～24mm变厚度的耐候钢钢管，4肢桁式变桁高截面，每隔8m设平联杆横向连接，上下钢管组合截面按悬链线方程变高度设计，拱顶和拱脚桁高分别为8.8，15m，拱肋在拱顶中心距为7m，拱脚中心距为25m。全拱分56 个拱肋节段、2 个合龙段、2 个支撑横梁及多种“一”“N”“K”及“米”字形相结合的横撑等，最大节段吊重250t。

其主梁为单箱双室、斜腹板截面的预应力混凝土连续箱梁，全长518.8m。其主跨为等截面箱梁，梁高3m，顶板宽18m，底板宽12m；边跨及次边跨为变截面箱梁，梁底按二次抛物线变化，顶板宽12m，底板宽5.816～6.4m；主跨从中支点起23.55m范围为变宽度箱梁，顶板和底板宽均呈线性变化。梁体支座及吊杆横梁处设横隔板。吊杆采用无粘结的平行环氧喷涂钢绞线；全桥对称设置43对吊杆，顺桥向设置间距为8m。

桥址位于藏木水电站大坝上游1.2km位置，跨越水深达66m的藏木雅鲁藏布江，桥下水流湍急，河床下切较深，两岸地形复杂，山体花岗岩风化严重且破碎，多向顺层卸荷裂隙发育，多条宽大冲沟深切谷底。拉萨岸拱座左幅位于雅鲁藏布江中，且水下边坡陡斜；拱座右幅斜向嵌固式基础位于裂隙发育的山体花岗岩内。林芝岸拱座位于填石筑岛区，基岩裂隙发育。

桥位处风向多与河谷走向一致，10月下旬至次年5月为大风季节，一般每天14：00开始，风力平均8～9级，最大可达11～12级。桥址区降雨量为450～1 000mm，大部分集中在5—10月，尤以7—8月为甚，当年9月至次年4月为旱季。年平均气温9.3℃，极端最低温度-12℃，存在年温差小而日温差大、阴坡与阳坡温差较大特点。

Part 02施工难点

1)拱座基础施工难度大拉萨岸拱座左幅基础位于水下，岩质边坡陡峭，且在水电站库区不能放坡筑岛做施工场地，施工困难；右幅整体嵌固式基础斜向角度大，断面大，基岩裂隙发育，渗水严重；林芝侧拱座位于隧道洞碴筑岛区域，且下部基岩裂隙发育，基坑开挖防水困难；直径2.8m桩基础下部基岩为完整微风化花岗岩，施工非常困难。

2)钢管拱肋施工难度大桥址位于峡谷内，无拱肋制造拼装场地，且每天下午有8级左右大风，最大可达11～12级，昼夜温差大，最大约30℃。在高原地区艰险地形，恶劣气候工况下施工大跨度提篮拱桥拱肋难度大，且架设线形控制尤为困难。

3)钢管混凝土施工难度大拱肋钢管混凝土为C60，钢管直径为1.8～1.6m，顶升高度和跨度分别为112，210m，单根钢管混凝土方量约为1 022m3，管内设置内法兰和剪力钉，高原存在材料缺乏、品质差，设备降效严重、施工场地狭小等状况，在高原地区一次顶升超千方高强度高性能混凝土的难度非常大，且防止管壁脱粘也非常重要。

4)主梁现浇施工难度大主跨混凝土箱梁分节段悬浇，最大质量为300t。其现浇挂篮要利用永久吊杆作为承力结构，吊杆上部锚固在呈提篮状的钢管拱肋上，其空间角度均在变化，使箱梁悬浇挂篮施工和线形控制困难。变宽段箱梁面积大、方量大，且要一次浇筑完成，施工难度大。

Part 03拱座基础施工

施工流程为：水下陡峭边坡筑岛施工→大直径挖孔桩施工→斜向整体嵌固式基础施工→拱座基坑开挖。

Part 04钢管拱肋施工

4.1钢管拱肋制造及节段拼装

钢管拱肋采用强度420MPa E级耐候钢，4肢桁式截面，钢管直径从1.8m变化至1.6m，板材厚52～24mm，拱肋腹杆为H形或箱形杆件。拱肋钢管与腹杆间通过节点板和螺栓连接，螺栓为10.9级M30耐候钢材质的高强度螺栓。钢管拱肋制造及节段拼装施工流程为：钢管拱肋制造→钢管拱肋节段拼装（拱肋现场拼装场布置如图2所示）。

图2 拱肋现场拼装场布置

4.2拱肋节段翻身及下河

建造船舶在雅鲁藏布江中运输拱肋，拱肋节段用平车从存放区移运至下河吊机下方，起吊后移走平车，采取下河吊机用两钩翻身法将拱肋节段由卧式翻身为立式，吊运下河至船舶甲板固定。下河吊机如图3所示。

图3 下河吊机

4.3拱肋江中运输

拱肋设计采用垂直竖向分段，造成节段上、下弦管错位极大。运输最不利工况为第2节段，节段尺寸为24.72m×14.63m，重230t，且节段的上弦长、下弦短、重心较高，结构稳定性差。拱肋节段采用拖轮拖动自行建造的驳船运输。

4.4钢管拱肋架设

钢管拱肋分58个吊装节段，采用缆索起重机吊装、扣索斜拉扣挂法架设。

4.4.1缆索起重机建造

为解决施工难题，因地制宜设计建造出一种特殊的最大控制吊重为250t的缆索起重机进行钢管拱节段悬臂扣挂法架设。缆索起重机总体布置如图4所示。

图4 缆索起重机总体布置（单位：cm）

4.4.2钢管拱肋节段架设

根据拱肋节段架设位置，提前调整缆索起重机承重索鞍座及主锚钢锚梁至设计位置。驳船运输拱肋节段至安装位置下方，抛锚、绞锚使船停泊至精确位置。根据吊点位置及拱肋节段安装角度采用不同长度的吊重钢丝绳，钢丝绳与吊点间用110t卡环连接。

钢管拱完成上、下游幅的相同节段架设后，及时安装横撑连接系。横撑连接系根据现场实际量测尺寸配切下料，先装竖向正向连接系，再补充安装横向小管。

4.4.3钢管拱肋合龙

提前48h不间断按小时观测环境温度，测量合龙口长度变化，绘出环境温度、合龙口长度之间一一对应的曲线图。经研究发现，0：00—4:00环境温度最低，合龙口长度基本不变化，故选择该时段进行拱肋合龙。钢管混凝土采用超高压混凝土地泵顶升，并遵循纵桥向两岸对称、横桥向上下游均衡的原则，按下弦内管→上弦内管→下弦外管→上弦外管的顺序（即①→②→③→④→⑤→⑥→⑦→⑧顺序，见图5）进行施工。钢管混凝土单岸纵桥向采用真空辅助、9级接力、10段泵送顶升工艺进行灌注。拱肋钢管混凝土顶升灌注布置如图5所示。

图５ 拱肋钢管内混凝土顶升灌注布置

Part 05拱肋混凝土顶升施工

5.1拱肋钢管混凝土配合比设计

钢管C60混凝土材料用量为：水∶水泥∶粉煤灰∶矿粉∶砂∶石∶膨胀剂∶外加剂=170∶370∶50∶85∶765∶925∶55∶5.6（单位：kg/m3），其主要性能控制指标如表1所示。

5.2拱肋钢管混凝土模拟顶升

为保证实桥混凝土顶升一次成功，选取最易脱粘脱空的拱顶至边跨方向的一段75m长拱肋节段，加工足尺模型进行顶升模拟试验，拱高11.25m，直径1.6m，壁厚16mm，内部设9个法兰盘、5道内加劲环板和9处剪力钉群。

5.3拱肋钢管混凝土实桥顶升

5.3.1现场布置

混凝土输送泵选择ZLJ5180THBE型高压地泵4台（2台备用），理论输送量105m3/h，最大输送泵压为28MPa。真空泵系统选用ZKB2500型真空泵，抽气速率2 500m3/h。

5.3.2拱肋钢管混凝土实桥顶升施工

在高压地泵上加装动态控制系统，可有效调整泵机泵送压力，以维护泵管内的混凝土泵送压力呈线性稳定增长，达到混凝土顶升平顺的目的。

Part 06拱座基础施工

混凝土主梁按从远端到跨中分为边跨、次边跨、变宽段、主跨。边跨、次边跨采用挂篮对称悬浇施工，边跨直线段采用支架现浇施工。两岸的挂篮、边跨直线段与变宽段同步施工，挂篮施工完成后合龙边跨，待变宽段完成后合龙次边跨，最后两岸相对施工主跨至跨中合龙。主跨混凝土箱梁3孔现浇吊架如图6所示。

图６ 主跨箱梁３孔现浇吊架

借鉴模块化设计思路，将3孔吊架分成4块可循环装拆的吊装单元，利用既有缆索起重机进行单元拆装，两单元间通过上、下层销轴相连。当前一孔箱梁的纵向预应力筋张拉后，拆除最后方的吊装单元，并循环前移到吊架最前方连接。

Part 07结语

藏木特大桥是新建川藏铁路拉林段的重点控制性工程，其技术复杂，施工时又面临高原环境艰险恶劣、施工场地狭窄受限及拱肋节段吊重大等诸多困难，施工难度大。藏木特大桥施工时采用了多项新技术和新方法：拱座基础施工应用了水下陡峭边坡筑岛，坑内、坑外双重帷幕注浆止水，拱座基坑支护+换撑逆作开挖法等；钢管拱肋架设因地制宜设计采用了不对称、不等高、不等边跨大跨度扣缆塔合一型双横移式缆索起重机，开创了高原缆索起重机建造架设拱肋的先河，并研发了下河码头起重机吊运下河，首创在雅鲁藏布江库区内使用船舶动力运输拱肋节段；超千方1.6～1.8m大直径钢管混凝土顶升采用真空辅助9级接力10级顶升技术，并通过应用泵送剂新材料以减少混凝土堵塞输送管道；混凝土主梁主跨施工采用永-临结合吊杆承力，将3孔现浇吊架前后循环倒用平行作业增加工作面，加快施工速度。

Part 08参考文献

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来源：施工技术杂志