1 前锚室顶板施工工艺

　　重力式锚碇作为悬索桥的重要受力构件，由基础和锚体两部分组成^[1]。锚体由锚块、散索鞍支墩、前锚室、后锚室等几部分组成(见图1)。锚块承受锚固系统传递的主缆索股拉力，散索鞍支墩承受由散索鞍传递的主缆压力;前锚室是夹在散索鞍支墩与锚块间的一个独立空间结构，前锚室由底板、侧墙、顶板及前墙构成封闭空间，起到保护主缆索股、锚固系统、散索鞍的作用。

　　前锚室顶板通常为梁板结构，须待主缆架设完成后才具备施工条件，在猫道和门架拆除完成后具备全部施工条件。目前国内悬索桥重力式锚碇前锚室顶板施工工艺主要有支架现浇法(代表工程:虎门大桥、泰州大桥、黄埔大桥、马鞍山长江公路大桥、西堠门大桥)、预制梁板法(代表工程:润扬大桥、南京四桥、阳逻大桥、大连星海湾、重庆寸滩长江大桥、庙嘴长江大桥、鹦鹉洲大桥、杨泗港大桥)、钢混组合法(代表工程:虎门二桥) 3种方法。

　　图1 锚体与前锚室结构  

　　本文以马鞍山长江公路大桥、南京四桥和虎门二桥为依托，介绍前锚室顶板的3种施工工艺。

　　2 支架现浇法

　　2.1 工程概况

　　马鞍山长江公路大桥为长1 080m的三塔两跨悬索桥^[2]，其南锚碇前锚室顶板由4根横桥向混凝土主梁及混凝土顶板构成，横梁底面宽度为1m，中心线竖向高度为1.2m，顶板侧面与侧墙结合段高2m。顶板厚20cm，倾斜度为20°，锚室顶板采用C30钢筋混凝土，单个锚室顶板采用混凝土202m³，钢筋35t。锚体锚室顶板结构如图2所示。

　　图2 马鞍山长江公路大桥前锚室顶板结构(单位:cm)  

　　2.2 施工工艺

　　受散索鞍空间限制，其上方顶板现浇支架采用钢管和型钢组成，其他位置顶板现浇支架采用48mm×3.5mm钢管脚手架，上、下设置顶、底托^[3,4,5]。搭设脚手架钢管支架时，充分利用主缆间隙，确保脚手架钢管的纵横桥向间距、步距及剪刀撑的布置等均在规范允许范围内，对局部不满足规范间距要求的进行补强，各杆件位置根据主缆索股散索后的线型做相应调整，严禁支架钢管碰撞主缆索股，严禁利用主缆索股作为支架的受力部分。支架搭设如图3所示。

　　图3 支架搭设示意(单位:cm)  

　　在支架上安装混凝土浇筑底模，按设计图纸要求绑扎钢筋，分段浇筑顶板混凝土。为便于拆除，底模采用木模板。在混凝土强度达到拆模要求后，利用顶托实现落模，按由上至下的顺序，逐步拆除底模、支架等，完成顶板施工。单个锚室投入支架和模板累计100t。

　　3 预制梁板法

　　3.1 工程概况

　　南京长江第四大桥(简称“南京四桥”)为主跨1 418m的两塔三跨连续钢箱梁悬索桥^[6]，其南锚碇前锚室顶板采用80cm高C30预应力混凝土空心板梁作为主要承重构件，在板梁上分段现浇40cm厚C30钢筋混凝土整体化层进行密封^[7]。单个前锚室顶板预应力钢绞线质量为6.4t，使用混凝土395.9m³，钢筋32t。单片板梁的质量为16.25～23.40t。其顶板结构如图4所示。

　　图4 南京四桥前锚室顶板结构(单位:cm)  

　　3.2 施工工艺

　　在距板端150cm位置两侧设8cm×2.5cm预留孔，便于空心板吊装。预制空心板顶面进行拉毛处理，锚固端面和铰缝面凿毛成凹凸≥6mm的粗糙面，以利于新旧混凝土结合。预制空心板在侧墙上的支点处设2cm厚环氧砂浆找平层。

　　混凝土空心板梁在加工厂预制完成，运至现场进行安装。

　　引桥箱梁在前锚室顶板施工前已完成施工，受引桥箱梁影响，部分梁板无法采用起重机直接安装到位^[8]。根据现场施工条件，在锚体顶面和侧墙上布置滑道，将预制梁板运输至后锚面处，采用起重机吊装至锚体顶面滑道上。在锚碇的索塔侧布置卷扬机，前锚室顶板最高点布置转向轮，利用卷扬机拽拉梁板沿滑道滑移至安装位置后落梁，由下至上依次完成预制梁板的安装。前锚室与引桥间相互关系如图5所示。

　　在预制梁板安装完成后，现浇梁板间缝和预制梁顶面的整体化层^[9]，完成前锚室顶板施工。

　　4 钢混组合法

　　4.1 工程概况

　　虎门二桥大沙水道桥为主跨1 200m的双塔单跨悬索桥^[10]，其西锚碇前锚室顶板在横桥向的宽度均为14.8m，采用HN700×300型钢作为主要承重构件支撑在侧墙上，承重型钢间铺带肋钢板作为混凝土浇筑底模(见图6)。带肋钢板作为顶板结构的一部分，在施工完成后不予拆除。为增强钢板与混凝土之间的黏结力，在钢板上按梅花形布置剪力钉。单个前锚室顶板钢结构质量为103t，使用混凝土176.152m³，钢筋15t，单根型钢重2.5t。

　　图5 前锚室与引桥间相互关系(单位:cm)  

　　图6 虎门二桥西锚碇前锚室顶板结构  

　　4.2 施工工艺

　　承重梁型钢、预埋钢板等均在预制厂按设计尺寸进行加工，通过平板车运输至现场进行安装。

　　在侧墙施工至顶板以下时，在其顶面预埋钢板，在钢板上按水平间距1m布设钢底座。前锚室顶板施工时，引桥箱梁已完成安装，由引桥运输钢结构至桥梁，采用起重机按照由下至上的顺序吊装承重梁型钢至钢底座上固定，在钢底座上安装HN700×300型钢承重梁，分片吊装带肋钢板，将其固定在型钢承重梁上，按设计图纸绑扎钢筋，分段浇筑混凝土，完成顶板施工。

　　5 3种施工艺对比

　　5.1 技术经济性

　　由表1可知，采用钢混组合法材料用量较省，且可进一步优化侧墙厚度，有利于降低成本。

　　表1 3种施工工艺技术经济性对比 

　　表1 3种施工工艺技术经济性对比

　　5.2 施工可行性

　　支架现浇法在厚度方向一次性浇筑成型，整体性较好。由于索股从散索鞍到前锚面呈发散状空间结构，现浇支架须在索股空隙内进行搭设，支架投入量大、搭设困难、安拆风险高，搭设质量受干扰因素多，搭设和拆除过程对索股的损伤大，不利于对索股的保护。前锚面一般为仰斜面，支架立柱钢管在锚面上的支撑不易稳固，须在前锚面施工时提前做好相应处理。顶板施工完成后，前锚室为狭窄密闭空间，在支架和模板拆除时，各类构件只能由人工进行搬运，操作空间狭小，锚室内照明受限，遮挡物多，因此施工工效低、施工风险大。支架和底模搭拆产生的建筑垃圾，对锚室内和索股污染较严重，清扫难度大。在索股架设完成后才具备顶板施工条件，在猫道及散索鞍门架拆除完成后才具备全部施工条件，支架搭设、模板安装、钢筋绑扎、混凝土浇筑为流水施工，工期较长，顶板的完工时间制约整个工程完工时间。

　　预制梁板法对锚室的污染少，铰接缝施工前，在索股顶面覆盖彩条布，防止散落的水泥浆粘在索股上，施工过程中基本不会对索股造成损伤。梁板可提前预制，在具备条件后能够快速安装，对整体工期有利。引桥完工时间常早于主桥，锚室常位于引桥下方，因此梁板安装在高度上严重受制于引桥桥下与前锚室顶板的空间，在平面上严重受制于引桥桥面和前锚室投影面内的重叠区域及锚碇周围的地形地貌、便道及场地的畅通情况和地基承载能力;且前锚室顶一般超过20m高，采用起重设备安装的空间小、难度大，对设备吊装能力要求高，对前锚室周围地基承载力要求高、场地面积要求大。采用牵引滑移安装法工效低，同步性控制要求高，需起重设备配合，落梁施工操作空间有限，风险较高。梁板预制需设置预制场，投入较大。

　　钢混组合法具备预制梁板法的优点，同时克服了预制梁板法的缺点。型钢主梁自重小、体积小，采用单台25t汽车式起重机站在引桥桥面上即可吊装，受引桥干扰小。现场安装时，钢结构方案应尽量采用机械连接，减少甚至避免焊接，防止破坏钢结构表面防腐涂层。必须焊接时，应在主缆上铺垫阻燃帆布，防止焊渣烧伤索股。钢结构须定期维护保养，维护成本有一定增加;锚室内有除湿设备，对钢结构底板有一定保护作用，维护量不大。当检查发现顶面混凝土由于收缩、徐变等产生裂缝时，钢板兜底不会造成漏水，给修复裂缝留有时间，有利于保护主缆索股。方案比选汇总如表2所示。

　　表2 方案比选汇总 

　　表2 方案比选汇总

　　结合桥梁的设计、施工和全寿命角度考虑，钢混组合法施工前锚室顶板具有较为明显的优势。

　　6 结语

　　本文主要以国内大跨径悬索桥锚碇前锚室顶板为研究对象，对支架现浇法、预制梁板法、钢混组合法等3种结构的结构形式、施工工艺、工期、施工安全、经济性进行较为详细的比较，对3种结构和工艺的优缺点进行了分析。通过对比可知，钢混组合法是悬索桥重力式锚碇前锚室顶板施工的首选。