姚東大橋主塔施工關(guān)鍵技術(shù)探討

蒙 幸

1 工程概況

本項(xiàng)目工程位于浙江省余姚市,起于古路頭—郭姆段公路終點(diǎn)(起點(diǎn)樁號(hào)為K9+533.4),終于本路線與寺慈線交叉處(終點(diǎn)樁號(hào)為K12+200),路線全長(zhǎng)2.667 km。其中主橋橋梁工程位于樁號(hào)K11+620處,為雙塔雙索面斜拉橋,跨徑組合為68 m+140 m+68 m,主跨跨越余姚江通航深水區(qū)域,邊跨跨越兩岸大堤,通航凈空7 m。

主塔的基本斷面形式為四柱式,每個(gè)墩頂設(shè)前后兩個(gè)塔柱,柱直徑為2.2 m,縱橋向柱間距為5 m,橫橋向柱間距為28.5 m,其中主跨側(cè)柱高35.6 m,邊跨側(cè)柱高33.6 m,順橋向雙柱之間由5道系梁相連。主塔與主梁連接處采用固結(jié)。主塔每個(gè)塔柱內(nèi)各配置4根19股的鋼絞線預(yù)應(yīng)力索,將主塔與主梁錨固在一起。

每個(gè)主塔布10對(duì)空間索,斜拉索采用 PES7-85,109,139,163,199共5種規(guī)格,采用配套PESM7系列張拉端錨具,張拉端設(shè)在塔柱上。

主塔總體施工流程為:搭設(shè)塔柱四周腳手架、綁扎塔柱鋼筋至5號(hào)橫梁下→澆筑5號(hào)橫梁下塔柱→綁扎5號(hào)橫梁鋼筋→澆筑5號(hào)橫梁→腳手架接高、綁扎塔柱鋼筋至4號(hào)橫梁下→澆筑4號(hào)橫梁下塔柱→綁扎4號(hào)橫梁鋼筋→澆筑4號(hào)橫梁→循環(huán)施工直至澆筑完成1號(hào)橫梁→養(yǎng)護(hù)、張拉縱向預(yù)應(yīng)力索→澆筑塔冠混凝土。

2 斜拉橋主塔施工基本技術(shù)要求

1)主塔施工測(cè)量。主塔測(cè)量時(shí)間應(yīng)選擇每天傍晚或清晨日照之前的時(shí)段內(nèi),以減少日照對(duì)主塔造成的變形影響。此外,隨著主塔高度不斷地升高,也應(yīng)選擇在風(fēng)力較小的時(shí)間進(jìn)行測(cè)量,主塔測(cè)量一般采用天頂法或三維坐標(biāo)法。

2)塔柱施工。下塔柱一般高度在30 m左右,采取支架法施工。中塔柱一般采用爬模法施工。上塔柱若為鉛直結(jié)構(gòu),可采用爬模法施工或支架法施工。由于下塔柱為向外傾斜,中塔柱為向內(nèi)傾斜,為保證施工過(guò)程中塔柱的穩(wěn)定,控制變形和最大限度消除施工帶給結(jié)構(gòu)的初應(yīng)力,要求在施工過(guò)程中下塔柱設(shè)置拉桿,中塔柱設(shè)置撐桿,并施加預(yù)拉、頂力。在塔柱內(nèi)設(shè)有勁性骨架,骨架從下到上貫穿全塔高。勁性骨架在現(xiàn)場(chǎng)加工,精確定位安裝后,供支模、綁筋和索道管定位用。勁性骨架在傾斜塔柱施工中作用非常大,現(xiàn)場(chǎng)可結(jié)合施工工藝自行設(shè)計(jì)。

3)主塔混凝土施工。主塔高度一般在100 m左右(從橋面算起),應(yīng)采用泵送混凝土施工工藝的大流動(dòng)混凝土。為了改善混凝土可泵性能并達(dá)到符合要求的彈性模量和較小的混凝土收縮、徐變性能,應(yīng)采取高集料、低水灰比、低水泥用量、適量超細(xì)礦粉和泵送外加劑,以便滿足緩凝、早強(qiáng)、高強(qiáng)的混凝土泵送要求。

3 大橋主塔施工關(guān)鍵技術(shù)探討

3.1 施工方法

主墩塔柱采用四柱式,柱直徑為2.2 m,橫橋向中距與索面距一致為 28.5 m,順橋向中距5 m,順橋向雙柱間共設(shè)置5道橫梁,橋面以上塔柱高度為35.6 m,兩主塔均采用塔、梁固結(jié)體系。每個(gè)塔柱混凝土方量為304.4 m3,全橋四個(gè)塔柱混凝土方量共1 217.6 m3。

根據(jù)塔柱結(jié)構(gòu)形式結(jié)合以往施工經(jīng)驗(yàn),塔柱施工決定采用分段澆筑的施工方法,整個(gè)塔柱分11次澆筑,每次塔柱柱子澆筑至橫梁底,橫梁?jiǎn)为?dú)澆筑一次。塔吊配合腳手架、鋼筋、模板、勁性骨架、預(yù)埋索管及混凝土的施工。

主塔混凝土采用C50商品混凝土,應(yīng)用低水化熱水泥,其水泥、骨料、砂、外加劑及其他成分均來(lái)自同一廠家、同一品牌或同一料場(chǎng)材料,以求質(zhì)量均衡、穩(wěn)定、外觀色調(diào)一致。澆筑時(shí)根據(jù)每次澆筑方量決定,方量大于30 m3的考慮泵送,采用一臺(tái)泵車布置在棧橋頭靠近主墩處,布設(shè)輸送泵管至橋面后沿塔柱施工腳手架接高至澆筑部位,將混凝土直接泵送到位;方量不大于30 m3的考慮塔吊采用料斗將混凝土吊送到位?；炷翝仓r(shí)如落差大于2 m,應(yīng)準(zhǔn)備好串筒,防止混凝土離析。

3.2 施工工藝流程

施工順序?yàn)?塔柱鋼筋預(yù)埋、勁性骨架預(yù)埋→腳手架搭設(shè)→鋼筋綁扎→鋼模安裝→混凝土澆筑→下一循環(huán)節(jié)段。

腳手架每次搭設(shè)至混凝土澆筑位置高度,并根據(jù)塔柱分段施工需要及時(shí)接高。腳手架采用鋼管扣件形式,步距根據(jù)實(shí)際情況控制在1 m～1.5 m不等,層高1.8 m,平面尺寸應(yīng)至少比塔柱施工投影面周邊大1 m。腳手架搭設(shè)應(yīng)根據(jù)施工規(guī)范要求施工,布置好上下爬梯,鋪設(shè)并固定好走道竹笆,外側(cè)周邊用安全綠網(wǎng)做好圍護(hù)工作。腳手架每升高3 m應(yīng)用腳手管與施工好的塔柱做好拉結(jié)固定。

勁性骨架安裝應(yīng)保證垂直,因?yàn)閯判怨羌苁强刂扑０宥ㄎ粶?zhǔn)確的關(guān)鍵構(gòu)件,所以控制好勁性骨架的焊接質(zhì)量和垂直度是控制塔柱施工質(zhì)量的重要前提。

在鋼筋加工備料加工前應(yīng)仔細(xì)閱讀圖紙,將各種規(guī)格鋼筋按設(shè)計(jì)及規(guī)范要求下料加工,同時(shí)做好主筋直螺紋的保護(hù),以保證鋼筋綁扎連接時(shí)的需要。

澆筑塔柱混凝土,澆筑時(shí)應(yīng)隨時(shí)校驗(yàn)塔柱的垂直度,確保塔柱垂直度要求。完成第一個(gè)節(jié)段的施工后,拆除塔柱模板→安裝橫梁底?！壴鷻M梁鋼筋→安裝橫梁側(cè)?！潭▊?cè)?！鷤?cè)模上口須與勁性骨架固定→澆筑橫梁混凝土。

3.3 模板加工

模板采用整體式新加工大塊鋼模。每套模板由面板、橫肋、豎向大肋和對(duì)拉螺桿等組成,根據(jù)塔柱高度進(jìn)行分節(jié),分節(jié)高度從0.8 m～4.2 m不等,每墩配塔柱模板一套,橫梁模板三套。

為確保模板結(jié)構(gòu)安全、可靠,模板必須具有足夠的強(qiáng)度和剛度,在施工中不變形,不錯(cuò)位,不漏漿,且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理,便于制作、安裝、調(diào)整定位、拆除與重復(fù)使用。

3.4 測(cè)量控制

主塔的平面位置放樣主要采用設(shè)于承臺(tái)上的控制線進(jìn)行放樣,控制線根據(jù)塔柱中心線平行引出距離塔身四個(gè)面均50 cm。在控制塔柱的平面位置時(shí),只需調(diào)整四個(gè)面的模板距離控制線的水平距離為50 cm。每次控制都以同一控制線控制,可以避免誤差積累。測(cè)量控制時(shí),塔身高度小于15 m(前三節(jié)),直接用吊線砣引至塔身施工面,高度超過(guò)15 m,則采用激光儀引至施工面高度。

3.5 索導(dǎo)管定位及安裝

索導(dǎo)管安裝在鋼筋及蹬筋安裝前進(jìn)行,索導(dǎo)管用勁性骨架固定。勁性骨架用[120制作,預(yù)埋在前一節(jié)混凝土中,每次安裝索導(dǎo)管前接高6 m勁性骨架。索導(dǎo)管空間位置的確定是關(guān)鍵所在,開(kāi)始先根據(jù)索導(dǎo)管的大概位置將索導(dǎo)管安放在勁性骨架上,再在索導(dǎo)管上下左右四面安裝調(diào)節(jié)螺母,調(diào)節(jié)螺母穿在勁性骨架的橫梁上。在精確定位時(shí),用測(cè)量?jī)x器控制,用調(diào)節(jié)螺母微調(diào)。精確定位后,將索導(dǎo)管與勁性骨架焊接固定。

3.6 預(yù)應(yīng)力施工

鋼筋綁扎的同時(shí)安裝好預(yù)應(yīng)力索波紋管,根據(jù)設(shè)計(jì)要求,本工程采用塑料波紋管,安裝時(shí)應(yīng)每隔1 m左右用定位筋固定好,起彎處應(yīng)加密,并做好波紋管的保護(hù),特別是接頭位置及鋼筋電焊區(qū)域應(yīng)防止波紋管破壞。對(duì)于不穿索的波紋管需預(yù)先穿入PVC塑料管,以保護(hù)波紋管在混凝土澆筑時(shí)不漏漿;對(duì)于已穿索的波紋管在混凝土澆筑完畢后,須人工拉拽活動(dòng)預(yù)應(yīng)力筋,如果發(fā)現(xiàn)滲漏嚴(yán)重,須作管道沖水處理?；炷琉B(yǎng)護(hù)達(dá)到設(shè)計(jì)允許張拉強(qiáng)度,張拉預(yù)應(yīng)力索并壓漿。1)張拉前千斤頂、油表、油泵必須由計(jì)量部門進(jìn)行標(biāo)定后使用;2)混凝土的強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的85%時(shí),方可張拉預(yù)應(yīng)力束。在張拉時(shí)嚴(yán)格按照張拉順序且兩端對(duì)稱張拉預(yù)應(yīng)力筋,塔柱預(yù)應(yīng)力鋼束采用底端錨固,頂端張拉,張拉順序?yàn)?上下均衡,左右對(duì)稱張拉;3)張拉時(shí)采用應(yīng)力和伸長(zhǎng)量雙控的方法,嚴(yán)格按照錨下控制應(yīng)力和相關(guān)的設(shè)計(jì)要求與施工技術(shù)規(guī)范進(jìn)行施工;4)張拉結(jié)束后24 h內(nèi)必須壓漿。

壓漿使用真空活塞式壓漿機(jī),在壓漿前切割鋼束應(yīng)用砂輪切割機(jī),鋼束外露錨環(huán)不小于3 cm,然后用高標(biāo)號(hào)砂漿堵封錨環(huán)。待砂漿達(dá)到一定強(qiáng)度后,用壓漿機(jī)壓注高壓水對(duì)全部管道進(jìn)行沖洗,然后抽真空采用正確的壓漿順序,對(duì)下層管道先壓注。壓注使出漿口冒出濃漿時(shí),關(guān)閉出漿口閥門,持荷3 min～5 min,然后進(jìn)行第二次補(bǔ)壓。一般情況下壓力為0.5 MPa～0.7 MPa,壓注速度為5 m/min～15 m/min,水泥漿的稠度控制在14 s～18 s之間。壓漿后的48 h內(nèi)必須保證氣溫在5℃以上。

4 結(jié)語(yǔ)

斜拉橋施工一般采用懸臂拼裝法,即以主橋塔為中心,主梁與斜拉索對(duì)稱逐段懸臂拼裝施工,直至合龍成橋。在施工過(guò)程中,斜拉索逐根分次張拉,結(jié)構(gòu)體系受力狀態(tài)不斷變化,斜拉索、主梁、主塔間相互影響,因此,斜拉橋主塔的施工技術(shù)及施工過(guò)程控制就成為斜拉橋建設(shè)的關(guān)鍵所在。

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