長沙洪山大橋斜塔爬模施工技術(shù)

陳業(yè)紅

1 工程概況

長沙洪山大橋是長沙市北二環(huán)線上的一座特大橋,跨瀏陽河,是長沙市環(huán)線建設(shè)的關(guān)鍵工程之一。該橋為目前世界跨度最大的豎琴式(無背索斜塔)斜拉橋,主跨206 m,其索塔是世界上唯一高度超過百米的全預(yù)應(yīng)力混凝土斜塔,塔高146.6 m,水平傾斜58°。

大橋索塔分為塔基、塔座、塔身和塔頂四部分。塔座(標高:+64.098 m)以上到標高+172.764 m為索塔塔身部分,為全預(yù)應(yīng)力混凝土箱形結(jié)構(gòu),截面(與塔身垂直)外輪廊尺寸為12 m(順橋向)×8.2 m(橫橋向),水平投影為14.15 m(順橋向)×8.2 m(橫橋向),塔身水平傾角為58°。塔身東西側(cè)壁厚75cm,南北側(cè)壁為變壁厚,從塔身底部到頂部,南面由206cm遞減到123cm,北面由202cm遞減到119cm。塔身高109.09 m,分29個節(jié)段施工。塔身施工是控制全橋工期的關(guān)鍵工程,也是技術(shù)與施工的難點,根據(jù)工程實際情況,塔身采用液壓自升爬模系統(tǒng)施工。

2 爬模系統(tǒng)的組成

2.1 液壓爬升系統(tǒng)

1)附著裝置。附著裝置由導(dǎo)軌靴座、固定套座及導(dǎo)軌支承座等部件組成(簡稱附墻座),它通過M48螺栓螺母或采用預(yù)埋組合套件將其牢固地固定在已經(jīng)完成的塔身上。洪山大橋塔身傾斜58°,爬模系統(tǒng)在塔身四個面的受力狀況不一樣,附著裝置數(shù)量和采用的形式均不同。2)爬升機構(gòu)。洪山大橋液壓爬升系統(tǒng)的爬升機構(gòu)由導(dǎo)軌、上下爬升箱以及上下爬升箱之間的液壓油頂?shù)冉M成。導(dǎo)軌采用H型鋼制作而成,在它的內(nèi)側(cè)面頂端組焊著用于鉤掛在附墻座上的鉤座,在其外側(cè)面上組焊有供上、下爬升箱升降用的導(dǎo)向板和踏步支承塊。洪山大橋每個爬升機位有導(dǎo)軌1根,共有導(dǎo)軌20根。3)液壓油缸升降控制系統(tǒng)。洪山大橋液壓泵站全部采用從意大利進口的單體式多功能升降控制油泵,1個油泵對應(yīng)1支～5支液壓油缸,實施由1個～5個爬升機位組成的1組爬模架的同步爬升。由于其同步控制系統(tǒng)采用了先進的由行程傳感器和可編程控制器等部件組成的自動同步控制系統(tǒng),爬架爬升同步性靈敏可靠。

2.2 模板系統(tǒng)

洪山大橋塔身內(nèi)外模板均為鋼模,外模采用大面模板,設(shè)計高度為4.1 m。外模各個面在塔身四個圓倒角處設(shè)置接縫,接縫通過螺栓連接。外側(cè)橫向用雙槽鋼做背帶,豎向用H型鋼連成一體,模板背面用4根可調(diào)式螺旋絲桿支撐,垂直方向用2根螺桿調(diào)節(jié),模板底端設(shè)置滑道,可做水平方向運動。由于塔身索導(dǎo)管齒條節(jié)段與橫隔板節(jié)段結(jié)構(gòu)形式不同,內(nèi)模采用小面模板。內(nèi)外模板正常使用高度均為4 m,其中模板底部12.5cm壓在已澆筑的塔身混凝土面上,并設(shè)置1道止?jié){帶,以利于節(jié)段間混凝土接縫良好,無錯臺,有效避免接縫處混凝土漏漿。

2.3 爬模架體及工作平臺系統(tǒng)

洪山大橋爬模的架體由三部分組合而成,中部是主架體,由豎向主承力架與相應(yīng)的橫向架體組成;上部為施工作業(yè)架,由模板支承架與相應(yīng)的作業(yè)平臺組成,坐落在主架體上面;下部架體由豎向次承力架與相應(yīng)的橫向架體組成,通過銷栓懸掛在豎向主承力架之下。

本爬模系統(tǒng)共設(shè)置4層工作平臺。工作平臺用槽鋼做桁架,上鋪木板,平臺欄桿采用薄壁鋼管,外掛安全網(wǎng)。同一層的平臺相互連通,護欄以內(nèi)的平面范圍內(nèi)不留孔隙,以防物品墜落,上下層平臺設(shè)置人行扶梯,供人員通行,上下相鄰兩個扶梯之間位置錯開,以增加人員上下通行時的安全。

3 塔身爬模施工

3.1 爬模系統(tǒng)的安裝與拆除

在塔身第1,2節(jié)段模板安裝前,精確預(yù)埋爬模附著裝置的鋼套管和組合件,混凝土澆筑完成達到設(shè)計強度后,拆除模板,安裝附著裝置。在塔座附近利用塔吊或汽車吊機完成爬架各單元組拼,利用塔吊將各單元整體起吊安裝在塔身預(yù)埋件上就位。爬模系統(tǒng)安裝、調(diào)整完成后,進行模板系統(tǒng)安裝。

塔身施工完成后,利用塔吊先將爬模系統(tǒng)的模板系統(tǒng)拆除,然后拆除爬模系統(tǒng)主架體。

3.2 爬模系統(tǒng)施工

1)模板拆除、安裝附墻座。塔身節(jié)段混凝土強度達到設(shè)計要求后,拆除內(nèi)模拉桿,用塔吊將內(nèi)模分塊拆除吊運至地面進行修整清理。在塔身下一節(jié)段勁性骨架及鋼筋安裝完成,拆除外模拉桿和塔身圓倒角處的模板連接螺栓,旋轉(zhuǎn)外模的調(diào)節(jié)支撐桿,使模板與混凝土面脫離,用扭矩扳手將外側(cè)模整體向外移50cm后,將面板表面清理干凈。在本節(jié)塔身上安裝附墻座,用螺桿固定。2)導(dǎo)軌爬升。外模外移50cm,附墻座安裝完成后,開始爬升導(dǎo)軌。將與千斤頂連接的上、下爬升箱的轉(zhuǎn)向開關(guān)同時轉(zhuǎn)向上位,啟動油泵,將導(dǎo)軌提起,每次提升60cm,千斤頂連續(xù)工作,將導(dǎo)軌提升到上端附墻座并鉤掛在其上,導(dǎo)軌爬升完成。導(dǎo)軌爬升時,爬模架仍然鎖緊固定在附墻座上處于不動狀態(tài),上爬升箱的位置也是處于不動狀態(tài)。3)爬架爬升。當導(dǎo)軌爬升到位后,將爬升箱承力塊的支承方向調(diào)整為支承在導(dǎo)軌踏步塊的上面,之后將爬模架與附墻座之間的鎖緊楔板暫時拆除,準備開始爬升爬模架體。爬升爬模架體時,下爬升箱的位置在1個小行程內(nèi)不動,而上爬升箱通過液壓油缸的伸出帶著爬模架體一起升高1個小行程,之后液壓油缸通過自動縮缸而使下爬升箱上升1個踏步塊。如此重復(fù)若干次后,爬模架體爬升到位,將鎖緊楔板重新安好使豎向承力架與附墻座固定好。4)模板安裝。在鋼筋綁扎到位后,即可進行外模板初步定位工作。在每個面的外模板上下緣標出模板中心點,外模安裝就位時使模板中心線與塔身中心線對齊,外模用導(dǎo)鏈平移,垂直度靠側(cè)面的調(diào)節(jié)支腿和下部的模板高低調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)。用專用工具轉(zhuǎn)動齒輪軸以推動模板,使下部頂緊已澆節(jié)段混凝土表面。為保證模板不漏漿,模板與混凝土面結(jié)合長度控制在12.5cm以上,且在模板接縫處貼一層海綿條,在模板下緣與塔身接縫處用原子灰封堵。5)混凝土澆筑與養(yǎng)護。塔身采用C50硅粉混凝土,混凝土采用三一公司的“HBT-60C”型輸送泵泵送,灑水養(yǎng)護。6)預(yù)應(yīng)力施工?；炷吝_到設(shè)計強度后,塔身豎向預(yù)應(yīng)力束利用1號平臺進行張拉,壓漿在塔內(nèi)進行。橫向預(yù)應(yīng)力束利用-1和-2平臺進行張拉、壓漿。豎、橫向預(yù)應(yīng)力束均利用1號平臺進行接長。

4 洪山大橋爬模系統(tǒng)的特點

1)具有附著、導(dǎo)向、防傾覆三項功能合一的多功能附著裝置。2)具有防墜功能的液壓爬升機構(gòu)。3)組合分體式架體,可設(shè)多層作業(yè)平臺,能夠滿足多種使用要求。4)輕便的液壓泵站和靈敏可靠的同步控制系統(tǒng)。5)爬模操作簡便易行,抗風能力強,爬升速度快,工程質(zhì)量好,施工安全,綜合效益顯著。

5 結(jié)語

斜塔爬模成套施工技術(shù)在洪山大橋上的成功應(yīng)用,驗證了斜塔爬模系統(tǒng)的可行性,解決了預(yù)應(yīng)力混凝土斜塔施工的難題,開創(chuàng)了我國此領(lǐng)域的先河。它的成功應(yīng)用不僅加快施工進度,保證了施工工期,而且提高了經(jīng)濟效益和工程質(zhì)量,為后續(xù)同類型橋梁施工提供了有力的借鑒,積累了寶貴的施工經(jīng)驗。

[1] 王秀艷.獨塔單索面預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋施工控制分析[J].山西建筑,2008,34(6):307-308.