安丘青云大橋主橋橋塔施工關(guān)鍵工序分析與控制

魏道凱

摘要：本文對安丘青云大橋主橋橋塔施工的關(guān)鍵控制工序進(jìn)行了分析，介紹了塔身和橫梁方案的選擇依據(jù)，斜拉橋索塔施工關(guān)鍵控制措施，為以后同類型的橋梁施工積累了經(jīng)驗(yàn)和提供了借鑒。

Abstract： In this paper， the key control procedures for the construction of the main bridge tower of Qingyun bridge in Anqiu are analyzed， the selection basis of the scheme of the tower body and the beam is introduced， key control measures for cable tower construction of cable-stayed bridge， it has accumulated experience and reference for bridge construction in the same future.

關(guān)鍵詞：主橋橋塔；塔身；橫梁；關(guān)鍵工序；分析與控制

Key words： main bridge tower；tower body；beam；critical activity；analysis and control

中圖分類號(hào)：U443.38 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）31-0127-03

0 引言

斜拉橋由于橋塔造型美觀，作為景觀橋梁，在城市建設(shè)中得到了廣泛應(yīng)用。安丘青云大橋主橋采用斜拉橋，橋塔設(shè)計(jì)考慮到安字的第一個(gè)拼音字母，同時(shí)參考青字的漢字結(jié)構(gòu)，采用A字型橋塔設(shè)計(jì)。橋塔為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，底面高程為39.886m，塔頂高程127.886m，索塔總高度為88m，橋面以上塔的高度為75.0m。索塔分為上、中、下三部分，下塔柱高10m，中塔柱高38.0m，上塔柱高40.0m。

1 工程概況

索塔順橋向?qū)?m；上、中塔柱橫橋向?qū)?.5m，下塔柱由上至下橫橋向?qū)挾扔?.5m漸變至6.0m。主梁在橋塔處支撐在下塔柱所設(shè)的附加墩柱上，墩柱高9.356m，順橋向?qū)挾?m，橫橋向變寬3.457m-4.054m，墩柱壁厚0.6m。中塔柱直線段斜率為3.732：1，下塔柱外側(cè)斜率為2.585：1。

橋塔塔身標(biāo)準(zhǔn)截面挖空尺寸均為3.6m×2.1m，截面為矩形空心截面，橫橋向?qū)挾葹?.5m，順橋向?qū)挾葹?m。順橋向塔壁厚1.2m，橫橋向塔壁厚0.7m，下塔柱截面挖空尺寸不變，橫橋向壁厚0.7m-1.53m。

橋塔共設(shè)三道橫梁，橫梁均位于上塔柱范圍內(nèi)，分別在橋面以上42.75m、56.25m、66.75m處。橫梁均為箱型截面，高2.5m，寬5.4m，塔底板厚均為0.5m，腹板厚為0.8m。

為滿足結(jié)構(gòu)受力要求，上塔柱、橫梁均為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。上塔柱斜拉索錨固區(qū)塔壁內(nèi)配置了U型預(yù)應(yīng)力鋼絞線。上、中、下橫梁均配置8束15-19鋼絞線，預(yù)應(yīng)力錨固均采用深埋錨工藝。

橋塔包括下塔柱（包括附加墩柱）、中塔柱、上塔柱、橫梁，采用C50混凝土。塔柱采用矩形空心截面，橫梁采用箱型截面，橫梁內(nèi)設(shè)置預(yù)應(yīng)力鋼束，上塔柱內(nèi)設(shè)置預(yù)埋管錨固斜拉索。

2 方案選擇

2.1 模板方案

高橋塔的模板方案有三種，分別為翻升模板、滑升模板、爬升模板。因本橋設(shè)計(jì)采用A字形空心塔，采用滑升模板難以控制施工質(zhì)量，可以采用翻升模板和爬升模板。翻升模板采用塔吊提升模板，具有工藝簡單，施工措施費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，在40m以下的橋塔施工中應(yīng)用較為普遍。但翻升模板具有模板拼縫多，混凝土外觀質(zhì)量控制難度大，高空作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)因素多等缺點(diǎn)。本橋橋面以上塔的高度是75m，為防止模板拼縫錯(cuò)臺(tái)、漏漿，保證混凝土的外觀質(zhì)量，加強(qiáng)安全防護(hù)，降低橋塔高空作業(yè)中的安全風(fēng)險(xiǎn)，決定采用爬升模板。爬升模板雖造價(jià)高，但工藝成熟，施工安全可控，同時(shí)能保證混凝土的外觀質(zhì)量。

2.2 橫梁的施工時(shí)間

本橋設(shè)三道橫梁，橫梁的施工時(shí)間有橫梁與塔身有同時(shí)施工，先施工塔身后施工橫梁兩種方案。橫梁與塔身同時(shí)施工具有利于控制工程質(zhì)量，橋塔整體性好的優(yōu)點(diǎn)。先施工塔身后施工橫梁具有施工進(jìn)度快的優(yōu)點(diǎn)。由于本橋的橫梁采用預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)，同時(shí)工期緊，綜合考慮，采用了先塔身后橫梁施工方案。該方案比橫梁與塔身同時(shí)施工方案縮短了一個(gè)月工期。

3 關(guān)鍵施工工序控制措施

3.1 爬模加工

本橋橋塔采用A字形設(shè)計(jì)，在施工時(shí)，由于自重的作用橋塔根部會(huì)產(chǎn)生拉應(yīng)力，為防止拉應(yīng)力超出設(shè)計(jì)造成混凝土開裂，應(yīng)盡量減輕模板自重。本橋模板面板采用21mm厚木膠合板面板，背面用H20木工字梁，以減輕自重，增大模板剛度。爬升模板由預(yù)埋件、附墻裝置、導(dǎo)軌、模板支架、模板及液壓動(dòng)力裝置等組成。本橋橋塔施工投入2套ACS100液壓自動(dòng)爬升模板，該系統(tǒng)能自動(dòng)爬升并兼做施工平臺(tái)，可用于完成鋼筋綁扎、混凝土澆筑、養(yǎng)護(hù)等橋塔施工的全部工作。在橋塔施工過程中，全斷面的ACS100爬升架體均同步爬升，帶動(dòng)大面板木梁模板共同均勻上升。單個(gè)油缸通過控制調(diào)節(jié)器相互協(xié)調(diào)同步工作。另外，液壓油缸還配備了防止油管破裂的安全裝置。為提高混凝土表面質(zhì)量，爬模錨固預(yù)埋件采用預(yù)埋錐型螺母，可隨施工節(jié)段連續(xù)周轉(zhuǎn)使用，錐型螺母每次使用后人工反向?qū)⑵鋽Q出，孔洞及時(shí)用同標(biāo)號(hào)砼填筑。爬升導(dǎo)軌采用ZPM100II，長7.8m，液壓油缸額定荷載100kN；額定壓力32MPa，油缸行程300mm；伸出速度約400mm/min。每側(cè)爬模主桁架重量5.6T，總重13.5T。

3.2 橋塔爬模施工

3.2.1 下塔柱施工

下塔柱（包括附加墩柱）直接用定型鋼模板，分兩次澆筑成型，由于下塔柱是實(shí)心結(jié)構(gòu)，屬于大體積混凝土，混凝土澆筑前預(yù)埋了冷卻管，通過冷卻管降低了混凝土水化熱，防止了溫差裂縫的發(fā)生。

3.2.2 爬?；鶞?zhǔn)段施工

中塔柱起始段先用爬模模板澆筑一段，向上施工開始安裝爬靴。剩余部分中塔柱和上塔柱全部采用爬靴進(jìn)行爬模施工?；鶞?zhǔn)段施工完成后在基準(zhǔn)段上進(jìn)行爬模拼裝，拼裝過程中可能會(huì)遇到配件不匹配，需要重新修整、加工的情況，計(jì)劃工期應(yīng)不少于一個(gè)月的時(shí)間。

3.2.3 爬模工作平臺(tái)

采用ACS100液壓自動(dòng)爬升模板，分為5層工作平臺(tái)，采用固定扶梯相連，在同一平面上，平臺(tái)間連成一條貫穿的通道。5層工作平臺(tái)，自上而下分別為1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)、5號(hào)。1號(hào)平臺(tái)用于鋼筋存放，2號(hào)平臺(tái)用于鋼筋綁扎，3號(hào)平臺(tái)用于模板操作，4號(hào)平臺(tái)為液壓操作工作平臺(tái)，5號(hào)平臺(tái)為拆卸爬錐及表面修補(bǔ)工作平臺(tái)。爬模工作平臺(tái)做好安全防護(hù)措施，防止人員墜落和高空拋物造成安全事故。

3.2.4 模板安裝

爬模通過爬架進(jìn)行爬升，爬架通過預(yù)埋在塔柱砼內(nèi)的錨固螺栓固定在塔柱上。爬模爬升就位后，開始模板就位。在每個(gè)外側(cè)面模板上下緣標(biāo)記出模板中心點(diǎn)，外側(cè)模安裝就位時(shí)使模板中心線與塔柱中心線對齊，用導(dǎo)鏈平移，垂直度采用側(cè)面的調(diào)節(jié)螺桿和下部的螺旋進(jìn)行調(diào)節(jié)。為防止混凝土澆筑時(shí)漏漿，在模板接縫處貼一層海綿條，在模板下緣與塔柱接縫處用原子灰封堵。

3.2.5 爬?；炷翝仓?/p>

采用爬模模板澆注中塔柱、上塔柱砼。上塔柱和中塔柱施工共分18個(gè)施工段，每段澆注4.5m（第17、18號(hào)段除外，17號(hào)段高2m，18號(hào)段高4m）。拆模后及時(shí)噴涂混凝土養(yǎng)生液，防止干縮裂縫的發(fā)生。

3.2.6 模板拆除、安裝預(yù)埋件

混凝土強(qiáng)度符合要求后，將內(nèi)模支撐桿及對拉螺桿拆除，旋轉(zhuǎn)外模調(diào)節(jié)支撐桿，使模板與混凝土面脫離，用扭距扳手將外模整體向外移50cm后，將面板表面清理干凈，并安裝懸掛件，用螺桿固定在錐形套筒上。

3.2.7 導(dǎo)軌爬升

在外側(cè)模板外移50cm，懸掛件安裝完成后，開始爬升導(dǎo)軌。拆除導(dǎo)軌與下懸掛件的鋼銷，將千斤頂上下端連接的兩個(gè)自鎖提升件的轉(zhuǎn)向開關(guān)同時(shí)轉(zhuǎn)向上位，啟動(dòng)油泵，將導(dǎo)軌提起，每次提升50cm，千斤頂連續(xù)工作，自動(dòng)帶著導(dǎo)軌上升，至上端懸掛件后，用鋼銷將導(dǎo)軌錨固，導(dǎo)軌爬升完成。

3.2.8 爬模頂升

軌道提升并固定在錨固掛件上后，開始爬模頂升。爬模頂升時(shí)四面同步提升，同一面的兩條軌道行程基本一致，確保爬架平穩(wěn)上升。爬升時(shí)先放開液壓桿上端的爬靴的限位鎖，頂升液壓桿將上爬靴頂升一個(gè)行程（約30cm，此時(shí)爬模隨上滑靴一起提升），上爬靴卡入軌道的卡槽后其限位鎖自動(dòng)回位鎖定；液壓桿回油收縮帶動(dòng)下爬靴上升一個(gè)行程（約30cm），下爬靴卡入軌道的卡槽后其限位鎖自動(dòng)回位鎖定；如此重復(fù)頂升將爬模頂升至設(shè)計(jì)高度的4.5m。最后一個(gè)頂升行程是將爬模桁架上端的固定卡槽掛在塔柱外側(cè)的固定掛架上。每次頂升后要及時(shí)將爬模下端的附墻撐頂緊。

3.3 橋塔水平橫撐

由于橋塔向內(nèi)傾斜，隨著施工高度增加，彎矩會(huì)逐步增大，在橫梁下方兩斜腿間設(shè)置水平橫撐，施加一定的外力以抵消水平力。水平橫撐采用雙肢H588×300型鋼，共兩組，兩組中心距離約5m，中部設(shè)置型鋼平聯(lián)形成整體。型鋼兩端放置在鋼牛腿上。牛腿按塔柱內(nèi)傾角度設(shè)置，采用I20型鋼焊接。橫撐在腹板位置焊接兩個(gè)反力架，采用兩個(gè)200T千斤頂施加水平推力。千斤頂頂?shù)轿缓髾M梁前端塞入型鋼及鋼板墊緊。水平橫撐采用整根吊裝，起吊設(shè)備采用塔吊。利用爬模爬架預(yù)埋件及牛腿做成工作平臺(tái)。水平橫撐安裝先利用預(yù)埋在混凝土內(nèi)錐形螺母形成牛腿，通過型鋼支架形成工作平臺(tái)，吊裝水平橫撐。采用2臺(tái)200t液壓千斤頂在水平橫撐一端同步施加頂推力，以平衡索塔自重產(chǎn)生的拉應(yīng)力。施加力的同時(shí)應(yīng)觀測水平橫撐的撓度、塔柱的變形情況、塔柱根部的受力情況。頂力滿足要求后，用楔塊將鋼管與橫撐支座頂緊并固定，然后用連接鋼板焊接加固，最后千斤頂回油、卸落。

3.4 勁性骨架施工

設(shè)置勁性骨架的目的是為方便施工，便于斜拉索預(yù)埋管的安裝定位。勁性骨架采用后場分階段施工，現(xiàn)場吊裝，并用型鋼連成整體的施工方法。施工每一節(jié)段橋塔前先安裝勁性骨架。勁性骨架豎向桿件為L10×10角鋼，橫桿及斜桿采用L5×5角鋼，桿件之間互相焊接，組成桁架。

3.5 預(yù)埋管的安裝定位

預(yù)埋管的準(zhǔn)確定位是斜拉索順利安裝和張拉的前提。本橋?yàn)殡p索面A形塔獨(dú)塔混凝土斜拉橋，每側(cè)索面布置16根索導(dǎo)管，總共64根索導(dǎo)管。在施工時(shí)根據(jù)索塔錨固區(qū)錨墊板中心點(diǎn)TP1的空間相對坐標(biāo)TP1（X1，Y1，Z1）；斜拉索的縱向傾角（即斜拉索的豎直角在順橋向豎平面上的投影角）和斜拉索水平投影的橫向偏角（即斜拉索與順橋向軸線所成的水平角）等參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算確定每一根索導(dǎo)管的空間位置。

3.6 橫梁施工

本橋設(shè)三道橫梁，下橫梁采用水平橫撐作為支撐縱梁。經(jīng)驗(yàn)算，橫梁混凝土澆筑完成后，支撐縱梁應(yīng)力為119MPa，小于允許應(yīng)力180MPa，最大變形為27mm，小于允許變形30mm，滿足要求。利用已澆筑完成的橫梁，搭設(shè)滿堂支架，依次進(jìn)行中橫梁和上橫梁的施工。

由于采用了先施工橋塔后施工橫梁方面，預(yù)留施工縫鋼筋的連接和接合面混凝土鑿毛是施工質(zhì)量控制的重點(diǎn)。橫梁預(yù)埋在塔身中的鋼筋采用直螺紋連接方案，由于鋼筋接頭不可避免的全部在同一個(gè)斷面上，為保證質(zhì)量，采用了墩粗直螺紋連接技術(shù)，并在設(shè)計(jì)圖紙的基礎(chǔ)上增加了5%的鋼筋數(shù)量。混凝土澆筑前認(rèn)真檢查預(yù)埋螺紋的位置、固定情況、頂面與外側(cè)模板的接觸情況、采取防止水泥漿進(jìn)入的措施；仔細(xì)檢查混凝土接合面的鑿毛情況，通過可靠的措施保證了塔身與橫梁結(jié)合面處的施工質(zhì)量。

3.7 施工總結(jié)

①爬模施工工藝安全可靠，同時(shí)能保證橋塔線形和混凝土外觀質(zhì)量，是斜拉橋橋塔施工優(yōu)先選擇的施工工藝。

②本橋爬?，F(xiàn)場安裝原計(jì)劃20天，實(shí)際時(shí)間用了50天，比原計(jì)劃滯后30天，造成橋塔進(jìn)度控制的被動(dòng)。為保證總體工期不變，將塔身橫梁同時(shí)施工方案變更為先塔身后橫梁的施工方案，本項(xiàng)變更，節(jié)省了橋塔施工時(shí)間約30天。

③勁性骨架對于斜拉橋預(yù)埋管的準(zhǔn)確定位是必不可少的，設(shè)置勁性骨架是安裝預(yù)埋管的必要措施。

④為了保證橫梁支架的穩(wěn)定性，橫梁混凝土分二次澆筑是必要的。

⑤采取措施以防止混凝土內(nèi)外溫差過大造成橋塔混凝土溫差裂縫；采取措施以防止拆模后養(yǎng)護(hù)不及時(shí)造成橋塔干縮裂縫。以上措施對于保證橋塔施工質(zhì)量是十分必要的。

4 結(jié)束語

本橋?yàn)槌鞘芯坝^橋梁，施工工期為15個(gè)月，工期短，同時(shí)外觀質(zhì)量要求嚴(yán)。在本橋的橋塔施工中，施工前通過可靠的風(fēng)險(xiǎn)分析、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)尿?yàn)算、完善的方案制定做好開工前的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，在施工中注重對工程施工關(guān)鍵工序、關(guān)鍵環(huán)節(jié)的控制，做到了在保證質(zhì)量和施工安全的前提下加快施工進(jìn)度，為以后類似工程的施工管理工作積累了經(jīng)驗(yàn)。

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