準(zhǔn)格爾黃河特大橋主塔與下橫梁異步施工技術(shù)

于得安，姜永生

（中交第二航務(wù)工程局有限公司第五工程分公司，武漢430011）

1 工程概況

1.1 概述

準(zhǔn)格爾黃河特大橋設(shè)計為雙塔雙索面混凝土斜拉橋，主橋跨徑布置為160m+440m+160m，該結(jié)構(gòu)采用空間雙索面、扇形布置、雙邊箱形主梁、塔梁分開的半漂浮式結(jié)構(gòu)。

主塔采用雙柱變截面“A”形塔，空心薄壁結(jié)構(gòu)。8#主塔頂標(biāo)高1 214.633m，底標(biāo)高（即承臺頂面）986.033m，主塔總高度為228.6m。中、上塔柱橫橋向內(nèi)側(cè)斜率為1/7.038。8#主塔共設(shè)上橫梁1道、中橫梁1道、下橫梁2道。

主塔斷面為空心箱形結(jié)構(gòu)，中上塔柱截面尺寸為8.0m×4.5m，塔柱混凝土厚度順、橫橋向均為1.2m，上塔柱設(shè)環(huán)向預(yù)應(yīng)力；主塔下橫梁寬度7m，高5m。

1.2 施工背景

該橋橋址位于內(nèi)蒙古鄂爾多斯市與呼和浩特市交界位置。冬季寒冷，夏季雨多，施工有效時間短。本地區(qū)年平均溫度為6℃，日照時長2 836h，全年蒸發(fā)量為2 454mm，相對濕度56%；冬季時間為11月～次年3月，積雪最大厚度21～30cm，凍結(jié)最大深度1.5m，日平均最低氣溫為-23.3℃。

依據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，項(xiàng)目部提出下橫梁與主塔異步施工方案，即主塔施工到下橫梁位置后，繼續(xù)施工主塔，待澆筑到指定節(jié)段，再施工下橫梁，此施工方案可以節(jié)省一定工期。

在建設(shè)單位及設(shè)計單位的指導(dǎo)下，通過設(shè)計單位建模計算并論證后，允許塔梁異步施工方案實(shí)施。

2 塔梁異步施工流程及施工要點(diǎn)

2.1 總體施工流程

具體施工流程內(nèi)容如下所述：

1）主塔采用液壓爬模施工，自第3節(jié)開始為標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段，每節(jié)段施工高度4.5m；

2）主塔第9節(jié)、第10節(jié)段施工時在下橫梁范圍內(nèi)預(yù)埋橫梁連接鋼筋、加強(qiáng)筋及預(yù)應(yīng)力鋼束波紋管；

3）主塔節(jié)段施工時同步搭設(shè)下橫梁落地鋼管支架、安裝橫梁底模，將底板兩束鋼絞線各張拉750kN作為臨時拉桿；

4）臨時拉桿張拉后塔柱繼續(xù)澆筑，施工12～16節(jié)段；

5）在主塔12～16節(jié)段施工時同步進(jìn)行下橫梁施工；

6）待下橫梁混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計要求后進(jìn)行橫梁預(yù)應(yīng)力束張拉施工，預(yù)應(yīng)力施工原則“由上到下、由內(nèi)到外、對稱施工”【1】；

7）下橫梁預(yù)應(yīng)力施工完成后，主塔液壓爬模爬升，繼續(xù)進(jìn)行后續(xù)節(jié)段澆筑。

2.2 施工要點(diǎn)

塔梁異步施工過程中，需注意以下幾點(diǎn)內(nèi)容：

1）在主塔施工時，同時施工下橫梁落地鋼管支架。

2）主塔施工到下橫梁底板后，先將橫梁底板兩束預(yù)應(yīng)力鋼絞線進(jìn)行安裝施工作為臨時拉桿，并對臨時拉桿進(jìn)行張拉。

3）主塔施工到第9節(jié)段、第10節(jié)段后，繼續(xù)施工到主塔第11節(jié)段，主塔內(nèi)預(yù)埋下橫梁鋼筋及波紋管，波紋管必須精確定位，保證后續(xù)下橫梁預(yù)應(yīng)力精準(zhǔn)施工。

4）主塔12～16節(jié)段施工時，下橫梁模板、鋼筋、混凝土及預(yù)應(yīng)力同時進(jìn)行施工。在此情況下，下橫梁施工減少占用主線工期，因此塔梁異步施工可節(jié)省一定工期。

3 施工中采取的措施

3.1 新舊混凝土交界面的質(zhì)量控制

3.1.1 增加鑿毛厚度

在下橫梁與主塔的混凝土連接面，精確放樣下橫梁位置，彈出下橫梁尺寸線，且對橫梁尺寸線采用切割機(jī)進(jìn)行切縫處理，將尺寸線內(nèi)進(jìn)行鑿毛處理，鑿至露出粗骨料，保證鑿毛后的下橫梁邊線順直。

3.1.2 對接縫位置進(jìn)行特殊處理

具體來說，對接縫位置進(jìn)行特殊處理可分為以下幾點(diǎn)：

1）在混凝土施工前，詳細(xì)檢查模板接縫，并加固倒角底模模板，以確?；炷琳＿B續(xù)澆筑。

2）在倒角混凝土面和模板接縫處添加填充物，避免漏漿。

3）施工過程中加強(qiáng)振搗，適當(dāng)布設(shè)人孔，避免出現(xiàn)振搗死角。

4）混凝土澆筑過程中要安排專人進(jìn)行模板巡視，如果發(fā)生局部漏漿情況，對漏漿部位及時處理并將漿液及時清理。

3.2 預(yù)防施工初始裂縫擴(kuò)展

下橫梁采用32束19-φs15.24mm預(yù)應(yīng)力鋼束設(shè)計，預(yù)應(yīng)力鋼束為橫梁與主塔之間的有效約束。在澆筑完混凝土并滿足設(shè)計要求后立即張拉下橫梁預(yù)應(yīng)力束。

3.3 異步施工鋼筋接頭處理

下橫梁橫向鋼筋為φ28mm螺紋鋼，施工采用滾扎直螺紋套筒連接。

JGJ 107—2016《鋼筋機(jī)械連接技術(shù)規(guī)程》中對同一斷面接頭數(shù)量有相關(guān)解釋：當(dāng)在同一連接區(qū)段內(nèi)必須實(shí)施100%鋼筋接頭的連接時，應(yīng)采用Ⅰ級接頭【2】。

依據(jù)以上規(guī)范，主塔與橫梁異步施工擬在塔柱內(nèi)預(yù)埋套筒接頭，并保證接頭達(dá)到Ⅰ級。

3.4 增加施工縫加強(qiáng)鋼筋

為加強(qiáng)主塔與橫梁結(jié)合質(zhì)量，在主塔施工縫處加設(shè)φ20mm連接鋼筋，施工中先將鋼筋彎曲成90°緊貼模板，拆模后鑿毛調(diào)直連接鋼筋。

3.5 塔柱設(shè)計主動拉桿

依據(jù)施工方案，在橫梁預(yù)應(yīng)力張拉前，塔柱已施工至16節(jié)段（16節(jié)段高度68.4m）。由于主塔呈向外側(cè)傾斜，設(shè)計單位根據(jù)施工方案進(jìn)行分析，對橫梁施工進(jìn)行局部調(diào)整，在主塔施工到第12節(jié)段時，張拉兩束底板束作為塔柱橫向拉桿，兩束鋼束各張拉750kN，共計1 500kN。待下橫梁澆筑完成，按圖紙要求對2束拉桿鋼束進(jìn)行二次張拉，使張拉應(yīng)力達(dá)到設(shè)計要求。張拉具體鋼束詳見圖1。

4 施工控制及效果

4.1 施工質(zhì)量控制

4.1.1 橫梁鋼筋、預(yù)應(yīng)力施工

圖1 下橫梁臨時拉桿布置圖

主塔第9節(jié)段、第10節(jié)段施工期間，下橫梁主筋連接套筒要在塔柱里預(yù)埋，主筋套筒連接達(dá)到Ⅰ級。第9節(jié)段、第10節(jié)段施工時，預(yù)埋套筒一半與鋼筋連接，一半用填充物封堵，套筒固定在主塔鋼筋上與模板貼緊，混凝土澆筑時避免對套筒產(chǎn)生擾動。待下橫梁施工時，清理填充物并將橫梁主筋與套筒進(jìn)行連接，由于主筋的長度不斷變化，下料存在一定難度，所以主筋最后一個接頭采用單面焊接連接。

主塔第9節(jié)段、第10節(jié)段澆筑前預(yù)埋預(yù)應(yīng)力鋼束波紋管，預(yù)應(yīng)力鋼束波紋管埋設(shè)位置必須精準(zhǔn)，為以后橫梁預(yù)應(yīng)力施工做好準(zhǔn)備。安裝時，必須精確定位，確保后續(xù)橫梁預(yù)應(yīng)力順利施工。

4.1.2 臨時拉桿施工

主塔施工超過下橫梁位置，但橫梁未澆筑，主塔形成懸臂工況。為了減少自由端長度，主塔施工時，主塔向外傾斜，橫橋向外側(cè)斜率1/28.325，內(nèi)側(cè)斜率1/15.198，張拉2束底板束作為塔柱橫向臨時拉桿，2束鋼束各張拉750kN，共計1 500kN，且將下橫梁支架和主塔相固結(jié)，減小塔柱12～16節(jié)段施工時產(chǎn)生的彎矩。

4.2 施工安全保障

主塔和下橫梁采用異步施工。主塔施工時，下橫梁同步施工，主塔工作面與下橫梁鋼管支架、鋼筋、模板、混凝土、預(yù)應(yīng)力施工產(chǎn)生了交叉施工。

為避免出現(xiàn)安全隱患，采取對施工操作工人進(jìn)行安全教育、主塔爬架掛安全網(wǎng)、專職安全員巡視等措施，確保主塔和下橫梁交叉施工安全。

4.3 工期分析

主塔和下橫梁同步施工與異步施工相對比，異步施工可以在主塔施工的同時進(jìn)行下橫梁施工，2個工作面同時進(jìn)行施工，可以節(jié)約施工工期。依據(jù)現(xiàn)場情況，施工起止日期比較見表1。

依據(jù)以上分析，與塔梁同步施工方案相比，塔梁異步施工方案節(jié)省工期15d。

表1 異步施工和同步施工起止日期對比

5 結(jié)語

準(zhǔn)格爾黃河特大橋采用塔梁異步施工工藝，在項(xiàng)目準(zhǔn)備期，對異步施工的難點(diǎn)以及風(fēng)險進(jìn)行了充分的計算和分析，并制定了相應(yīng)的措施方案，保證主塔施工順利實(shí)施。

主塔施工期間，通過精心組織安排，針對相應(yīng)問題采取相應(yīng)措施，確保主塔施工質(zhì)量及安全。塔梁異步施工為項(xiàng)目節(jié)省工期15d，減少了項(xiàng)目工期壓力。事實(shí)證明，準(zhǔn)格爾黃河特大橋塔梁異步施工技術(shù)是可行的。