南洞庭特大橋主橋索塔關(guān)鍵施工技術(shù)

滕安亮

（安徽省高等級(jí)公路工程監(jiān)理有限公司，安徽 合肥 230000）

0 引言

隨著我國(guó)交通事業(yè)的大力發(fā)展，斜拉橋成為大跨度橋梁的主要橋型之一被大量采用。在斜拉橋中，索塔是其重要的組成部分，如何確保索塔質(zhì)量成為施工研究的重點(diǎn)之一。在斜拉橋施工技術(shù)日益成熟的情況下，索塔下橫梁施工、傾斜索塔的施工控制等仍是索塔施工最重要的部分，決定著整個(gè)橋塔的施工質(zhì)量[1]。

1 工程概況

南洞庭特大橋主橋?yàn)?81.95m+450m+181.95m雙塔斜拉橋，主橋結(jié)構(gòu)形式為雙塔雙索面斜拉橋，具體見(jiàn)圖1。

圖1 南洞庭（勝天）特大橋主橋布置圖

索塔采用花瓶型橋塔、C55鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，由上、中、下塔柱及相應(yīng)的橫梁組成。

其中，南縣岸索塔高度為154.298m，益陽(yáng)岸索塔高度為159.798m。塔柱縱向?qū)挾葹?～9m，橫向?qū)挾葹?.8～8.0m。塔柱截面采用矩形空心截面，橫向外側(cè)塔壁做刻槽處理，角點(diǎn)設(shè)有50cm×50cm的倒角。

上塔柱設(shè)置鋼錨梁作為斜拉索錨固結(jié)構(gòu)，由鋼錨梁和鋼牛腿兩部分組成。從塔柱第25節(jié)（南縣側(cè)第24節(jié)）開(kāi)始設(shè)鋼錨梁，單塔肢共20套。

塔柱采用液壓爬模從下至上的分節(jié)段進(jìn)行施工，單個(gè)塔柱節(jié)段各工序的施工順序：勁性骨架的安裝→鋼筋安裝→爬架爬升→模板定位→混凝土澆筑養(yǎng)生。

施工過(guò)程中，通過(guò)采用多項(xiàng)關(guān)鍵施工技術(shù)，有效的提高了施工質(zhì)量，確保了安全，保證了施工工期。見(jiàn)圖2。

圖2 南洞庭（勝天）特大橋索塔施工圖

2 塔柱施工技術(shù)質(zhì)量

2.1 索塔4.5m的合理分節(jié)

目前，常規(guī)索塔施工均按4.5m或6m進(jìn)行分節(jié)由下至上逐層施工。為降低施工過(guò)程中的難度，確保安全，提高質(zhì)量，南洞庭特大橋索塔按4.5m的層高分節(jié)。索塔共36節(jié)，節(jié)段澆筑混凝土173.6m3。同時(shí)，在與塔座、橫梁等構(gòu)造結(jié)合位置設(shè)置調(diào)整節(jié)段，確保索塔節(jié)段接縫整齊。

2.2 養(yǎng)護(hù)液與水相結(jié)合的高效養(yǎng)護(hù)

索塔混凝土為高標(biāo)號(hào)混凝土，其養(yǎng)護(hù)措施是否到位、養(yǎng)護(hù)時(shí)間是否充足是確保混凝土強(qiáng)度、耐久性的重要保證措施。但由于索塔為高聳結(jié)構(gòu)，采用移動(dòng)式爬模為主要的施工平臺(tái)。索塔節(jié)段施工周期一般為7天，與混凝土養(yǎng)護(hù)需14天的周期不符合，導(dǎo)致采用水養(yǎng)生時(shí)，為確保上一節(jié)段的養(yǎng)護(hù)質(zhì)量，一般采用水漫流式的養(yǎng)生，這種粗放式的養(yǎng)生，既容易造成混凝土表面漏養(yǎng)，又降低了文明施工形象。

因此，在南洞庭湖大橋索塔施工的過(guò)程中，采用養(yǎng)護(hù)液與水養(yǎng)護(hù)相結(jié)合的方式進(jìn)行。

施工前，對(duì)養(yǎng)護(hù)液進(jìn)行篩選，選取高分子成膜型養(yǎng)護(hù)液，確保其不改變混凝土表面原始色澤、后期不脫落，并具有較高的保水率。

施工時(shí)，在前期拆模后，待混凝土表面初干后，即按要求，噴涂養(yǎng)護(hù)液。待養(yǎng)護(hù)液干燥成膜后，再在表面間隔噴淋水霧進(jìn)行養(yǎng)生；后期，爬模平臺(tái)上移后，則利用養(yǎng)護(hù)液在混凝土表面形成的膜狀結(jié)構(gòu)的封閉性能，利用混凝土內(nèi)部的水分進(jìn)行自養(yǎng)生。

這種水與養(yǎng)護(hù)液相結(jié)合養(yǎng)生方式，有效地提高了索塔混凝土的資料，確保了施工環(huán)境的干凈、整潔。

2.3 液壓爬模的先進(jìn)模板平臺(tái)體系

南洞庭湖大橋索塔采用以維薩模板為核心的液壓自爬模平臺(tái)體系。其由內(nèi)外模板、爬升裝置、移動(dòng)模板支架、模板懸吊系統(tǒng)、外爬架、內(nèi)爬架、固定支架、動(dòng)力裝置及管路系統(tǒng)等組成。

維薩模板由芬蘭進(jìn)口，具有強(qiáng)度高、重量輕、抗磨損性好等特點(diǎn)。該模板在澆筑混凝土?xí)r模板吸收混凝土中的水分（在此過(guò)程中模板不會(huì)變形），在后期混凝土凝固的過(guò)程中釋放出水分，提高了混凝土的整體質(zhì)量水平。

施工過(guò)程中，采用鋼格柵，形成整體封閉式平臺(tái)；在平臺(tái)與塔柱間隙，設(shè)置必要的擋板，防止墜物由空隙掉落，確保安全。見(jiàn)圖3。

圖3 液壓爬模與維薩模板體系圖

3 橫梁施工技術(shù)

南洞庭湖大橋索塔包括上、中、下三道橫梁，均采用支架法塔梁同步分層施工。見(jiàn)表1。

表1 索塔橫梁施工一覽表

3.1 下橫梁施工

下橫梁高6m，寬7.5m，采用矩形空心截面，壁厚1m，下橫梁預(yù)應(yīng)力采用15～19鋼絞線，頂板布置了一層，底板布置了四層，共46束。施工時(shí)，在高度方向均分為兩層進(jìn)行施工，最大澆筑方量達(dá)到717.5m3。該橫梁?jiǎn)未螡仓搅扛?，臨時(shí)荷載大，是施工難度最大的一道橫梁。

下橫梁采用搭設(shè)在承臺(tái)頂面的落地支架作為平臺(tái)進(jìn)行施工，支架下部采用鋼管樁為豎向支撐，其上貝雷梁為橫向主梁，上部鋪設(shè)兩層分配梁，為組合型鋼結(jié)構(gòu)。見(jiàn)圖4。

圖4 下橫梁施工方案圖

為減少支架用量，確保結(jié)構(gòu)安全，在第一層橫梁施工完成形成U槽結(jié)構(gòu)后，張拉部分底板預(yù)應(yīng)力，使已澆筑的部分橫梁結(jié)構(gòu)形成承載力，以承受下橫梁第二層的混凝土施工荷載。通過(guò)分析計(jì)算，確定張拉24束底板預(yù)應(yīng)力束中的12束，每束張拉控制力為設(shè)計(jì)張拉力的60%， 12束共計(jì)：2671.9t。見(jiàn)圖5。

圖5 下橫梁第二層澆筑結(jié)構(gòu)受力分析圖

3.2 中、上橫梁

中、上橫梁高分別為5m、4m，寬7m，采用矩形空心截面，一次澆筑成型，單次最大澆筑方量為180方。

中、上橫梁采用高空牛腿桁架平臺(tái)進(jìn)行施工，桁架主要由2I36b加工而成，通過(guò)預(yù)埋牛腿支撐在塔壁上。

4 鋼錨梁安裝技術(shù)

鋼錨梁系統(tǒng)由鋼錨梁及鋼牛腿組合而成，采用倒裝法進(jìn)行安裝——即以鋼錨梁上錨墊板為精確定位核心，首先初步安裝鋼牛腿，然后將鋼錨梁精度定位、錨固，再將鋼牛腿以鋼錨梁為基準(zhǔn)進(jìn)行匹配的定位。

施工時(shí)，首先在勁性骨架上安裝兩根2I36b吊架，安裝間距為2.4m，預(yù)留出鋼錨梁及鋼牛腿的吊裝間隙；吊裝鋼牛腿到塔柱安裝位置，略低于設(shè)計(jì)標(biāo)高，采用吊架上兩個(gè)5t手拉葫蘆將其吊起，并臨時(shí)固定在兩側(cè)的勁性骨架上；吊裝鋼錨梁到塔柱安裝位置，采用吊架上四個(gè)10t手拉葫蘆將其吊起并精確定位，然后再采用5t手拉葫蘆將牛腿螺栓孔與鋼錨梁螺栓孔對(duì)中，將鋼錨梁及牛腿連接螺栓安裝并扭緊形成整體，完成安裝。見(jiàn)圖6。

圖6 鋼錨梁系統(tǒng)安裝方案圖

5 索塔線型控制技術(shù)

由于索塔中下塔柱為非垂直結(jié)構(gòu)（下塔柱向外傾斜，中塔柱向內(nèi)側(cè)傾斜），且為逐段成型，后施工的節(jié)段必對(duì)已完成的塔柱產(chǎn)生傾覆力矩，造成索塔塔肢的空間變位置及產(chǎn)生施工過(guò)程中的附加應(yīng)力。

因此，為確保索塔的線型及初始應(yīng)力滿足設(shè)計(jì)要求，施工時(shí)，反方向的預(yù)偏及設(shè)置主動(dòng)撐成為施工中的必要措施。

施工過(guò)程中，設(shè)置的索塔節(jié)段最大預(yù)偏量為10mm。由于下塔柱外傾，則在兩塔塔肢間設(shè)置一道拉桿，以抵消其外傾力；中塔柱設(shè)置內(nèi)傾，則設(shè)置三道主動(dòng)橫撐，以抵消其內(nèi)傾力，同時(shí)，對(duì)其施加預(yù)拉、推力，以調(diào)整塔柱施工過(guò)程中的線型和應(yīng)力。見(jiàn)表2。

表2 主動(dòng)撐設(shè)置一覽表

預(yù)偏及設(shè)置主動(dòng)撐均通過(guò)按施工步驟采用倒裝法進(jìn)行分析計(jì)算，通過(guò)測(cè)量觀測(cè)及在下、中塔柱根部埋設(shè)應(yīng)變?cè)?duì)位移及應(yīng)力進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。見(jiàn)圖7。

圖7 主動(dòng)撐設(shè)計(jì)計(jì)算圖

主動(dòng)撐的添加通過(guò)千斤頂予以實(shí)施。中塔柱的主動(dòng)橫撐安裝時(shí)，先將一頭與索塔焊接錨固，另一頭在施加完主動(dòng)力后，將其與索塔固結(jié)。

通過(guò)施工過(guò)程中的監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，塔柱在施工過(guò)程中的位移控制在10mm以內(nèi)，根部拉應(yīng)力控制在0.6MPa以內(nèi)，取得了良好的效果。

6 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上施工技術(shù)，南洞庭（勝天）特大橋兩個(gè)主墩索塔由2016年12月至2018年2月止，歷時(shí)14個(gè)月，高效保質(zhì)的完成了索塔施工任務(wù)。其監(jiān)控指標(biāo)均處于預(yù)測(cè)、可控范圍內(nèi)，索塔線形美觀，外觀平整協(xié)調(diào)無(wú)裂紋，達(dá)到了良好的質(zhì)量效果。