基于斜拉橋索塔施工技術(shù)要點(diǎn)研究

曾運(yùn)發(fā)

（江西省交通工程集團(tuán)建設(shè)有限公司，江西 南昌 330000）

0 引言

索塔是目前斜拉橋的主要受力結(jié)構(gòu)部件之一，主要的作用是錨固斜拉索，把斜拉索的索力直接傳輸?shù)匠信_(tái)、樁基結(jié)構(gòu)上，從而滿足工程的運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)。勁性骨架既是索塔階段的重要結(jié)構(gòu)部分，也是施工的第一道工序，所以施工質(zhì)量、進(jìn)度對(duì)于整個(gè)索塔結(jié)構(gòu)的施工都會(huì)產(chǎn)生影響。勁性骨架結(jié)構(gòu)施工的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性以及工藝是否科學(xué)，對(duì)于整個(gè)工程的安全、質(zhì)量有著直接影響，所以必須加強(qiáng)斜拉橋索塔施工技術(shù)研究，落實(shí)各項(xiàng)施工方案，以滿足施工標(biāo)準(zhǔn)要求。

1 工程概況

某橋梁設(shè)計(jì)為預(yù)應(yīng)力混凝土雙塔索面斜拉橋的形式，索塔高度為146.85m，橫橋向?qū)挾葹?3.6～52.5m，順橋向?qū)挾葹?.0～9.5m，主梁寬度為39.1m。橋塔采用的是鉆石型，總計(jì)包含4 道橫梁。上塔柱設(shè)定為豎直的2 個(gè)塔肢，中塔柱分為2 個(gè)向外的傾斜塔肢，中塔柱下部組合形成整體結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與尺寸合格。

2 設(shè)計(jì)過程

2.1 節(jié)段劃分

整個(gè)斜拉橋的索塔結(jié)構(gòu)組成比較復(fù)雜，其包含34個(gè)混凝土現(xiàn)澆節(jié)段，每個(gè)部位的高度為4.5m。索塔的勁性骨架設(shè)計(jì)為桁架結(jié)構(gòu)形式，包含19 個(gè)組成部分，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段高度在9.0m 左右。索塔結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，可以根據(jù)需要減小節(jié)段的高度，從而達(dá)到工程的安全性。勁性骨架頂部應(yīng)超出混凝土頂面0.50～1.52m，為后續(xù)現(xiàn)場施工提供基礎(chǔ)。每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段都要按照要求進(jìn)行施工，并通過調(diào)節(jié)桿進(jìn)行頂面施工，以達(dá)到施工標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.2 截面構(gòu)造

勁性骨架的基礎(chǔ)性材料為角鋼，包含立桿與橫桿。結(jié)構(gòu)的尺寸和質(zhì)量合格，形式滿足工程的要求。每一節(jié)的勁性骨架都包含4 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)桁架片，并且將各個(gè)結(jié)構(gòu)連接組合成為整體。勁性骨架標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段的連接采用合理的連接板，尺寸控制為180mm×180mm×15mm。各個(gè)結(jié)構(gòu)部分使用主筋進(jìn)行連接，骨架定位的精度合格，并且使勁性骨架角鋼中心點(diǎn)和索塔混凝土外壁保持203mm 的距離。同時(shí)，還要確保勁性骨架與索塔塔肢的傾斜度達(dá)到統(tǒng)一性，并且根據(jù)現(xiàn)場的需要調(diào)整塔肢的斷面尺寸。

3 索塔施工技術(shù)分析

3.1 塔柱施工技術(shù)

3.1.1 準(zhǔn)備工作

在工程開始前做好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，選擇最佳的施工設(shè)備極為重要。在前期準(zhǔn)備時(shí)，主要的作用是保證塔柱施工符合要求。目前，在塔柱施工中塔吊是主要的設(shè)備，需要布置2 臺(tái)塔柱。此外，塔柱現(xiàn)場施工中電梯也是必不可少的設(shè)備之一，總計(jì)設(shè)置有3 部電梯，主要的作用是運(yùn)輸材料、人員以及工具。同時(shí)，還要加強(qiáng)現(xiàn)場的泵管、水管、輸送管的設(shè)置，給塔柱現(xiàn)場澆筑施工提供基礎(chǔ)[1]。

3.1.2 塔柱施工技術(shù)

塔柱現(xiàn)場施工中根據(jù)主塔垂直高度尺寸進(jìn)行水平分層，從而使?jié)仓F(xiàn)場施工順利進(jìn)行。結(jié)合現(xiàn)場施工工藝要求，將塔座與底層作為調(diào)平層的結(jié)構(gòu)，總計(jì)分為27 個(gè)階段。對(duì)于塔座與調(diào)平層來說，屬于基礎(chǔ)部分，是第一次進(jìn)行澆筑施工的，按照工藝方案確定澆筑高度。根據(jù)設(shè)置的節(jié)段高度尺寸，嚴(yán)格落實(shí)澆筑施工，并且加強(qiáng)現(xiàn)場施工質(zhì)量的監(jiān)督與管理，保證施工效果符合要求。通常來說，現(xiàn)場澆筑施工采用爬架提升系統(tǒng)與掛架系統(tǒng)，確保系統(tǒng)提升達(dá)到要求。在標(biāo)準(zhǔn)爬?，F(xiàn)場施工中分為以下幾個(gè)工序：

第一，混凝土強(qiáng)度超過15MPa。根據(jù)需要做出模板后移調(diào)整，還要做好各個(gè)結(jié)構(gòu)拼裝工作，并爬升爬架。

第二，爬升到規(guī)定部位后，立即組織人員拼裝勁性骨架，再處理鋼筋與模板，做好預(yù)埋處理。

第三，前移模板，設(shè)置外模與內(nèi)模，開始校正處理，從而達(dá)到施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，然后安裝拉桿，進(jìn)行現(xiàn)場澆筑施工并養(yǎng)護(hù)。

第四，將上述3 個(gè)步驟循環(huán)作業(yè)，直到全部施工完成，進(jìn)行后續(xù)施工。

上塔柱在現(xiàn)場施工中雖然參照下塔柱施工要求進(jìn)行，但是也有差異，即上、下塔柱夾角符合要求，這是影響施工效果的關(guān)鍵。對(duì)于塔柱結(jié)構(gòu)施工來說，首節(jié)必須進(jìn)行控制，加強(qiáng)質(zhì)量驗(yàn)收與檢查，每個(gè)結(jié)構(gòu)部分都符合工程的要求，從而滿足施工工藝技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。因?yàn)樯纤Y(jié)構(gòu)組成復(fù)雜性較高，除了確保塔身性能和質(zhì)量達(dá)標(biāo)外，還要確保索道、拉壓桿、鋼錨梁符合工程標(biāo)準(zhǔn)，才能提高塔柱結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和性能。其中，鋼錨梁在現(xiàn)場施工環(huán)節(jié)需要在廠家內(nèi)加工完成，合格后運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場施工；然后在現(xiàn)場起吊作業(yè)，從而形成整體結(jié)構(gòu)；最后標(biāo)準(zhǔn)段的施工周期控制，通過塔吊循環(huán)施工作業(yè)，并且逐步落實(shí)混凝土現(xiàn)場的施工[2]。

3.2 塔座施工關(guān)鍵技術(shù)

塔座是整個(gè)索塔的基礎(chǔ)組成部分，所以施工前應(yīng)該開展現(xiàn)場的鋼筋制作與綁扎作業(yè)，從而達(dá)到施工效果的要求。鋼筋制作環(huán)節(jié)，嚴(yán)格落實(shí)質(zhì)量管控措施，對(duì)鋼筋調(diào)直處理，結(jié)構(gòu)尺寸和性能合格，符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。在檢查確定合格后，將鋼筋部件運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場，并且再次檢測。在綁扎結(jié)束后，及時(shí)進(jìn)行塔座模板施工作業(yè)。施工時(shí)選擇使用木模板開展作業(yè)，并應(yīng)用龍骨支撐，使承載性能、穩(wěn)定性達(dá)到規(guī)范要求。在安裝工作都結(jié)束后，立即組織現(xiàn)場澆筑作業(yè)，一般需要由專業(yè)商戶進(jìn)行混凝土供應(yīng)，同時(shí)還要保證罐車、地泵、泵管符合施工要求，確保澆筑現(xiàn)場施工順利進(jìn)行。在澆筑施工環(huán)節(jié)，選擇使用分層、分段澆筑方式，單層厚度在30cm 左右；每一層澆筑施工完成后，立即振搗作業(yè)，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與性能完全符合標(biāo)準(zhǔn)，密實(shí)度達(dá)標(biāo)。但是也要注意，澆筑施工必須保持連續(xù)性，從而達(dá)到工程的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求。振搗作業(yè)環(huán)節(jié)，振搗器的間距滿足要求，小于振搗器1.5 倍作業(yè)半徑，并且和側(cè)模、下層混凝土插入也要保持足夠的距離，通常要和側(cè)模有10～15cm 的距離，防止造成模板損壞的問題。為了提高振搗效果、提升混凝土結(jié)構(gòu)的整體性，一般插入下一層結(jié)構(gòu)的10～20cm 深度位置上，以滿足施工要求[3]。此外，在施工中要隨時(shí)關(guān)注混凝土溫度，并且落實(shí)保溫保濕的措施，確保施工效果符合要求，整體結(jié)構(gòu)性能不會(huì)受到影響。

3.3 下橫梁施工技術(shù)

下橫梁的現(xiàn)場施工中首先是支架的設(shè)置，目前以鋼管柱支架為主要形式。根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)置的要求，選擇支撐鋼管進(jìn)行施工，總計(jì)布設(shè)兩排，每排要布置6 根支架鋼管。鋼管柱通過多節(jié)拼裝作業(yè)的方法，一般設(shè)計(jì)為35.5～39.6m。在吊裝作業(yè)現(xiàn)場實(shí)施環(huán)節(jié)，將鋼管柱分節(jié)段開展施工，通過法蘭完成拼裝施工。在現(xiàn)場支架工作實(shí)施完成后，及時(shí)展開預(yù)壓施工，防止發(fā)生非彈性變形的情況，保持結(jié)構(gòu)性能和質(zhì)量合格。在以上工作全部完成后，即可開展下橫梁的模板施工作業(yè)。通常應(yīng)用木?；蛘咪撃＿M(jìn)行施工，但是要確保強(qiáng)度、尺寸、穩(wěn)定性符合要求。目前普遍的做法是，底模與側(cè)模應(yīng)用A3 鋼板，厚度尺寸為6mm，對(duì)拉螺桿、拉桿進(jìn)行控制；內(nèi)模與之相對(duì)應(yīng)，也需要固定處理。模板制作完成后，經(jīng)過檢驗(yàn)各個(gè)方面合格，即可進(jìn)行澆筑施工。下橫梁應(yīng)用2 次澆筑方式，按照3.5m 的厚度進(jìn)行澆筑施工，從而確保結(jié)構(gòu)的性能符合要求。當(dāng)前，澆筑施工時(shí)應(yīng)用最為廣泛的是泵管輸送混凝土的方式，選用分層澆筑的作業(yè)方式，單層厚度在50cm 左右，在每一層澆筑后，及時(shí)插入振搗棒進(jìn)行振搗處理，以達(dá)到結(jié)構(gòu)密實(shí)度的標(biāo)準(zhǔn)。下橫梁結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度超過2.5MPa，對(duì)結(jié)構(gòu)表面實(shí)施鑿毛施工，并沖洗雜物，表面達(dá)到清潔度的要求，平整性合格，從而提高連接效果。在澆筑工作全部實(shí)施后，立即組織人員養(yǎng)護(hù)，表面覆蓋一層草簾、麻袋，并噴水達(dá)到濕潤的效果。同時(shí)，現(xiàn)場要設(shè)置保暖設(shè)施，防止結(jié)構(gòu)發(fā)生收縮裂縫的問題，從而達(dá)到結(jié)構(gòu)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[4]。

4 索塔施工質(zhì)量控制措施

其一，下塔柱斜面支架。此次橋梁項(xiàng)目中下塔柱結(jié)構(gòu)高度為10m，采用的是閉合多箱式結(jié)構(gòu)形式，采取兩次澆筑的方法，單次高度為5m。為了使模板安全、質(zhì)量合格，根據(jù)工程的設(shè)計(jì)方案和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)完成現(xiàn)場的支撐處理，達(dá)到穩(wěn)定、牢固的效果，且要在單側(cè)斜面支架布設(shè)8 榀型鋼支架結(jié)構(gòu)，從而預(yù)防失穩(wěn)的問題。經(jīng)過計(jì)算分析，確保結(jié)構(gòu)雙面焊接質(zhì)量合格。

其二，主動(dòng)橫撐。此次工程在施工中應(yīng)用的是主動(dòng)橫撐消除塔柱存在的傾斜作用力，從而預(yù)防出現(xiàn)偏移造成的外觀變形。經(jīng)過塔柱受力與位移建模計(jì)算分析，分別需要在下橫梁與中間橫梁布置橫撐，每一道橫撐通常包含2 根鋼管。橫管安裝工作結(jié)束后，應(yīng)用千斤頂提供頂升力，以確保內(nèi)傾位移符合要求，線形符合控制標(biāo)準(zhǔn)。

其三，液壓自爬模體系。根據(jù)工程的施工需要，中橫梁結(jié)構(gòu)尺寸符合要求，并且塔柱的高度符合設(shè)計(jì)方案標(biāo)準(zhǔn)，且存在一定傾斜度，所以索塔的中、上通過分節(jié)段的方式施工。每個(gè)階段為6m，總計(jì)有25 個(gè)節(jié)段，應(yīng)用專業(yè)性的自爬模系統(tǒng)開展施工。與翻模、滑模的環(huán)節(jié)對(duì)比分析，該爬模方式的應(yīng)用可以保證索塔的質(zhì)量合格，符合分段施工效果的要求，并且總體性能完全達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求；標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)順暢，既能促進(jìn)塔柱外觀質(zhì)量性能的提升，還能預(yù)防發(fā)生變形的問題。根據(jù)現(xiàn)場施工需要，結(jié)合爬模施工工藝方案的要求，該系統(tǒng)包含15m 垂直高度操作臺(tái)，由吊平臺(tái)、主平臺(tái)、上平臺(tái)等結(jié)構(gòu)組成。在模板的施工中轉(zhuǎn)角圓弧模板應(yīng)用定制鋼模板，尺寸符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)；內(nèi)模板的尺寸要求較高，全部為定制鋼模板，且進(jìn)行檢驗(yàn)質(zhì)量合格。爬模施工中需要在塔柱的混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)預(yù)先埋設(shè)爬錐，設(shè)置掛座與螺栓，確保架體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。施工人員操控作業(yè)平臺(tái)，利用平移平臺(tái)進(jìn)行模板的移動(dòng)與拆除，為現(xiàn)場施工提供基礎(chǔ)和標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)施工工藝開展綁扎、安裝與澆筑，形成整體結(jié)構(gòu)。爬升作業(yè)的環(huán)節(jié)，兩側(cè)掛座件要安裝導(dǎo)軌滑移結(jié)構(gòu)，并且通過滑輪完成操作，導(dǎo)軌運(yùn)行狀態(tài)良好。通過油泵進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，千斤頂提供動(dòng)力支持，滑移效果合格。通常來說，油缸每次滑移高度30cm 左右，循環(huán)作業(yè)達(dá)到規(guī)定施工部位[5]。在具體的施工中，由于塔柱橫橋投影設(shè)計(jì)為斜面，且結(jié)構(gòu)分布均勻性很差，導(dǎo)致難以達(dá)到工程的實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)要求。為了預(yù)防出現(xiàn)不同步的問題，現(xiàn)場落實(shí)監(jiān)督管控措施，每個(gè)環(huán)節(jié)都要加強(qiáng)控制，使升降速度在合理的范圍內(nèi)，滿足在現(xiàn)場同步作業(yè)的要求。

其四，混凝土澆筑措施。在現(xiàn)場施工中索塔內(nèi)部分布著大量的鋼筋，振搗施工難度較大，容易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)密實(shí)度不足的情況，所以影響外觀質(zhì)量。為了提升振搗施工效果，使結(jié)構(gòu)的性能完全達(dá)到要求，技術(shù)人員應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場需要，選擇應(yīng)用具備伸縮功能的振搗裝置。索塔塔柱在現(xiàn)場澆筑完成后，振搗塔柱結(jié)構(gòu)內(nèi)性能合格后，才能繼續(xù)開展后續(xù)作業(yè)，并做好振搗環(huán)節(jié)控制，提高工程的質(zhì)量水平。最后對(duì)振搗結(jié)構(gòu)進(jìn)行控制，單個(gè)塔柱的高度應(yīng)逐一縮小，使每個(gè)階段都能達(dá)到工程標(biāo)準(zhǔn)，質(zhì)量性能達(dá)標(biāo)。

其五，鋼錨梁施工措施。綜合分析此次橋梁項(xiàng)目的特點(diǎn)，在上塔柱現(xiàn)場施工作業(yè)中為了避免鋼錨梁對(duì)接變形而產(chǎn)生嚴(yán)重的誤差，引發(fā)設(shè)計(jì)變更，該項(xiàng)目不會(huì)再應(yīng)用鋼錨梁對(duì)接螺栓的作業(yè)方式，而是通過在工廠內(nèi)完成加工制作，檢驗(yàn)合格后再運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場開展施工。因?yàn)殇撳^梁結(jié)構(gòu)吊裝自重在7.5t 左右，所以按照現(xiàn)場要求選擇使用C7050 塔式起重機(jī)，其最大吊重16t，吊裝半徑為50m 左右，同時(shí)還配置一臺(tái)C7022 塔式起重機(jī)，最大吊重16t，吊裝半徑為60m，安裝到索塔兩側(cè)保障施工。制造廠內(nèi)進(jìn)行加工制造后，各個(gè)部位進(jìn)行預(yù)拼裝作業(yè)，保證結(jié)構(gòu)尺寸合格，相互配合精度緊密，為后續(xù)現(xiàn)場安裝施工提供幫助。在具體的施工環(huán)節(jié)，先將鋼錨梁提升到規(guī)定的位置，確保定位符合要求，再進(jìn)行現(xiàn)場澆筑施工，從而預(yù)防兩側(cè)出現(xiàn)高程不一致的現(xiàn)象而影響施工的效果。同時(shí)，制作鋼管支架作為第二個(gè)鋼錨梁的定位基礎(chǔ)，確定最后一個(gè)鋼錨梁定位，防止出現(xiàn)多次累計(jì)誤差過大的情況，以提升鋼錨梁施工的質(zhì)量水平、加快施工速度，達(dá)到施工工期的要求。

5 結(jié)語

在斜拉橋索塔技術(shù)工程項(xiàng)目開展階段，提高該技術(shù)的應(yīng)用水平對(duì)確保橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性以及安全性有著重要的幫助。本文對(duì)斜拉橋索塔技術(shù)的工藝流程以及技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行了探討，未來還需要加強(qiáng)對(duì)斜拉橋索塔技術(shù)的研究，要通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)方案，以及應(yīng)用現(xiàn)代化信息技術(shù)來提高斜拉橋索塔技術(shù)的整體施工效果，如此才能為橋梁工程的建設(shè)奠定基礎(chǔ)。