龍?zhí)哆^(guò)江通道南主塔施工關(guān)鍵技術(shù)

劉益鋒

（中交第二航務(wù)工程局有限公司，湖北 武漢 430014）

基于塔柱施工移動(dòng)式工廠的建設(shè)理念，針對(duì)傳統(tǒng)施工設(shè)備存在的問(wèn)題，本文以龍?zhí)哆^(guò)江通道項(xiàng)目為依托，開(kāi)發(fā)了一種具有混凝土自動(dòng)輔助布料、雙層智能養(yǎng)護(hù)、自動(dòng)拆合模、爬升自動(dòng)倒換和全封閉作業(yè)功能的一體化智能筑塔機(jī)，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化、工廠化建造條件，從而提高建造品質(zhì)、提升施工效率、保證施工安全。

1 工程概況

龍?zhí)哆^(guò)江通道跨江主橋采用主跨1560m 單跨吊鋼箱梁懸索橋+100m 簡(jiǎn)支鋼箱梁跨江南長(zhǎng)江大堤，按雙向六車(chē)道高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，設(shè)計(jì)時(shí)速100 公里/小時(shí)。索塔為鋼筋混凝土塔，橫向?yàn)殚T(mén)式框架結(jié)構(gòu)，設(shè)置有上下兩道橫梁，塔身底高程為+8m，頂高程為+245.5m，塔底設(shè)有4.0m 塔座，塔高237.5m。南索塔塔柱順橋方向?qū)挾扔伤數(shù)?0m 直線變化至塔底的12m，順橋方向側(cè)面斜率為1/237.5。橫橋向由塔頂?shù)?m 直線變化至塔底的9m，外側(cè)面斜率為1/37.549，內(nèi)側(cè)面斜率為1/54.913。塔柱采用矩形箱截面，結(jié)合大橋塔柱景觀效果與渦振性能改善，將塔柱四角進(jìn)行倒角截面鈍化，橋塔外側(cè)倒圓角R=1.5m，內(nèi)側(cè)切角尺寸為2m×0.5m。

2 總體施工工藝

塔柱豎向分為42 個(gè)節(jié)段，起步段（1 ～5 節(jié)段，共計(jì)24m）采用翻模法施工，標(biāo)準(zhǔn)段（6 ～42 節(jié)）采用一體化筑塔機(jī)施工，根據(jù)節(jié)段鋼筋重量及塔吊起重情況，1 ～6 節(jié)鋼筋則利用勁性骨架在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安裝，7 ～9 節(jié)段使用鋼筋網(wǎng)片進(jìn)行安裝，作為施工過(guò)渡段，10 ～42 節(jié)塔柱采用鋼筋部品化施工；上下橫梁鋼筋在鋼筋集配中心進(jìn)行加工，運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)散拼安裝；上、下橫梁與塔柱均采用異步法施工，下橫梁采用落地鋼管支架施工，上橫梁采用牛腿托架支撐進(jìn)行施工。

3 塔柱施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1 鋼筋施工

塔柱鋼筋施工時(shí)采用工廠內(nèi)鋼筋網(wǎng)片機(jī)械化綁扎或焊接成型、鋼筋網(wǎng)片吊裝或網(wǎng)片拼裝成鋼筋部品整體吊裝上塔對(duì)接安裝的新工藝，鋼筋節(jié)段安裝高度同塔柱施工節(jié)段劃分相同，分段為6m 進(jìn)行安裝。

3.1.1 鋼筋網(wǎng)片制作

先將C 型鋼筋網(wǎng)片平面展開(kāi)，通過(guò)生產(chǎn)線無(wú)人布料與自動(dòng)焊接，加工制造扇形平面鋼筋網(wǎng)片；再利用相關(guān)設(shè)備及工裝對(duì)網(wǎng)片進(jìn)行彎折。

3.1.2 鋼筋部品安裝

鋼筋網(wǎng)片運(yùn)輸至前場(chǎng)后，通過(guò)履帶吊將網(wǎng)片分片吊入拼裝胎架，在吊裝過(guò)程中需注意吊裝順序，由于塔柱截面主筋外圍分布兩層，內(nèi)側(cè)分布一層，為便于部品拼裝，在吊裝鋼筋網(wǎng)片時(shí)，先安裝內(nèi)側(cè)網(wǎng)片，待對(duì)接成籠后再吊裝外圍兩層鋼筋的內(nèi)層網(wǎng)片，最后吊裝最外層網(wǎng)片，網(wǎng)片對(duì)接完成后穿插拉鉤筋。

主筋對(duì)接采用錐形擠壓鎖緊接頭連接，錐套鎖緊接頭的連接件由2 個(gè)錐套、多個(gè)鎖片和1 個(gè)保持架組成，通過(guò)安裝鎖片并套入錐套對(duì)接上下主筋，再利用特制的液壓鉗和小型超高壓液壓泵站針對(duì)錐套式鋼筋接頭進(jìn)行擠壓作業(yè)，擠壓時(shí)上下兩個(gè)錐套的端面接觸到保持架時(shí)即可停止。

3.2 筑塔機(jī)施工橋塔

3.2.1 筑塔機(jī)設(shè)計(jì)

（1）總體設(shè)計(jì)。一體化智能筑塔機(jī)具有混凝土自動(dòng)輔助布料、雙層智能養(yǎng)護(hù)、自動(dòng)拆合模、爬升自動(dòng)倒換和全封閉作業(yè)功能的一體化智能筑塔機(jī)，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化、工廠化建造條件，從而提高建造品質(zhì)、提升施工效率、保證施工安全。

（2）模板及預(yù)埋系統(tǒng)。筑塔機(jī)模板系統(tǒng)包含內(nèi)、外模板和對(duì)拉體系，主要用于混凝土澆筑。根據(jù)模板和鋼筋部品結(jié)構(gòu)形式，預(yù)埋件系統(tǒng)設(shè)置在圓弧和拐角兩側(cè)，單塔肢共布置8 組，每組包含4 套預(yù)埋件。

（3）爬升裝置。爬升裝置主要包含：錨靴、安全銷(xiāo)、軌道、平衡梁、斜撐、上爬箱、頂升油缸、調(diào)整油缸和下爬箱等，通過(guò)上、下爬箱在軌道上交互滑動(dòng)實(shí)現(xiàn)架體和軌道的自動(dòng)爬升。

（4）內(nèi)、外體架。外架體是筑塔機(jī)操作平臺(tái)和外模的主要支撐結(jié)構(gòu)；外架體設(shè)置8 層操作平臺(tái)，包括全封閉遮護(hù)層、鋼筋操作層、模板操作層、混凝土養(yǎng)護(hù)層和修飾層。內(nèi)架體是布料系統(tǒng)和內(nèi)模的支撐結(jié)構(gòu)，包括布料層、模板操作層、修飾及埋件拆除層、永久爬梯安裝層；頂部安裝一臺(tái)布料機(jī)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)布料。

3.2.2 筑塔機(jī)施工工藝

該橋塔柱底部5 個(gè)節(jié)段采用支架法施工，其余節(jié)段利用筑塔機(jī)進(jìn)行部品化施工。在1 ～5 號(hào)節(jié)段施工過(guò)程中提前埋設(shè)好預(yù)埋件、安裝筑塔機(jī)爬升軌道、拼裝筑塔機(jī)；然后進(jìn)行6 ～48 號(hào)節(jié)段塔柱施工。塔柱施工主要步驟如下：

（1）澆筑前5 節(jié)段混凝土（24m），安裝3#、4#、5#節(jié)段錨靴，在3#節(jié)段上安裝爬升裝置和第一～五層平臺(tái)，在4#節(jié)段上安裝外模系統(tǒng)和第六～八層平臺(tái)，第三～四層平臺(tái)安裝養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)。

（2）爬升外模系統(tǒng)至5#節(jié)段，安裝6#節(jié)段勁性骨架，開(kāi)始綁扎6#節(jié)段鋼筋。然后爬升外模系統(tǒng)至6#節(jié)段，安裝內(nèi)體架系統(tǒng)。完善筑塔機(jī)附屬結(jié)構(gòu)，安裝6#節(jié)段預(yù)埋件，合模澆筑混凝土。

（3）安裝7#號(hào)節(jié)段塔柱部品鋼筋，拆除6#節(jié)段內(nèi)外模板系統(tǒng)并安裝內(nèi)、外架體錨靴，通過(guò)塔吊提升內(nèi)架體至6#節(jié)段，爬升外架體至6#節(jié)段，安裝6#節(jié)段塔柱養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)，澆筑7#號(hào)節(jié)段塔柱混凝土。重復(fù)以上步驟，完成剩余節(jié)段施工。

（4）養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)可確保每天24 小時(shí)不間斷養(yǎng)護(hù)，以確保能保持混凝土表面經(jīng)常處于濕潤(rùn)狀態(tài)為度，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于7d，避免了人為因素導(dǎo)致的養(yǎng)護(hù)不及時(shí)、不徹底，造成塔柱混凝土開(kāi)裂。

3.2.3 筑塔機(jī)主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)

（1）布料和遮護(hù)系統(tǒng)。一體式筑塔機(jī)在頂面設(shè)置布料系統(tǒng)，布料系統(tǒng)設(shè)置于內(nèi)腔支架頂部，采用自動(dòng)布料機(jī)實(shí)現(xiàn)全覆蓋布料，有效提高施工效率。為提高雨季和夏季施工效率，在筑塔機(jī)頂部?jī)?nèi)架體與外架體之間采用伸縮式遮護(hù)篷布，與外架體圍護(hù)系統(tǒng)形成封閉的工廠化作業(yè)環(huán)境。

（2）智能養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)。養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)由封閉圍護(hù)幕布系統(tǒng)和熱霧養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)組成，借用外模系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)雙層養(yǎng)護(hù)。圍護(hù)幕布分塊設(shè)計(jì)，軌道處可拆卸，其他部分通過(guò)U型螺栓與架體連接。熱霧養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)可以自動(dòng)調(diào)節(jié)溫濕度，有效養(yǎng)護(hù)混凝土表面，底部設(shè)置收緊繩和凝露收納器，防止水漬污染已澆混凝土表面，提升高塔建造品質(zhì)。

4 結(jié)語(yǔ)

龍?zhí)哆^(guò)江通道南塔采用鋼筋部品化創(chuàng)新工藝，將變截面塔柱鋼筋結(jié)構(gòu)拆分為鋼筋部品網(wǎng)片加工，通過(guò)鋼筋網(wǎng)片柔性生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)鋼筋部品網(wǎng)片工業(yè)化生產(chǎn)；并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)鋼筋部品拼裝胎架快速整體組裝，提高了塔柱鋼筋部品裝配化、工業(yè)化水平，將塔柱上鋼筋連接施工時(shí)間縮短為1 d，極大提升了鋼筋加工精度和鋼筋施工效率。同時(shí)研發(fā)了多功能一體化智能筑塔機(jī)專(zhuān)用設(shè)備，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新，該設(shè)備集混凝土自動(dòng)輔助布料、雙層智能養(yǎng)護(hù)、自動(dòng)拆合模、爬升自動(dòng)倒換和全封閉作業(yè)功能于一體，提高了施工效率、保障了作業(yè)環(huán)境安全，降低了鋼筋混凝土橋塔施工勞動(dòng)力需求量、人工作業(yè)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)了塔柱施工的智能化和裝配化。