公路斜拉橋項目的索塔施工關(guān)鍵技術(shù)分析

羅元成

摘要 為有效提高斜拉橋索塔施工質(zhì)量，保證斜拉橋整體運營能力和使用安全，文章結(jié)合某橋梁工程索塔施工實踐，針對斜拉橋索塔施工關(guān)鍵技術(shù)進行綜合探究，分析總結(jié)了塔柱、塔座、下橫梁施工技術(shù)要點，提出了科學(xué)有效的索塔施工質(zhì)量控制措施，具體包含下塔柱斜面支架布設(shè)、主動橫撐設(shè)置、液壓自爬模體系施工、混凝土澆筑、鋼錨梁施工等質(zhì)量管控要點，以期能有效提升斜拉橋索塔施工技術(shù)水平，保證橋梁整體施工質(zhì)量。

關(guān)鍵詞 公路橋梁項目；斜拉橋索塔；塔柱施工；爬模施工

中圖分類號 U445.4文獻標(biāo)識碼 A文章編號 2096-8949（2023）12-0096-03

0 引言

近年來，隨著科技的不斷進步，橋梁工程建設(shè)取得突出進展，跨徑越來越大，結(jié)構(gòu)愈加復(fù)雜，對橋梁工程施工技術(shù)提出了更高的要求。斜拉橋具有造型美觀，跨越能力強等優(yōu)點，已成為大跨徑橋梁結(jié)構(gòu)的首選結(jié)構(gòu)形式。索塔作為斜拉橋重要的結(jié)構(gòu)組成部分，其施工質(zhì)量高低直接決定斜拉橋整體承載能力和穩(wěn)定性，加強索塔施工質(zhì)量控制尤為重要。為此，該文結(jié)合實際工程實踐，針對斜拉橋索塔施工技術(shù)展開綜合探究，具有重要的現(xiàn)實意義。

1 工程概況

某斜拉橋工程建設(shè)規(guī)模龐大，Ⅱ標(biāo)段設(shè)計長度1.825 km，主要包括主橋、引橋2部分，索塔采用鉆石型結(jié)構(gòu)，由塔冠、上塔柱、下塔柱、下橫梁、塔座五部分組成，除塔座外，其余部分高程依次為25 m、91.56 m、36.2 m、7 m。

2 塔柱施工關(guān)鍵技術(shù)

2.1 準(zhǔn)備工作

施工準(zhǔn)備工作是保證項目順利開展的重要前提，因此，塔柱施工前，應(yīng)科學(xué)做好各項準(zhǔn)備工作，根據(jù)項目實際情況，合理配置施工機械，以有效提升工程施工效果。主要機械包括：①塔吊2臺，根據(jù)實際情況，合理選擇塔吊類型和型號，科學(xué)確定安裝位置；②施工電梯3臺，實現(xiàn)人、料、工具分類運輸；③地泵、泵管、水管若干，保證塔柱混凝土澆筑的順利進行[1]。

2.2 塔柱施工技術(shù)

塔柱施工前，按照主塔豎向高度合理劃分施工節(jié)段，實施分層澆筑施工。除塔座體系外，塔柱共劃分成27個施工段，根據(jù)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)要求分節(jié)段控制施工質(zhì)量，確保整體施工效果。分節(jié)段施工時，應(yīng)根據(jù)各構(gòu)件具體要求進行施工作業(yè)，確保各環(huán)節(jié)質(zhì)量滿足要求，避免產(chǎn)生質(zhì)量安全隱患[2]。分層澆筑施工中采用爬模施工工藝，其工藝要點如下：

（1）混凝土澆筑完畢待強度達到15 MPa后，后移模板體系，并實施掛座安裝和導(dǎo)軌提升施工，安裝完成后將爬架提升至指定位置。

（2）爬架到達指定位置后，科學(xué)完成骨架拼接、鋼筋綁扎、模板施工、預(yù)埋件安裝等各項工作。

（3）待以上各項工作完成后，前移模板體系，并進行內(nèi)、外模安裝，校驗合格后，實施加固處理，確保牢固和可靠，加固完成后開始混凝土澆筑等后續(xù)工作。

（4）按照上述步驟進行循環(huán)作業(yè)，直至整個節(jié)段混凝土澆筑完成。上塔柱施工與下塔柱大體一致，但因二者之間157.9°偏轉(zhuǎn)角，實際施工時部分工藝存在一定差異，應(yīng)在下橫梁施工完成后，對爬模架體實施落地處理[3]。

（5）以上塔柱為首個施工節(jié)段時，爬模施工工藝與下塔柱相同。上塔柱施工工序較多，主要施工內(nèi)容包括：塔體施工、索管布設(shè)、拉壓桿安裝、鋼錨梁施工等。

（6）鋼錨梁施工應(yīng)嚴(yán)格遵循以下步驟：①鋼錨梁在預(yù)制場加工完成，檢測合格后，方可運至施工現(xiàn)場；②采用吊裝方式輔助完成鋼錨梁拼裝施工，使其形成整體結(jié)構(gòu)；③按照標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段實施施工，強化工期控制，利用塔吊完成鋼錨梁循環(huán)作業(yè)，并同步完成塔柱混凝土澆筑施工[4]。

3 塔座施工關(guān)鍵技術(shù)

塔座作為索塔最基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)，實際施工時，應(yīng)嚴(yán)格控制鋼筋加工及綁扎質(zhì)量，以有效保證鋼筋性能。

（1）鋼筋加工過程中，應(yīng)加強質(zhì)量管控，科學(xué)做好鋼筋調(diào)直、除銹工作，嚴(yán)格按照設(shè)計圖紙進行鋼筋制作。制作完成并檢驗合格后，運至施工場地，待達到施工條件后方可實施綁扎作業(yè)。

（2）該工程塔座模板采用木模板，模板安裝時應(yīng)嚴(yán)格按照審批通過的施工方案進行作業(yè)，科學(xué)布設(shè)支撐體系，確保模板剛度穩(wěn)定性滿足要求。模板施工完成并驗收合格后，隨即進行塔座混凝土澆筑。

（3）混凝土由攪拌站直接供應(yīng)，并采用專用運輸罐車運至現(xiàn)場，利用地泵完成混凝土澆筑。澆筑時采用水平分層方式實施澆筑，分層厚度不得超過30 cm。

（4）混凝土澆筑應(yīng)連續(xù)進行，防止中間出現(xiàn)停頓，以免影響施工質(zhì)量。同時加強振搗工作，確保密實度滿足要求。振搗時嚴(yán)格控制間距，以振搗器作業(yè)半徑的1.5倍為標(biāo)準(zhǔn)，并防止觸碰鋼筋、模板、預(yù)埋件等設(shè)施，以免造成破壞，影響結(jié)構(gòu)性能[5]。

（5）混凝土澆筑完成后，應(yīng)加強溫度監(jiān)測，采取必要的保溫隔熱措施，嚴(yán)格控制內(nèi)外溫差，確保滿足規(guī)范要求，避免產(chǎn)生混凝土裂縫等質(zhì)量問題。

4 下橫梁施工技術(shù)

下橫梁施工時，應(yīng)設(shè)置支架體系，該工程采用鋼管柱支架體系。具體方案如下：

（1）下橫梁施工支撐鋼管規(guī)格為800 mm×10 mm，采用雙排布設(shè)形式，其中每排設(shè)置鋼管柱6根。鋼管柱總長度為35.5～39.6 m，通過組拼而成，其底端立于塔座及承臺之上，并位于塔吊下方，通過拼裝方式完成連接，接長位置采用法蘭連接[6]。支架體系拼裝完成后，應(yīng)實施預(yù)壓試驗，確保承載力滿足要求。

（2）支架預(yù)壓合格后，應(yīng)及時進行下橫梁模板施工。該工程內(nèi)模采用木模結(jié)構(gòu)，底模、側(cè)模采用定型鋼模板。鋼模板材質(zhì)為A3鋼板，厚度為6 mm，通過對拉螺桿實施加固處理，待下橫梁模板加固并檢查合格后，方可實施混凝土澆筑[7]。

（3）下橫梁混凝土澆筑時，應(yīng)分兩次完成。前后兩次澆筑高度均為3.5 m，首次澆筑底板及下1/2腹板高度；第二次澆筑上1/2腹板高度及頂板結(jié)構(gòu)。澆筑采用泵送方式完成，嚴(yán)格按照執(zhí)行分層澆筑方案，分層厚度不得小于50 cm，澆筑過程中應(yīng)加強混凝土振搗，確保密實度滿足要求。

（4）混凝土澆筑完成后，應(yīng)采用毛氈覆蓋，并進行灑水養(yǎng)護，保持表面濕潤，有效降低混凝土內(nèi)外溫差，防止因溫差過大引發(fā)混凝土裂縫。待混凝土強度達到2.5 MPa后，即可進行腹板鑿毛和清理工作，準(zhǔn)備開展后續(xù)施工[8]。

5 索塔施工質(zhì)量控制措施

5.1 下塔柱斜面支架

該橋梁下塔柱設(shè)計高度為10 m，采用封閉多箱室結(jié)構(gòu)，實際施工時應(yīng)分兩次完成，單次施工高度以5 m為宜，其傾斜度為62°。

下塔施工階段，為提高模架體系穩(wěn)定性，保證混凝土施工質(zhì)量，在現(xiàn)場安裝斜面支架系統(tǒng)，以實現(xiàn)對模架體系的加固。該系統(tǒng)由8榀工字型鋼組成，保證型鋼連接牢固，避免產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象。通過受力分析及驗算，每榀型鋼支架包括56B、36B、20B工字鋼，采用焊接方式進行連接。

5.2 主動橫撐

該工程設(shè)置主動橫撐能有效提升結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性，防止產(chǎn)生偏移現(xiàn)象。實際施工時，應(yīng)全面分析塔柱力學(xué)性能，并借助有限元分析模型對相關(guān)指標(biāo)實施優(yōu)化，然后以橫梁、下橫梁為標(biāo)準(zhǔn)安設(shè)橫梁。待橫梁安設(shè)完成后，借助千斤頂提供充分支撐力，避免產(chǎn)生傾斜現(xiàn)象，以有效保障施工質(zhì)量[9]。

5.3 液壓自爬模體系

在該項目施工過程中，塔柱極易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)變形，但中間橫梁受力狀態(tài)保持不變，而塔柱由于高度過高產(chǎn)生傾斜現(xiàn)象，因此索塔上塔柱、中橫梁施工時，應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范要求實施分節(jié)段施工，全面提升施工質(zhì)量。

（1）索塔采取分節(jié)段施工模式，單節(jié)高度以6 m為標(biāo)準(zhǔn)，整體劃分為25個施工段，采用ZPM-100液壓自升式爬模系統(tǒng)進行施工。與翻模、滑模系統(tǒng)相比，該爬模體系較為靈活，能夠滿足分節(jié)段施工的基本要求，并且安裝較為方便，具有較強的標(biāo)準(zhǔn)化水平，能優(yōu)化塔柱及索塔線形，保證施工質(zhì)量、安全與效率。

（2）該爬模體系自上而下由吊平臺、主平臺、上平臺三部分組成，豎向高度超過15 m。模板體系包括內(nèi)模和外模兩部分，按照實際施工需求實施模板制作，保證模板尺寸、形式滿足設(shè)計要求，制作完成后應(yīng)按要求進行安裝，并加固牢固，轉(zhuǎn)角位置設(shè)計為圓弧形，應(yīng)進行定型化制作。

（3）內(nèi)模采用定型鋼模板。爬模施工流程如下：在塔柱結(jié)構(gòu)中預(yù)埋爬錐，安裝掛座、螺栓，確保架體穩(wěn)定和可靠，利用架體支撐施工平臺，完成模板、鋼筋、混凝土等各分項工程施工，具體施工流程如圖1所示。

（4）爬模爬升前，應(yīng)預(yù)先完成上下掛座導(dǎo)軌安裝工作，并確?；?、導(dǎo)軌連接可靠，然后開啟油泵裝置，利用千斤頂實施頂升作業(yè)，使爬模體系勻速、緩慢爬升至指定位置。需特別強調(diào)的是，爬模爬升時應(yīng)嚴(yán)格控制油缸循環(huán)頂升高度，通常不超過30 cm。首節(jié)爬升完成后，后續(xù)爬升嚴(yán)格按照上述流程實施，直至完成所有施工工作[10]。

（5）實際施工時，由于塔柱橫橋向投影面為斜面，因此爬錐預(yù)埋時通常與結(jié)構(gòu)混凝土面保持垂直，但此種預(yù)埋方式容易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)受力不平衡，引發(fā)傾斜事故。為防止上述問題的出現(xiàn)，專業(yè)技術(shù)人員根據(jù)現(xiàn)場實際情況，采取在單個千斤頂油缸處安裝截流閥的方案，對油缸工作速度進行單獨控制，從而實現(xiàn)同步頂升施工。

5.4 混凝土澆筑措施

該工程施工中，鋼筋分布較為密集，混凝土澆筑和振搗難度較大，影響結(jié)構(gòu)強度和穩(wěn)定性?；炷翝仓r應(yīng)嚴(yán)格控制以下幾個方面：

（1）優(yōu)化配合比。配合比是控制混凝土質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)，對混凝土強度和性能具有重要影響，因此，施工中應(yīng)嚴(yán)格控制混凝土配合比，嚴(yán)禁澆筑過程中隨意加水作業(yè)。

（2）控制拌和質(zhì)量。混凝土拌和時，應(yīng)根據(jù)設(shè)計配合比實施拌和，并通過試拌確定拌和速度、時間等相關(guān)指標(biāo)。拌和過程中嚴(yán)格控制拌和時間和拌和速度，以免產(chǎn)生離析現(xiàn)象。

（3）加強坍落度控制?；炷脸鰪S及澆筑時應(yīng)對坍落度實施檢測，確保符合標(biāo)準(zhǔn)要求，保證工程建設(shè)質(zhì)量。

（4）嚴(yán)格質(zhì)量驗收?；炷翝仓r，應(yīng)嚴(yán)格按照施工工藝要求進行澆筑和振搗，以有效確?；炷潦┕べ|(zhì)量。澆筑完成后，應(yīng)及時采用托板、刮桿進行收面，提高成型效果。對于新舊混凝土連接部位，應(yīng)提前實施鑿毛處理，澆筑前灑水濕潤，保證新舊混凝土結(jié)合效果。此外，混凝土施工完畢，并養(yǎng)護合格后，嚴(yán)格按照施工質(zhì)量驗收規(guī)范開展質(zhì)量驗收工作，主要檢測內(nèi)容包括混凝土強度、截面尺寸、外觀質(zhì)量等，主控項目合格率為100%。

5.5 鋼錨梁施工措施

鋼錨梁作為斜拉橋索塔施工的關(guān)鍵組成部分，施工中為有效避免鋼錨梁變形，保證施工質(zhì)量與安全，應(yīng)嚴(yán)格控制以下幾個方面：

（1）該工程鋼錨梁采用整節(jié)段預(yù)制方式進行施工。由于鋼錨梁重量高達7.5 t，因此主塔施工時應(yīng)采用1臺川建C7050和1臺川建C7022塔吊聯(lián)合實施吊裝施工，以確保順利完成鋼錨梁安裝施工。

（2）工程施工時，各塔柱中的所有鋼錨梁均應(yīng)實施試拼裝，避免出現(xiàn)安裝偏差，提高工程施工精度，保證施工質(zhì)量與效率。但實際施工時，應(yīng)科學(xué)掌握拼裝時機，待現(xiàn)場相關(guān)條件成熟后，再運至現(xiàn)場實施拼裝作業(yè)。

（3）嚴(yán)格按照設(shè)計要求進行鋼錨梁安裝，并實時監(jiān)測安裝精度，確保滿足要求，安裝完成并檢驗合格后，方可實施塔柱混凝土澆筑。此外，實際施工時，為降低施工累計偏差，應(yīng)提升鋼錨梁質(zhì)量控制水平，科學(xué)提高安裝精度，確保達到預(yù)期質(zhì)量目標(biāo)。

6 結(jié)語

綜上所述，索塔作為斜拉橋重要的結(jié)構(gòu)組成部分，其施工質(zhì)量高低直接決定斜拉橋整體承載能力和穩(wěn)定性，但由于索塔施工具有較強的系統(tǒng)性，施工工序復(fù)雜，質(zhì)量控制難度較大，加強索塔施工質(zhì)量控制尤為必要。因此，斜拉橋索塔施工時，應(yīng)科學(xué)做好各項施工準(zhǔn)備工作，合理優(yōu)化施工方案，全面掌握施工工藝要點，加強下塔柱斜面支架、主動橫撐、液壓自爬模體系、混凝土澆筑、鋼錨梁施工等各環(huán)節(jié)施工質(zhì)量管控，從而有效提升索塔施工質(zhì)量與安全，保證項目建設(shè)的綜合效益。

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