大跨度斜拉橋A形索塔施工關(guān)鍵技術(shù)研究

摘要 A形索塔施工技術(shù)的復(fù)雜性和精確度要求極高，涉及多個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，文章就塔柱、橫梁、液壓爬模及主動橫撐的關(guān)鍵施工技術(shù)展開研究，通過實(shí)際施工案例分析索塔的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與施工難點(diǎn)，探討了高效、安全的施工方法和工藝。文章涵蓋了索塔施工過程中的塔柱施工、腳手架搭設(shè)、橫梁施工、混凝土澆筑、液壓爬模及主動橫撐等多個(gè)環(huán)節(jié)，可對類似工程具有一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞 大跨度斜拉橋；A形索塔；施工技術(shù)

中圖分類號 U445.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）18-0126-03

0 引言

隨著交通建設(shè)的快速發(fā)展，大跨度斜拉橋作為一種重要的橋梁形式，其施工技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展顯得尤為重要。其中A形索塔作為斜拉橋的關(guān)鍵承重結(jié)構(gòu)，其施工技術(shù)直接影響到橋梁的安全和穩(wěn)定。對大跨度斜拉橋A形索塔施工關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行深入研究，有助于提升施工質(zhì)量和效率，為類似橋梁的建設(shè)提供有益的參考。

1 工程概況

當(dāng)枝松DZSTJ-3項(xiàng)目位于湖北省宜昌市枝江市境內(nèi)，起于仙女鎮(zhèn)，止于馬家店街道，起點(diǎn)樁號K43+921，止點(diǎn)樁號K50+835，全長6.914 km。

5#主塔采用A形橋塔，塔柱順直到底，下塔柱不內(nèi)收，北主塔塔高241 m，塔底高程44.88 m，塔頂高程285.88 m，全塔包括上塔柱、中塔柱、下塔柱、中下塔柱連接段、上中塔柱連接段、下橫梁、中橫梁、上橫梁及塔冠。

北主塔下塔柱高24.5 m、中塔柱高112 m、上塔柱高98 m、塔冠高6.5 m，下橫梁設(shè)置在中下塔柱連接段，中橫梁設(shè)置在上中塔柱連接段，上橫梁設(shè)置在上塔柱段。

2 A形索塔塔柱關(guān)鍵技術(shù)施工

2.1 下塔柱施工

施工前搭設(shè)滿堂腳手架，腳手架繞下塔柱兩個(gè)塔肢各一圈形成閉合結(jié)構(gòu)，并在其頂部設(shè)置安全防護(hù)欄桿，其平面尺寸為18.9 m×14.4 m（順橋向×橫橋向），高度為9.35 m，在塔座頂面腳手架外側(cè)設(shè)置安全爬梯，分別走向兩塔柱施工平臺，便于施工作業(yè)人員上下通行，同時(shí)左右幅安全爬梯與腳手架平臺橫向連接進(jìn)一步保證其穩(wěn)定性，腳手架搭設(shè)時(shí)留出翻模施工所需空間，腳手架設(shè)計(jì)圖如圖1所示。

為方便施工，在塔腔內(nèi)需搭設(shè)腳手架施工平臺，下塔柱內(nèi)膜支架而bTcGp0lapZ10E73oexdtQA==搭設(shè)采用60型盤扣支架，盤扣支架間距布置為1.2 m×1.2 m，步距采用Dum4QTosyRnyGkHBkvUBSQ==1.5 m，部分位置采用其他布置形式進(jìn)行調(diào)整。

2.1.1 鋼筋施工

索塔勁性骨架的主要作用是支撐鋼筋、臨時(shí)調(diào)整、固定模板和用于測量觀測，勁性骨架單元體采用型鋼，在鋼結(jié)構(gòu)加工場分節(jié)段分區(qū)域制作，再由平板車運(yùn)輸至現(xiàn)場，用塔吊吊裝組拼。安裝勁性骨架時(shí)先臨時(shí)固定，測量控制待精度滿足要求后將勁性骨架焊接固定，相鄰骨架間用連接角鋼作水平撐和斜撐焊成整體。

下塔柱鋼筋較為密集，主筋采用HRB500的φ50 mm鋼筋，其環(huán)向間距為18 cm，靠外側(cè)輪廓均布置為雙排，按豎向主筋、環(huán)向水平筋、內(nèi)外層主筋間的水平構(gòu)造筋、閉合型箍筋、倒角筋的順序進(jìn)行安裝。

2.1.2 模板施工

下塔柱外側(cè)模板采用液壓爬模外模，通過截面變化規(guī)律裁剪成合適的尺寸，便于后期爬模體系的快速形成；內(nèi)側(cè)模板采用既有大塊鋼模進(jìn)行改制，并在部分位置通過木模板進(jìn)行調(diào)整；內(nèi)外側(cè)模板采用對拉方式，通過D25對拉螺栓進(jìn)行連接，縱向最大間距為1 200 mm，橫向最大間距為1 300 mm，模板對拉示意圖如圖2所示。

2.2 中上塔柱施工

2.2.1 中塔柱施工

中塔柱共20節(jié)（7#～26#節(jié)段），標(biāo)高自58.38 m～172.38 m，高差114 m。中塔柱采用上下游雙肢塔柱液壓爬模同步施工，利用塔吊進(jìn)行爬模內(nèi)部鋼筋施工，利用拖泵進(jìn)行混凝土施工，混凝土內(nèi)、外側(cè)面以帶模養(yǎng)護(hù)為主。

夏季高溫季節(jié)施工時(shí)，應(yīng)從澆筑開始即對內(nèi)、外橫側(cè)面噴水降溫，避免混凝土入模后在陽光暴曬下急劇升溫，前3 d側(cè)面以帶模養(yǎng)護(hù)為主，頂面覆蓋土工布灑水養(yǎng)護(hù)。由于索塔高空施工取水困難，且一旦爬模爬升后，難以采用噴水方式對混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，故在模板拆除后，立即對基礎(chǔ)外露面全表面均勻涂抹養(yǎng)護(hù)劑以進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。混凝土養(yǎng)護(hù)劑是一種涂膜材料，噴灑在混凝土表面后固化，形成一層致密的薄膜，使混凝土表面與空氣隔絕，大幅度降低水分從混凝土表面蒸發(fā)損失，從而利用混凝土中自身的水分最大限度地完成水化作用，達(dá)到養(yǎng)護(hù)的目的。采用背式噴霧器進(jìn)行均勻噴涂，用量控制在0.10～0.15 kg/m2。養(yǎng)護(hù)劑采用噴涂工藝施工，若實(shí)際施工中達(dá)不到預(yù)期效果，按兩次噴涂工藝進(jìn)行第二次噴涂，噴涂間隔時(shí)間4 h。

冬期低溫季節(jié)施工時(shí)，不能直接灑水養(yǎng)生。通過液壓爬模智能養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行蒸汽養(yǎng)生，同時(shí)在混凝土頂面覆蓋土工布使其表面得以保溫。

2.2.2 塔柱內(nèi)膜施工平臺

中上塔柱施工采用液壓爬模內(nèi)模平臺，內(nèi)模面板采用21 mm厚優(yōu)質(zhì)國產(chǎn)板，豎背楞為H20木工字梁，橫背楞為雙14槽鋼，對拉桿采用D20高強(qiáng)螺桿，布置間距不超過1.2 m，折角位置采用定制鋼角模。

內(nèi)爬架共有兩層工作平臺，用于內(nèi)模板安裝、調(diào)整、拆除，預(yù)埋件的安裝以及修飾已澆混凝土節(jié)段，內(nèi)模平臺由鋼結(jié)構(gòu)制作的可以收縮平臺橫梁，在此平臺上設(shè)置兩層模板操作平臺及頂部吊模桁架配合內(nèi)模板施工，模板使用頂部吊模桁架吊裝，該平臺系統(tǒng)周轉(zhuǎn)通過塔吊提升。

2.2.3 上塔柱施工

5#主塔斜拉索索力較大，在上塔柱錨固區(qū)設(shè)環(huán)向預(yù)應(yīng)力鋼束，以確保橋塔錨固區(qū)能有效抵抗斜拉索水平分力，同時(shí)保證錨固區(qū)混凝土的抗裂性能。橋塔錨固區(qū)環(huán)向預(yù)應(yīng)力鋼束較長，曲率半徑較小，采用12φs15.2鋼絞線，公稱抗拉強(qiáng)度1 860 MPa，錨下控制張拉力2 346.3 kN。

除了常規(guī)的定位鋼筋，在預(yù)應(yīng)力鋼束圓弧區(qū)每隔10 cm增設(shè)１道防劈裂鋼筋，以增加混凝土抗裂性能，同時(shí)起到預(yù)應(yīng)力鋼束精確定位的作用。為減少預(yù)應(yīng)力施工槽口與橋塔結(jié)構(gòu)鋼筋的沖突，環(huán)向預(yù)應(yīng)力鋼束施工采用深埋錨工藝，施工時(shí)在預(yù)應(yīng)力鋼束前端安裝子彈頭，分批進(jìn)行人工穿束。錨固區(qū)環(huán)向預(yù)應(yīng)力鋼束分Ｕ形鋼束及內(nèi)側(cè)順橋向直預(yù)應(yīng)力鋼束，張拉時(shí)先張拉Ｕ形預(yù)應(yīng)力鋼束，后張拉直預(yù)應(yīng)力鋼束，各預(yù)應(yīng)力鋼束均采用兩端對稱張拉。

3 A形索塔橫梁關(guān)鍵技術(shù)施工

3.1 下橫梁施工

下橫梁支架采用鋼管支架+貝雷梁的結(jié)構(gòu)形式：由下至上依次為φ820×16 m鋼管支架及牛腿、660×660卸落塊、雙拼HN700縱向分配梁、3 m×6 m桁架主梁、I25b縱向分配梁、I12.6橫向分配梁、10 mm鋼板。第二次澆筑的頂板內(nèi)支撐采用鋼管腳手架在箱內(nèi)滿堂布置，立桿間距采用90 cm×90 cm，立桿頂面、底面分別設(shè)置可調(diào)頂托和底托，頂托上鋪設(shè)縱、橫向支承木方，橫向木方間距30 cm，木方上鋪設(shè)15 mm竹膠板作為頂板底模[1]。下橫梁外側(cè)及內(nèi)側(cè)模板采用大塊鋼模板，頂板底模采用15 mm竹膠板，采用滿堂式鋼管腳手支架和型鋼分配梁，按圖紙?jiān)跈M隔板預(yù)留人洞，以利鋼管和內(nèi)側(cè)鋼模拆除，下橫梁施工時(shí)應(yīng)注意梁段縱向主筋的預(yù)留。

下橫梁位置設(shè)置鋼梁豎向支撐墊石（平面尺寸為1.8 m×1.8 m），此處墊石在上橫梁第二層混凝土澆筑完后施工，待下橫梁第二層混凝土澆筑達(dá)到強(qiáng)度后，及時(shí)對下橫梁墊石處混凝土進(jìn)行鑿毛，綁扎鋼筋并澆筑混凝土，下橫梁上的墊石包括豎向支座墊石、阻尼器墊石、臨時(shí)支座承壓墊石等。

下橫梁按A類預(yù)應(yīng)力構(gòu)件設(shè)計(jì)，預(yù)應(yīng)力鋼束布置在腹板范圍內(nèi)，采用22As15.2鋼絞線，鋼絞線標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度fpk=1 860 MPa，錨下控制張拉應(yīng)力為0.75fpk，預(yù)應(yīng)力錨固于塔柱外側(cè)，預(yù)應(yīng)力管道采用金屬波紋管、真空壓漿工藝。

張拉順序按設(shè)計(jì)圖要求進(jìn)行，先長束，后短束，上下依次對稱進(jìn)行。預(yù)應(yīng)力采用雙控措施，預(yù)應(yīng)力值以油表讀數(shù)為主，以預(yù)應(yīng)力束伸長值進(jìn)行校核，預(yù)應(yīng)力張拉過程中，要保持兩端的伸長量基本一致，按張拉噸位和伸長值進(jìn)行雙控。

3.2 中橫梁施工

中橫梁采用單箱單室矩形截面，高7.0 m，頂寬9.0 m，腹板厚1.5 m，頂?shù)装搴?.0 m。

中橫梁與塔柱異步施工，采用支架法施工，在塔柱埋設(shè)預(yù)埋件，搭設(shè)承重支架進(jìn)行施工，其支架結(jié)構(gòu)形式由下至上依次為牛腿預(yù)埋件、斜腿型鋼桁架、660 mm×660 mm卸落塊、3I56b橫向分配梁、I36b縱向分配梁、I12.6橫向分配梁、10 mm鋼板。第二次澆筑的頂板內(nèi)支撐采用鋼管腳手架在箱內(nèi)滿堂布置，立桿間距采用120 cm×120 cm，立桿頂面、底面分別設(shè)置可調(diào)頂托和底托，頂托上鋪設(shè)縱、橫向支承木方，橫向木方間距30 cm，木方上鋪設(shè)15 mm竹膠板作為頂板底模。

在中塔柱施工過程中，開始同步搭設(shè)中橫梁支架系統(tǒng)，待上塔柱第22節(jié)段與第4道主動橫撐施工結(jié)束后完善整個(gè)支架平臺，液壓爬模爬升至第29節(jié)段后進(jìn)行綁扎鋼筋、波紋管安裝、鋼筋預(yù)埋以及模板安裝，最后進(jìn)行混凝土澆筑及預(yù)應(yīng)力施工。

3.3 上橫梁施工

上橫梁含裝飾板全高22.5 m，采用上下布置的單箱雙室截面，橫梁腹板厚0.8 m，頂板、中隔板及底板厚1.0 m，上箱室高7.0 m，下箱室高8.0 m。施工采用牛腿+貝雷梁的支架形式，因上橫梁收縮徐變相對較小，第一層與第二層施工時(shí)與塔柱不設(shè)置后澆帶。

在上塔柱施工過程中，開始同步搭設(shè)上橫梁牛腿支架，待上塔柱第37節(jié)段施工完畢后安裝牛腿，完善整個(gè)支架平臺，再綁扎鋼筋、波紋管安裝、鋼筋預(yù)埋以及模板安裝，最后進(jìn)行混凝土澆筑及預(yù)應(yīng)力施工。

上橫梁第一層施工采用牛腿+貝雷梁的支架結(jié)構(gòu)形式：由下至上依次為2I56b牛腿、660 mm×660 mm卸落塊、3I56b縱向分配梁、3 m×6 m桁架主梁、I25b縱向分配梁、I12.6橫向分配梁、15 mm竹膠板。外側(cè)裝飾塊施工與第一層施工共用牛腿支架、卸落塊及3I56b縱向分配梁，并在其上設(shè)置異型鋼桁架，再鋪設(shè)分配梁及底模板。

上橫梁盤扣支架立桿間距采用90 cm×90 cm（橫橋向×縱橋向），兩側(cè)后澆帶立桿間距采用60 cm×90 cm（橫橋向×縱橋向），步距均為120 cm。盤扣支架頂托上方I12.6按縱橋向布置（間距90 cm），同時(shí)橫向采用10 cm木方（間距25 cm），并鋪設(shè)15 cm竹膠板，立桿底部支立在底托上，底托安置在下橫梁底板混凝土上。

4 主動橫撐施工

根據(jù)塔柱的斜率，在兩塔之間設(shè)置一定數(shù)量的水平橫向支撐來減少水平分力的影響，從而減小中塔柱根部外側(cè)應(yīng)力，將設(shè)計(jì)附加應(yīng)力控制在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi)。主動橫撐一般采用橫向鋼管結(jié)構(gòu)，橫撐分段與塔柱臨時(shí)固結(jié)在一起形成框架，以增強(qiáng)塔柱在施工過程中的穩(wěn)定性和安全性。

由于兩塔柱相對內(nèi)傾，為避免因施工荷載和塔柱自重引起過大的橫向水平位移，需隨著塔柱施工平均每隔四個(gè)節(jié)段（約24 m）設(shè)一道水平橫撐與塔柱連接，對塔柱施加一定的主動水平推力。塔柱施工過程中在內(nèi)側(cè)共設(shè)置7組橫撐，主動橫撐由φ1 220×14 mm、φ1 020×14 mm及φ820×14 mm三種類型鋼管制作，因按設(shè)計(jì)要求第一道主動橫撐需要施加1 000 t的主動力，故第一道采用4根鋼管組合成空間支撐體系，其余每組兩根，橫橋向?qū)ΨQ布置，中心間距8.67～11.53 m[2]。兩端擱置在支撐牛腿上，橫撐一端設(shè)置千斤頂，另一端直接作用于塔柱上，每根橫撐鋼管配2臺千斤頂，千斤頂對稱于鋼管中心線放置，同步頂推至設(shè)計(jì)噸位，以達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

第1～5道主動橫撐均采用2臺塔吊抬吊，第6～7道橫撐可采用1臺塔吊加人字形吊點(diǎn)吊裝。因最重的第一道橫撐單根自重約20 t，故先分別使用塔吊吊起單根主管，后利用施工平臺對主動橫撐平聯(lián)進(jìn)行連接，其采用螺栓連接，可加快安裝及拆除速度，且塔吊起吊能力完全滿足要求。通過調(diào)整2個(gè)吊點(diǎn)的相對高差，使橫撐框架進(jìn)入至兩塔之間，下降吊點(diǎn)，通過作業(yè)工人上至預(yù)焊的托架工作平臺上用拉繩調(diào)整吊件的空中姿態(tài)，使其對位讓豎向支撐框立桿從水平橫撐中插入，主撐管臨時(shí)支承于豎向支撐框及兩側(cè)托架支撐架上。而用千斤頂、手拉葫蘆精調(diào)其位置，確保安裝軸線偏差不大于20 mm，水平度偏差不大于20 mm，然后將支撐管與托架上支撐框點(diǎn)焊定位，解除塔吊吊點(diǎn)。

5 結(jié)論

A形索塔塔柱及橫梁的施工技術(shù)是斜拉橋建設(shè)中的核心技術(shù)之一，其施工質(zhì)量直接影響到橋梁的整體穩(wěn)定和承載能力。在施工過程中，嚴(yán)格控制每個(gè)環(huán)節(jié)的施工質(zhì)量，使塔柱和橫梁的幾何尺寸、位置精度和混凝土質(zhì)量等符合設(shè)計(jì)要求。塔柱和橫梁的施工，需要采用先進(jìn)的施工技術(shù)和方法，針對A形索塔塔柱及橫梁的特點(diǎn)，還需要進(jìn)行針對性的施工措施，例如針對塔柱的高空作業(yè)和橫梁的跨度大等特點(diǎn)，需要采取相應(yīng)的安全防護(hù)措施和施工技術(shù)，確保施工過程的順利進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)

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