特大橋橋塔施工重難點(diǎn)及應(yīng)對(duì)措施

摘" 要：該文以某特大跨河大橋主橋橋塔施工為例，從施工重點(diǎn)難點(diǎn)及安全角度，對(duì)主塔采用封閉液壓爬模、上下橫梁采用支架法和托架法施工、塔柱采用階段澆筑等，其施工工藝復(fù)雜、克服重難點(diǎn)影響較多、覆蓋全面，通過(guò)對(duì)主塔施工關(guān)鍵技術(shù)的總結(jié)和闡述，詳細(xì)介紹主塔施工的具體工藝及流程。該文旨在為類似工程施工的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參考。

關(guān)鍵詞：橋梁工程；主塔；液壓爬模；關(guān)鍵技術(shù)；施工工藝

中圖分類號(hào)：U445.4" " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " " " " 文章編號(hào)：2095-2945（2024）25-0157-04

Abstract： Taking the construction of the main bridge tower of an extra-large river-crossing bridge as an example， this paper adopts closed hydraulic climbing form for the main tower， support method and bracket method for upper and lower crossbeams， stage pouring of tower column and so on from the point of view of key difficulties and safety in construction. Its construction technology is complex， overcoming many important and difficult influences and comprehensive coverage. Through the summary and exposition of the key technologies of the main tower construction， the concrete technology and process of the main tower construction are introduced in detail. The purpose of this paper is to provide reference for the optimal design of similar projects.

Keywords： bridge engineering; main tower; hydraulic climbing form; key technology; construction technology

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國(guó)交通網(wǎng)絡(luò)建設(shè)也得到空前的發(fā)展。然而，我國(guó)地大物博，地理環(huán)境和地形條件較為復(fù)雜，道路施工往往要跨越河流、穿越既定線路、橫跨山脈等，橋梁施工的作用愈發(fā)突出，尤其是特大橋、大跨度橋梁的施工成為當(dāng)前線路施工中的重要環(huán)節(jié)[1-2]。而作為大跨度橋梁的重要受力構(gòu)件，橋塔施工可以有效分擔(dān)斜拉橋主纜所承受的豎向荷載，減輕橋梁的負(fù)荷，而橋塔施工控制中主塔應(yīng)力計(jì)算及橋塔偏位控制最為關(guān)鍵，對(duì)橋梁的成橋狀態(tài)造成直接影響[2-4]。為此，開(kāi)展大跨度橋梁橋塔施工控制關(guān)鍵技術(shù)研究，具有重要意義。

1" 工程概況

本文以某特大橋施工為例，該大橋全長(zhǎng)2 190 m，孔跨布置為41～32 m雙線簡(jiǎn)支梁+2～24 m雙線簡(jiǎn)支梁+1×（80+80+310+80+80） m鋼混組合梁斜拉橋+1～（80+80）m T構(gòu)，設(shè)計(jì)為高速鐵路大橋。橋址北岸為天然陡坎，高差達(dá)8 m，南岸較為平坦，為河漫灘。橋址河段較順直，河道寬約600 m，現(xiàn)狀主河槽寬約260 m，河道縱比降約為0.7‰。該河段為砂土質(zhì)河床，水流較急，河床較為穩(wěn)定，枯水位時(shí)水深1.5～3.0 m。航道等級(jí)為預(yù)留IV級(jí)。

44#墩主塔總高度為114.5 m，45#墩主塔總高度為118 m。主塔單側(cè)對(duì)稱布置14對(duì)7 mm帶環(huán)氧涂層的平行鋼絲斜拉索。橋塔為花瓶型，下塔柱外傾、中塔柱內(nèi)收、上塔柱為垂直結(jié)構(gòu)。橋塔由塔座，下、中、上塔柱及下、上橫梁組成。下、上橫梁為預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，塔座，下、中、上塔柱為鋼筋混凝土構(gòu)件。下橫梁、下塔柱采用單箱雙室截面，其他構(gòu)件采用單箱單室截面。44#、45#塔座頂面以上塔高分別為111.5、115 m，橋面以上塔高89.45 m，中、上塔柱分別長(zhǎng)55、 42.2 m，下塔柱44#、45#分別為14.3、17.8 m。上塔柱橫向中心距為14.0 m（18.2 m），至下橫梁軸線交點(diǎn)處外擴(kuò)至22.4 m（26.612 m）。上塔柱頂端設(shè)計(jì)為向內(nèi)的楔形造型，塔柱外側(cè)設(shè)置大尺度倒角，上橫梁頂、底面為弧形，下橫梁為直線加圓倒角。44#、45#塔在迎水面設(shè)破冰棱，高度分別為6.15、9.65 m。塔座采用C50混凝土，破冰棱采用C55混凝土，橋塔采用C55混凝土。

2" 工程重難點(diǎn)分析

該工程受到自身施工條件、周邊環(huán)境等影響，存在如下重難點(diǎn)。

一是該工程橋塔高度118 m，測(cè)量控制難度大，橋塔線型控制、鋼錨梁安裝定位控制難度大，索塔結(jié)構(gòu)多種工況及日照溫差、風(fēng)荷載等因素影響下的索塔各部位的應(yīng)力狀態(tài)和變形控制難度大。

二是鋼錨梁施工，斜拉索錨固區(qū)鋼錨梁制作、安裝精度要求高，單節(jié)鋼錨梁重8.9 t，鋼錨梁安裝定位難度大。

三是索塔混凝土最大泵送高度約118 m，混凝土強(qiáng)度等級(jí)、抗裂及耐久性要求高，泵送難度大。

四是橫梁距施工基準(zhǔn)面較高，下橫梁施工高度15 m，橫跨26.6 m；上橫梁施工高度70.5 m，橫跨18.2 m。施工難度高，安全風(fēng)險(xiǎn)大。

五是據(jù)凌汛查勘資料記載，工程河段流凌日期最早在11月中下旬，流凌至封凍一般為20 d左右，最長(zhǎng)為30 d，最短為6 d，開(kāi)河日期約在3月上旬。凌汛期最大冰塞壅水位為1 083.48 m（上一年最高1 085 m），最大冰壩水位1 085.46 m。因凌汛期影響，橋塔受冰凌沖刷，破壞混凝土結(jié)構(gòu)物。

六是爬模施工，塔高且位于大風(fēng)地區(qū)，安全風(fēng)險(xiǎn)高。

針對(duì)工程存在的上述重難點(diǎn)問(wèn)題，在施工過(guò)程中：①根據(jù)控制要素制定專項(xiàng)方案，并組建專業(yè)測(cè)量班組進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)施工測(cè)量；②委托專業(yè)鋼梁加工廠進(jìn)行加工制造，采取絲杠、千斤頂及塔壁預(yù)埋頂推等方式進(jìn)行精確定位，吊裝前在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行二次預(yù)拼裝，控制安裝精度；③根據(jù)泵送高度配備泵送設(shè)備，嚴(yán)格控制混凝土質(zhì)量，橋塔混凝土采用自動(dòng)噴淋及表面包裹覆水養(yǎng)護(hù)膜方案；④下橫梁采用支架法施工，上橫梁采用托架法施工，對(duì)受力桿件及支架進(jìn)行專項(xiàng)設(shè)計(jì)，對(duì)支架進(jìn)行超載預(yù)壓。嚴(yán)格控制各類材料的質(zhì)量檢測(cè)；⑤在凌汛期來(lái)臨前，在迎河側(cè)設(shè)置攔冰壩，并安裝破冰凌防護(hù)鋼板，加強(qiáng)對(duì)塔柱保護(hù)；⑥采用全封閉液壓爬模，確保作業(yè)安全。

3" 橋塔施工的工藝流程

橋塔施工的工藝流程主要包括：準(zhǔn)備工作、下塔柱施工、下橫梁施工、中塔柱施工、上橫梁施工和上塔柱施工。具體工藝流程如下。

一是下塔柱施工，承臺(tái)、塔座施工時(shí)預(yù)埋加強(qiáng)型鋼、勁性骨架、破冰棱及塔柱鋼筋等主體構(gòu)件和下橫梁支撐體系、塔吊基礎(chǔ)等輔助預(yù)埋件，施工采用汽車吊吊裝、汽車泵泵送澆筑完成，下塔柱采用懸臂模施工，3次完成混凝土澆筑施工，單次最大澆筑高度4.45 m。

二是對(duì)兩塔肢之間的液壓爬模結(jié)構(gòu)拆除，其他三面正常爬升至待施工位置；完成下橫梁支架的搭設(shè)，并對(duì)其進(jìn)行預(yù)壓，預(yù)壓荷載為支架恒載110%，以消除支架的非彈性變形。下橫梁鋼筋、預(yù)應(yīng)力、模板分2次施工完成；澆筑下橫梁，待混凝土強(qiáng)度、彈模達(dá)到設(shè)計(jì)要求，按設(shè)計(jì)圖紙分步張拉橫梁預(yù)應(yīng)力鋼束，并對(duì)管道進(jìn)行壓漿、封錨。

三是中塔柱施工采用液壓爬模，施工過(guò)程中安裝塔柱主動(dòng)橫撐；塔柱施工過(guò)程中注意對(duì)電梯、塔吊、電力、排水系統(tǒng)、照明和爬梯等預(yù)埋件的安裝施工；中塔柱分9個(gè)澆筑節(jié)段，最大澆筑高度6 m，當(dāng)前塔吊高度為95 m。

四是施工過(guò)程中，同步施工上橫梁牛腿預(yù)埋件，搭設(shè)施工平臺(tái)；對(duì)兩塔肢之間的液壓爬模結(jié)構(gòu)拆除，其他三面正常爬升至待施工位置；安裝上橫梁支架體系；立模、綁扎上橫梁鋼筋，安裝橫梁預(yù)應(yīng)力鋼束錨墊板，鋪設(shè)預(yù)應(yīng)力管道、穿入預(yù)應(yīng)力鋼束等；上橫梁分2次澆筑成型，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的95%，按設(shè)計(jì)要求分步張拉橫梁預(yù)應(yīng)力鋼束，并對(duì)管道進(jìn)行壓漿、封錨。

五是上橫梁施工完成后，拆除模板及支架；繼續(xù)完成上塔柱施工；施工時(shí)注意索導(dǎo)管定位及環(huán)向預(yù)應(yīng)力安裝、張拉、壓漿及封錨；按照由下至上的順序，完成索塔上塔柱結(jié)構(gòu)施工。

六是主塔施工完成后配合爬模拆除、斜拉索施工、橫撐拆除、施工平臺(tái)拆除和塔頂防水等附屬施工。

4" 橋塔關(guān)鍵施工技術(shù)探討

4.1" 下塔柱施工技術(shù)

44#下塔柱高度10.89 m、45#下塔柱高度14.39 m，塔柱外側(cè)設(shè)置大尺度倒角，44#塔、45#塔在迎水面設(shè)置破冰棱。塔柱四角均設(shè)倒角，內(nèi)緣設(shè)置（30×30） cm的倒直角外緣靠近、遠(yuǎn)離線路側(cè)分別設(shè)置（35×35） cm、（35×80） cm的倒直角。塔座采用C50高性能混凝土，橋塔采用C55高性能混凝土。塔座混凝土澆筑后進(jìn)行下塔柱施工，44#墩下塔柱分3個(gè)節(jié)段，第一節(jié)澆筑高度4.096 m，第二節(jié)澆筑高度3.904 m，第三節(jié)澆筑高度2.886 m，總體施工高度11.75 m。45#墩下塔柱分4個(gè)節(jié)段，第一節(jié)澆筑高度3.0 m，第二節(jié)澆筑高度4.45 m，第三節(jié)澆筑高度4.0 m，第四節(jié)澆筑高度2.936 m，總體施工高度15.25 m，采用翻模施工的方法。

大塊模板采用液壓爬模系統(tǒng)模板，模板液壓系統(tǒng)暫不安裝，利用塔吊提升模板，模板安裝前安裝下塔柱勁性骨架及加強(qiáng)型鋼，綁扎安裝鋼筋，勁性骨架及塔柱縱向主筋與塔座相應(yīng)預(yù)埋鋼筋按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行連接。第一節(jié)段混凝土澆筑后，利用塔吊或吊車搭設(shè)整體鋼管腳手架作為操作平臺(tái)，大塊模板利用塔吊或吊車提升安裝第二節(jié)段模板。針對(duì)迎河側(cè)下塔柱施工時(shí)，同步施工同節(jié)段高度的破冰棱，破冰棱與下塔柱轉(zhuǎn)角處區(qū)段應(yīng)采用優(yōu)質(zhì)木模板與大模板連接，避免拼縫處在澆筑過(guò)程中出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象，保證脫模后橋塔混凝土外觀質(zhì)量。

塔柱內(nèi)側(cè)的加強(qiáng)型鋼接頭位置與鋼筋接頭錯(cuò)開(kāi)為同類別，接頭錯(cuò)開(kāi)同一截面按50%控制，接長(zhǎng)時(shí)采用同類別鋼板作為外襯板，將上下節(jié)加強(qiáng)型鋼連接在一起，焊接形式與加強(qiáng)型鋼同類別。在加強(qiáng)型鋼焊接完成后采取超聲波探傷檢測(cè)焊接接縫。

4.2" 橫梁施工技術(shù)

中塔柱和下塔柱在塔梁交接處設(shè)下橫梁，下橫梁高4.5 m，與塔相交位置局部加厚，橫橋向長(zhǎng)26.61 m，順橋向?qū)?.5 m，采用單箱雙室截面，頂、底板厚度為0.6 m，邊中腹板厚度均為0.7 m，在支點(diǎn)位置設(shè)有0.8 m厚的橫隔墻，每塔下橫梁共有2道支點(diǎn)隔墻。下橫梁頂面布置有支承墊石及阻尼器錨固塊。上塔柱和中塔柱在轉(zhuǎn)折處設(shè)上橫梁，上橫梁跨中高4.0 m，根部高5.39 m，橫橋向長(zhǎng)18.2 m，順橋向?qū)?.4 m，采用單箱單室截面，跨中截面頂、底板厚度為0.6 m，腹板厚度為1.0 m。

下橫梁采用支架現(xiàn)澆法施工。支架體系由鋼管立柱、工字鋼、貝雷梁、牛腿和鋼桁架等組成。鋼管立柱采用直徑630 mm×10 mm厚鋼管。柱頂分配梁為雙拼HM588×300H型鋼，鋼桁架采用工28B工字鋼焊接形成，沿豎向設(shè)置槽鋼橫向連接系。鋼管立柱上方安裝雙拼HM588×300H型鋼分配梁，分配梁上依次安裝鋼桁架、工14面板分配梁、150 mm×150 mm方木，下橫梁底模采用18 mm厚竹膠板，側(cè)模、端模采用定型鋼模板，內(nèi)模采用木膠板。內(nèi)、外側(cè)模采用拉桿及內(nèi)支架調(diào)整和固定。使用全站儀及水平儀、水平尺，從柱頂下方垂球同時(shí)檢測(cè)管柱垂直度。在垂直度滿足施工需求后立即施焊。管樁搭設(shè)時(shí)底部采用加勁板與基礎(chǔ)預(yù)埋鋼板連接，設(shè)置16道85 mm×10 mm×25 mm的加勁板，以此增加支架體系的承壓面積，保證管樁的穩(wěn)定性。鋼管柱安裝定位后，鋼管柱間設(shè)置人型連接件。

上橫梁采用牛腿頂托法施工。支架體系由預(yù)埋牛腿、砂箱、HM588×300H型鋼主分配梁、I28B桁架梁和I14次分配梁等組成，在混凝土澆筑至上橫梁中心以下7.18 m處開(kāi)始預(yù)埋木方盒，預(yù)留口間距4.4 m。左右塔肢各預(yù)留2個(gè)預(yù)留口，預(yù)留口安裝支撐牛腿。在預(yù)留口內(nèi)橫橋向貫穿塔肢預(yù)留2根直徑32 mm通長(zhǎng)的PVC管，里面貫穿精軋螺紋鋼，將安裝牛腿緊固防止牛腿托架脫落。牛腿安裝后施工貫穿塔肢安裝直徑32 mm的精軋螺紋鋼，精軋螺紋鋼上下間距195 mm，底部精軋螺紋鋼距離牛腿底部725 mm，精軋螺紋鋼端部使用配套螺母緊固。在托架頂部安裝砂箱，便于后期支架拆除使用。砂箱里裝有精選的工程砂，砂箱底部設(shè)計(jì)有漏砂孔，當(dāng)需要拆除支架時(shí)，只要把砂箱中的砂子放出，貝雷梁就被緩慢下落。

4.3" 塔柱施工技術(shù)

中塔柱高度49.41 m，上塔柱高度39.9 m。塔柱四角均設(shè)倒角，內(nèi)緣設(shè)置（30×30） cm的倒直角外緣靠近、遠(yuǎn)離線路側(cè)分別設(shè)置（35×35） cm、（35×80） cm的倒直角。中塔柱為兩分離式傾斜塔柱，順橋向?qū)?.0～7.51 m，水平橫橋向?qū)?.21 m，采用單箱單室截面，順橋向塔壁厚度為1.1 m，橫橋向塔壁厚度為0.9 m，在頂部及與下橫梁交界部范圍內(nèi)壁厚逐漸加厚。中塔柱在橋面處設(shè)有1.8 m×1.0 m進(jìn)人孔，電力管線從該處通過(guò)，進(jìn)人孔處設(shè)置安全門(mén)。

上塔柱為斜拉索錨固區(qū)，兩分離式豎直塔柱的塔柱中心距為14.0 m。上塔高42.2 m，順橋向?qū)?.0 m，橫橋向?qū)?.2 m，采用單箱單室截面，順橋向塔壁厚度為1.0～1.1 m橫橋向塔壁厚度為0.8～0.9 m，在頂部及與中塔柱交界部范圍內(nèi)壁厚逐漸加厚。16號(hào)斜拉索與上塔柱采用齒塊銷連接，內(nèi)壁設(shè)有斜拉索錨塊7—14號(hào)斜拉索與上塔采用鋼梁連接，牛腿采用鋼牛腿，塔壁內(nèi)設(shè)有井字形環(huán)向預(yù)應(yīng)力。塔頂部設(shè)有進(jìn)人孔。

在橋塔施工過(guò)程中，全斷面的液壓爬模爬升體系均同步爬升，帶動(dòng)面板木梁模板共同均勻上升。倉(cāng)內(nèi)施工的方法為：上塔柱斜拉索錨固區(qū)布置5-？準(zhǔn)15.2 mm、7-？準(zhǔn)15.2 mm、9-？準(zhǔn)15.2 mm的預(yù)應(yīng)力鋼絞線采用井字形布置，鋼束采用單端張拉的方式，分別錨固于索塔側(cè)壁、拉索錨固壁外表面上，圓形金屬波紋管成孔，真空輔助壓漿。索塔錨固區(qū)適當(dāng)配置環(huán)向預(yù)應(yīng)力，采用“井”字形布置的5-？準(zhǔn)15.2 mm、7-？準(zhǔn)15.2 mm、9-？準(zhǔn)15.2 mm預(yù)應(yīng)力鋼絞線，采用低回縮錨具，通過(guò)二次張拉將錨具變形和鋼束回縮量控制在1 mm以內(nèi)，以減少短預(yù)應(yīng)力鋼絞線的預(yù)應(yīng)力損失，提高預(yù)應(yīng)力效率，保證預(yù)應(yīng)力效應(yīng)。

施工作業(yè)時(shí)在塔外施工平臺(tái)進(jìn)行張拉作業(yè)，上塔柱環(huán)向預(yù)應(yīng)力采用單端張拉，同一層布置的鋼束同時(shí)張拉，為減少預(yù)應(yīng)力損失，環(huán)向預(yù)應(yīng)力鋼束采用低回縮錨具及二次張拉工藝。鋼束張拉后及時(shí)壓漿。預(yù)施應(yīng)力采用雙控措施，預(yù)施應(yīng)力值以油壓表讀數(shù)為主，以預(yù)應(yīng)力筋伸長(zhǎng)值進(jìn)行校核預(yù)施應(yīng)力過(guò)程中，應(yīng)保持兩端的伸長(zhǎng)量基本一致。

5" 結(jié)束語(yǔ)

在特大跨河大橋橋塔施工過(guò)程中，根據(jù)控制要素制定專項(xiàng)控制方案提升應(yīng)力及變形控制，采用絲杠、千斤頂及塔壁預(yù)埋頂推等方式進(jìn)行精確定位，確保斜拉索錨固區(qū)的施工及安裝精度，采用自噴及表面包裹覆水養(yǎng)護(hù)膜方法保證混凝土強(qiáng)度等級(jí)、抗裂及耐久性，橫梁采用支架法及托架法進(jìn)行施工，并進(jìn)行超載預(yù)壓等方法，對(duì)橋塔的重難點(diǎn)進(jìn)行關(guān)鍵工藝提升和優(yōu)化，確保施工安全和質(zhì)量保證。

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