1、独柱斜塔空间扭面背索斜拉桥的索塔施工摘要：介绍了在独柱斜塔空间扭面背索斜拉桥施工中，由于采取了合理的施工工艺，选取了合适的施工设备，确保了大桥主塔施工顺利进行。 关键词：独柱斜塔、斜拉桥，索塔，施工 中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号： 1、工程概况 主桥上构为独柱斜塔空间扭面背索斜拉桥，墩、塔、梁固结，跨径组成为 96m+220m。其中边跨主梁为 96m 预应力混凝土边箱梁，主跨为220m 钢箱梁，桥塔采用独柱斜塔，预应力混凝土箱梁伸过桥塔 10.5m，通过 1.5m 钢混结合段与钢箱梁连接。斜拉索间距混凝土箱梁侧为4.21m，钢箱梁侧为 12m，边跨混凝土箱梁侧为双索面，主跨钢
2、箱梁侧为准单索面。其中钢箱梁长 209.5m，混凝土箱梁长 106.5m（含塔梁固结区）。桥型布置见图 1。 主塔全高 133.147m。塔身顺桥向偏离铅垂面 8，倾向岸侧。主塔采用空心断面，因塔、梁固结，在固结区设 7.5m 厚的实心段。上、中塔柱间设厚为 1.5m 的混凝土隔板，提供底部钢锚箱的支撑平台，完成上、中塔柱截面的过渡。主塔上塔柱内设有 14 节钢锚箱，钢锚箱与塔柱混凝土组成组合结构。 图 1、主桥桥型布置图 2、主要施工设备 2.1 塔吊 因钢锚箱吊装需要，塔柱施工需配备一台 6500KNm 塔吊。塔吊高130 米，主要承担索塔钢锚箱的吊装与斜拉索的挂设工作，为增强塔吊的稳定性
3、，共设置 3 道附着。附着采用桁架结构体系。塔吊基础布置在已浇筑的混凝土箱梁上。箱梁下设 4 根 82010mm 钢管支撑于承台上。 2.2 电梯 由于塔柱的构造特殊性，两个挂索面无法安装电梯，其余两个面是斜面也无法安装，所以将电梯安装在塔吊上。电梯选用 SCQ100/100 单笼型。电梯与塔柱之间设通道，电梯通过附着固定于塔吊标准节上。 3、索塔施工支架及液压爬模体系 索塔总高度为 137.147m，根据索塔的结构特点，共分成 30 节段，标准段高度 4.04m。塔柱节段划分及爬模安装见图 4 所示。施工顺序见图 5.中塔柱和上塔柱采用液压爬模施工，共 24 段。下塔柱及塔梁固结区主梁根据结
4、构特点采用支架体系施工。下塔柱分 8.467m 分两段 4m 和 4.467m 施工，塔梁固结区主梁一次浇注施工。 3.1 标准节段施工 3.1.1 液压爬模施工 爬模系统采用自行设计的 PM1500/400 液压自升爬模体系。该系统能自动爬升并兼做施工平台，可用于完成钢筋绑扎、混凝土浇筑、养护等桥塔施工的全部工作。液压爬模工作原理：导轨依靠附在爬架上的液压油缸来进行提升，导轨到位后与上部爬架悬挂件连接，爬架与模板体系则通过顶升液压油缸沿着爬轨进行爬升。 3.1.2 模板体系 外模由进口木面 WISA 板、木工字梁、槽钢背带、H 型钢背带、调节支撑杆，滑动平车组成，内模面板用竹胶板，用钢木组合
5、体系做支撑架。内外模间采用对拉杆以克服混凝土的侧压力，对拉杆选用 22 梯形丝杆。3.1.3 工作平台体系 工作平台共分 5 层，两个上部工作平台、一个主工作平台、两个下部工作平台。主工作平台用于调节和支立外模，2#、1#平台用于绑扎钢筋和浇注混凝土，-1#平台主要用于爬升操作，-2#平台用于混凝土修饰施工。 3.2 塔梁固结施工 塔梁固结区主梁高 3.5m，施工梁段长度 18.塔梁固结段支架采用梁柱式支架结构，下部采用 820 钢管作为支撑柱，钢管顶部设置垫梁和砂桶，横向铺设 H588300 型钢为主承重梁，上部再铺设 H300150 型钢为分配梁，型钢上面铺设方木、竹胶板作为底模。所有钢管
6、均落于承台和塔座上，通过事先在承台和塔座埋设的预埋件与其固结。所有钢管均平联、斜联连接，连接材料为单肢20，对于高钢管采用三道横撑两道斜撑连接，对于低钢管采用两道横撑一道斜撑连接。支架示意图见图 2. 图 2、立面图 4、钢筋及混凝土施工 4.1 钢筋施工 塔柱内钢筋直径25mm 的钢筋均采用墩粗直螺纹套筒连接方式，同一截面内的接头数量不超过全部钢筋的 1/3。为方便塔柱高空、倾斜状况下施工中钢筋定位的需要，同时便于测量放样，塔柱施工时设临时劲性骨架。骨架根据塔柱截面尺寸制作，材料选用 50*3mm 钢管。骨架定位高于混凝土顶面，混凝土浇注完毕后，拆除劲性骨架，根据下一节段塔柱截面尺寸修改后再
7、使用，经济实用。 4.2 混凝土施工 桥塔采用 C50 混凝土，在施工前进行混凝土配合比试验。采用吊送施工工艺艺，相比采用泵送混凝土施工艺，更利于保证泵送混凝土的流动性、和易性和缓凝、早强，并保证其耐久性。由于塔壁较厚，采取了降低水化热措施，注意保温和养生，很好的防止了由于水化热过高使塔柱开裂。特别在上塔柱的钢混组合部位，混凝土浇筑后振捣密实，加强养生，尽量减少了混凝土收缩的发生。 混凝土采取分层浇注、对称分层布料、分层振捣施工方法。使用串筒辅助布料，布料完成后，使用振捣棒快插慢拔法跟进振捣。混凝土应振捣密实，外观平整、颜色一致。 塔柱混凝土的养护时间 7 天（一个节段的施工周期） 。及时根据
8、气温情况确定混凝土的养护措施。气温较低时，保证 3 天内不拆模板，拆模后及时用塑料薄膜围裹，以防混凝土表面温度散失过快导致表面龟裂；气温较高时，拆模之后，立即在混凝土表面喷洒养护液，抑制高温引起的水分散失，同时在节段混凝土顶面洒水覆盖养护。塔各施工缝应认真凿毛、整修、清洗。新老混凝土接缝处加设钢筋网。实体段与塔柱壁变化连接处应一次浇筑。 5、钢锚箱施工 主塔上塔柱内设有钢锚箱，安装位置在第 13 段，钢锚箱与塔柱混凝土组成组合结构，共同受力。钢锚箱除用于连接河、岸两侧的斜拉索、平衡斜拉索垂直于塔柱轴线方向分力外，还通过剪力钉与混凝土塔柱共同平衡河、岸两侧的斜拉索较大的索力差。钢锚箱节段之间及两
9、段斜拉索套筒之间现场采用高强度螺栓连接。 5.1 加工运输 钢锚箱是在专业厂家制作车间制作的。钢锚箱两侧壁钢板厚 32mm，前、后壁钢板厚 20mm；横隔板钢板厚 16mm；锚下支撑钢板厚 40mm。钢锚箱与混凝土接触面不进行涂装，但在运输及存放过程中需采取措施防止钢板表面及剪力钉锈蚀。 为减小施工误差，钢锚箱在工厂里必须进行试拼，试拼节段数量不少于 4 个节段，并留 2 个节段进行下一轮试拼；此外还需进行竖向试拼确认水平试拼的准确度，竖向试拼节段数量不应小于 3 个节段，试拼时需要注意温度变化的影响；为保证竖向力能够均匀传递，要求锚箱节段之间密贴并保证断面的接触率30；试拼精度超出范围应进行
10、调整或对接触面进行加工。斜拉索套筒在工厂也必须进行试拼装。此外，为了对锚箱进行精确安装定位或修正安装误差，可在锚箱拼接板间加设楔形钢板，同时调整后继锚箱的尺寸。 5.2 吊装 钢锚箱共 14 节，分三种节段高度 3.5m、3.6m、4.0m。节段最大吊重23t。现场吊装主要由 6500KN.m 塔吊来完成，该塔吊吊重和吊幅分别为24t 和 27m，能满足最大节段吊重需求。钢锚箱吊装采用专门设置的长方形框架吊具，长边方向长度可以根据钢锚箱吊点距离调节，4 倍率钢丝绳吊装。 钢锚箱吊装选择在白天、无雨雾时进行，且风速应小于 10m/s。锚箱位置测量、调整应选择温差变化较小时段进行。钢锚箱总体吊装进
11、度应与锚箱制作进度匹配，以便于锚箱的施工控制。 吊装节段就位后，立即在四周水平连接板上分散打入部分冲钉（冲钉直径比螺栓孔小 0.3mm） 。待调整就位后，取出冲钉，安装拼接板，将临时安装用螺栓拧上，然后塔吊松钩，完成吊装施工。 5.3 定位加固 上、中塔柱间设厚为 1.5m 的混凝土隔板，完成上、中塔柱截面的过渡，提供底部钢锚箱的支撑平台。第一节钢锚箱直接支撑在塔混凝土1.5m 隔板上，1.5m 隔板浇注至 1.45m 高度，并预埋 32 墩粗套丝钢筋和套筒调整标高；预埋反力架调整平面位置。待浇注完毕，测量调节墩粗套筒到钢锚箱底设计标高，吊装钢锚箱后用 25T 千斤顶调整钢锚箱平面位置。为确保
12、隔板混凝土密实并使混凝土与钢锚箱底板密贴，第一段钢锚箱底板下留有 50mm 厚混凝土暂不浇筑，待钢锚箱精确定位后，在空隙中注入标号 50 号的无收缩水泥砂浆，在砂浆硬化后对钢锚箱底板下混凝土密实度进行超声波检测确认。为确保锚箱底部密实，正式安装前必须做相应的砂浆配比试验及浇筑工艺试验。浇注第 13 段混凝土，完成首段钢锚箱施工。 6、索塔测量线性控制 索塔测量分塔柱测量、钢锚箱测量以及塔柱预偏位线性控制测量。塔柱测量是整个索塔测量控制的基础，包括每个节段结构的平面位置、高程、几何尺寸；钢锚箱测量是索塔测量中要求精度高的部分，直接决定斜拉索导管定位的准确度；预偏位线性控制是整个主塔测量控制的关键
13、。 6.1 塔柱模板及钢锚箱放样 塔柱模板和钢锚箱测量定位均采用三维空间坐标定位. 6.2 临时拉索及主塔预偏位控制 在主塔全部施工完成后应力最不利截面位于 12 节段，最大拉应力出现在主跨侧为 3.4MPa，最大压应力截面位于 1 节段，出现在边跨侧为7.4MPa，其相应主跨侧拉应力为 3.3MPa，根据公路桥涵钢筋混凝土及预应力混凝土设计规范JTG D62-2004，第 7.2.8 相关规定，主塔混凝土最大拉应力 ctct= =3.3MPa 大于 1.15 f tk =2.7MPa， （其中 f tk = 0.9 f tk 混凝土拉应力过大，主塔 1 节段至 12 节段主跨侧混凝土已开裂。
14、由上述分析结论知，主塔施工过程中若不设临时拉索，主塔 1 节段至 12 节段主跨侧混凝土拉应力过大，混凝土开裂，因此为防止主塔在施工过程中开裂，经反复试算，在主塔施工过程中张拉 C6 索作为临时拉索效果较佳。 第 8 节钢锚箱吊装完成（标高 131.347m） ，且主塔混凝土施工完 19节段（标高 129.647m）时暂停主塔施工，对主塔混凝土进行养生。待混凝土强度达到设计强度的 90%以上后，以初张力 1100KN 单侧（主跨）张拉两根 C6 索。然后继续进行主塔施工，直至将主塔（包括塔冠）修建完成（标高 171.147m） 。 在进行拉索张拉时，先对称张拉 B14 与 C14，再依次 B13 与C13，B12 与 C12，B7 与 C7,然后张拉 B6 和二次张拉 C6，再依次张拉B5 与 C5，B1 与 C1。 根据计算分析，主塔在自重、二期及拉索初张力作用下将发生纵桥向偏位，为使主塔成桥后到达设计线形，需在主塔施工过程中设预偏位，根据设计代表意见并考虑到施工精度，对于理论预偏位值小于 1cm 的，施工中不设置预偏位。主塔预偏位设置情况见图 3。 图 3 主塔各个施工节段预偏位示意图
