1、斜拉桥索塔施工工法中交一公局第三工程有限公司1斜拉桥索塔施工工法一、前言随着高速公路的迅猛发展，公路等级不断提高，斜拉桥、悬索桥等具有高墩、大跨径特点的桥梁被广泛应用到工程实际，同时也发挥了越来越重要的作用。索塔作为斜拉桥、悬索桥一个十分重要的组成部分，造价高昂、施工周期长，如何科学组织施工，优质高效地完成施工任务，具有十分重要的意义。本工法依托江苏省连盐高速公路灌河特大桥索塔施工工程实例，全面系统地阐述了索塔施工技术和工艺特点。已建成的索塔成品倾斜度、空间尺寸以及外观质量均满足规范要求，处于良好的受控状态，施工进度科学合理。该工法被证明是一项行之有效的施工工法，代表了目前索塔施工的先进水平。
2、二、工法特点1、本工法工艺简练，操作性强，施工易于实现。在合理设计模板、支架和爬架系统的基础上，可以实现高度较大的索塔施工。2、本工法施工结构设计合理，力学模型明确，设计计算量不大，易于被工程技术人员掌握。3、质量易于控制，通过采用相对基准极坐标法进行测量控制，以及模板支撑体系的优化，结构物实体质量和外观质量优良。4、本工法投入的大型机械设备相对较少，施工成本较低，循环施工周期较短，具备较高的投入产出比。三、适用范围本工法具有施工快捷，结构合理，经济实惠等特点，可以被广泛应用到斜拉桥、悬索桥的索塔施工中，尤其适合于索塔截面比较规则，塔柱高为 100200m 的中小型钢筋砼索塔。通过对模板系统以
3、及爬架提升装置的改进和优化，也可以应用到变截面及高度较大的索塔施工中。四、工法原理本工法是索塔施工的一种非常有效的工艺方法。工法原理：在塔柱内预先安装劲性骨架作为钢筋模板安装定位的依托，纵向主钢筋采用机械连接，下塔柱采用钢管支架模板体系、中上塔柱采用内翻外爬附爬架的分节段爬模施工模式，砼采用拖泵泵管输送，在中塔柱上设置横向临时撑架，防止塔柱根部产生拉应力，斜拉索与索塔的锚固形式采用钢锚梁锚固体系，直接传递给索塔，横梁采用钢管落地支架支撑体系，通过合理布设塔吊、电梯、泵管、水电等设施以及进行预埋件的埋设，并运用塔吊以及吊车进行施工材料的垂直运输的一种高效的索塔施工工艺。根据索塔形式、高度以及所采
4、用的施工工艺、方法、设备性能和具备的施工能力，索塔分节长度不尽相同，一般分节长度为 4.05.0m。五、施工工艺流程及操作特点（一）索塔施工工艺流程2施工准备下塔柱翻模分段施工下塔柱钢管脚手架搭设中塔柱起步段翻模施工下横梁与塔柱同步施工安装塔吊安装避雷及其它附属设施塔冠施工中塔柱爬架翻模分段施工上塔柱爬架翻模分段施工上横梁与塔柱同步施工上塔柱起步段施工安装电梯下横梁支架安装上横梁支架及水平支撑安装安装钢锚梁拆除上横梁支架1、塔柱施工工艺流程图 5-1。图 5-1 塔柱施工工艺流程图32、塔柱节段循环施工工艺流程图 5-2。图 5-2 塔柱节段循环施工工艺流程图循环施工节段准备工作接高劲性骨架
5、劲性骨架加工制作绑扎钢筋安装模板中间验收钢筋制作模板加工或整修浇筑砼砼养护安装爬架接高劲性骨架绑扎钢筋安装模板中间验收浇筑砼砼养护爬架加工制作43、横梁施工工艺流程图 5-3。图 5-3 横梁施工工艺流程图（二） 、钢筋工程为加快进度，降低高空作业风险，塔柱内竖向主筋宜采用镦粗直螺纹套筒或挤压套筒砼试件检测施工准备设置安装支撑系统测量定位安装底模板设置模板卸落装置及纵、横向分配型钢预埋件设置张拉预应力束浇筑第二级砼绑扎钢筋、安装预应力管道绑扎顶部钢筋中间验收浇筑第一级砼模板加工制作预应力钢束端头封锚预应力管道压浆养护养护等待强度支立第二级砼内模中间验收拆除模板安装侧模和内模模板加工制作水泥浆试
6、件检测5等机械连接，其余钢筋采用焊接或绑扎连接。半成品的钢筋按型号、规格、用途等进行编号挂牌，分别堆放，由运输车运至施工现场。主筋连接后，箍筋由下而上焊接或绑扎，绑扎高度以每次砼浇筑高度为准。（三） 、劲性骨架为了便于钢筋空间定位并固定模板，索塔塔壁内部一般设置劲性骨架。劲性骨架应单独进行结构设计。一般采用100100 及8080 角钢焊接拼装成桁架，在地面上单片制作、塔上整体拼装焊接定位而成。劲性骨架制作安装的总体布局是：在条件允许情况下，尽量在地面将工作做好，减少塔上工作量。单块骨架的高度同混凝土分节高度，框架形式按结构设计要求确定。（四） 、砼工程索塔高度一般较大，砼标号较高，砼宜采用泵
7、送方式输送，通过采用多台输送泵接力的方式，可以把砼输送到理想的高度。每个索塔下方设置一台固定拖泵，通过泵管将砼直接泵送至作业面。砼应具有良好的工作性和可泵性。混凝土浇筑从低处开始逐层扩展升高，并保持水平分层。振捣时使用插入式振动器，其分层厚度约为 30cm。振捣密实标准：砼停止下沉，无显著气泡上升，表面平坦，呈现薄层水泥浆时为止。下塔柱塔基部分设计一般为实心段，应按大体积砼施工考虑。内部设置降温水管，砼浇筑后，通水冷却，降低内部温度，同时对模板外部进行保温，防止砼产生温度应力裂缝。（五） 、模板支撑体系为确保索塔外观质量，外模一般采用大面积定型钢模板，内模采用组合钢模板或木模板。1、模板的基本
8、结构塔柱模板由外模板和内模板组成。外模板均为大面积钢模板，内模板以大模板为主，部分采用组合钢模和木模。外模、内模、角模或平模板，其结构形式基本相同，主要由横肋、竖肋、劲板和面板组成。2、下塔柱模板体系下塔柱一般设计成变截面形式，并有一定的斜率。为加快工期，充分利用底部承台工作面，下塔柱模板一般采用翻转式。根据下塔柱的高度，每个塔柱应加工 23 节定型钢模板，高度为 34m，施工中根据实际进行循环利用，并进行适当的改装。模板外侧搭设钢管脚手架，作为操作平台及模板临时支承点，并设置对拉螺杆。3、中、上塔柱模板系统中、上塔柱采用内滑外翻的模板体系。每肢塔柱加工 3 节模板，高度为 22.5m。为保证
9、混凝土分段部位接缝严密，应保留一节基准模板不拆，施工时始终固定顶部一节作为上一节段施工的模具和支撑平台，而将下部两节拆除后上翻。提升模板设备采用倒链和塔吊。（六） 、爬升系统爬升系统主要包括塔身预埋件、爬架、附墙架、工作平台以及塔吊和倒链提升设备等。功能集爬架爬升、模板支立、钢筋绑扎、混凝土浇筑、预应力张拉、孔道压浆以及施工平台于一体，工作平台整体随塔柱施工逐步上升，为施工人员提供一个封闭的操作空间，安全、施工便捷。如图 5-4、图 5-5。6模板拆除塔吊提升模板模板安装塔吊提升爬架并安装混凝土浇筑钢筋、预埋件安装图 5-4 爬模系统示意图（单位：cm）爬模循环施工操作流程图 5-5。图 5-
10、5 爬模循环施工操作流程图（七） 、横向临时撑架系统根据索塔形式的不同，为防止索塔根部产生拉应力，一般设计要求采用水平临时撑架，以抵抗塔柱向内倾所产生的水平力。水平撑架设置：在规定高度，于塔柱内侧埋设预埋件并焊接牛腿，用钢管作支撑，采用油压千斤顶施加对撑力。（八） 、索塔施工测量索塔施工测量的重点是确保结构的位置正确，塔柱各部分满足倾斜度、垂直度、几何尺寸和空间位置的要求，斜拉索锚管上、下口位置及其空间倾角准确。由于精度要求高，测量作业场地狭小，平面位置可采用相对基准极坐标法定位或相对7时间法原理定位，尽量消除索塔因日照、温度变化的影响；高程采用差分三角高程法定位，以确保定位精度。（九） 、拉
11、索导管定位拉索导管定位是上塔柱施工的关键，安装精度的高低直接影响到斜拉索的安装及使用寿命。1、拉索导管定位精度要求锚固点空间位置三维允许偏差10mm；导管轴线与斜拉索轴线的相对允许偏差5mm。2、拉索导管空间定位示意图 5-6。图 5-6 拉索导管空间定位示意图（十） 、钢锚梁安装1、搭设平台，平台上铺设钢板或组合钢模。由于安装空间狭小，塔壁内模一般采用钢管临时支撑。 2、平台搭设完毕，焊接钢锚梁水平方向的限位钢板，埋设锚固螺栓， 浇筑小石子混凝土垫层，再安装支承钢板。3、起吊钢锚梁，使钢锚梁尽量水平，将钢锚梁临时放置在平台上，下垫枕板。安装另一块钢锚梁，精确调整钢锚梁位置，用高强螺栓将钢锚梁
12、连接，连接后对钢锚梁的位置进行复测。（十一） 、横梁施工横梁与相应的塔柱节段同步施工，采用落地钢管支架施工的方法。根据结构设计计算，确定支撑及模板系统，一般由钢管、贝雷桁片和型钢等组成，具体视现场材料情况而定，横梁钢筋、砼施工与塔柱基本相同，下面重点介绍预应力体系部分。1、预应力筋张拉规定张拉机具采用满足最大张拉吨位的千斤顶，张拉前，对高压油泵、液压千斤顶和压力表进行配套标定校验，确定千斤顶与油泵压力表的回归曲线。砼强度达到设计要求时，进行预应力筋的张拉。先对称张拉腹板束，再张拉顶、底板束。预应力钢束均为两端同时张拉，张拉以拉力与引伸量进行双控。钢束的伸长值误差控制在6%以内。张拉程序为：0初
13、应力分级张拉至 con（持荷 2min 锚固） 。2、压浆及封锚张拉后，采用砂轮切割机切割多余钢绞线，压浆采用活塞式真空压浆泵，压力控制在0.5-0.7MPa，压浆后，立模浇筑封锚砼。（十二） 、防雷装置及其它附属设施安装索塔上的附属设施主要包括塔顶防雷装置、航空障碍灯、塔内爬梯、横梁上的栏杆、照明设施等。塔内爬梯在索塔封顶之前安装，防雷装置和航空障碍灯在塔冠施工完成后安8装，横梁上的栏杆要在 0 号梁段支架拆除后方可进行，照明设施在全桥主体工程基本结束后安装。（十三） 、塔吊、电梯、泵管、水电等临时设施的布设以及预埋件埋设索塔施工主要临时设施把包括塔吊、施工电梯、拖泵及泵管、供电及供水五个部
14、分。1、塔吊根据施工现场范围以及施工材料的重量，合理选用塔吊型号，一般选用 80tm 型号以上，布置在承台两边塔柱旁靠河侧，使得整个索塔均处于吊装范围内，两台塔吊安装高度应错开布置。为确保安全稳固，沿塔柱高度方向每 20m 设置附臂。2、施工电梯为了保证工期，便于搭载人员上下通行，一般每个塔肢均应设置一台载货载人施工电梯，安装位置为承台两边塔柱外靠岸侧。3、混凝土垂直输送塔柱混凝土的垂直输送，宜选用 80C 型以上的拖泵，一次泵送至塔柱模板内。泵管采用“”型卡固定在专用架上，并间隔用钢丝绳吊挂于塔柱的原模板对拉螺栓上。4、水一般宜采用两台高压多级水泵，分别布塔柱迎河面左侧，设置水箱用于砼养生及
15、其他。5、供电系统承台顶面上设置低压配电箱，分别输送给塔吊、施工电梯、高压水泵的电机专用配电箱，动力电缆随塔柱垂直布置，施工作业面上设置小型配电箱。6、预埋件索塔上的预埋件种类较多，主要包括为满足设计和施工要求的两部分。对各种预埋件应统一绘图，并汇总成册，便于指导施工。六、材料设备本工法仅列出了一个索塔所需要的机械设备和主要材料需求量，实际施工时，可根据具体情况适当调整。钢筋加工和砼拌合设备可以与其他工程施工交叉使用。机械设备及主要施工材料详见表 6-1。表 6-1 机械设备及主要施工材料序号 机械名称 型号规格 数量（台套） 工作内容1 履带吊 50t/55t 2 起重吊装2 轮胎吊 16t
16、 1 起重吊装3 电焊机 BX3-500-2 6 焊接4 钢筋弯曲机 GW40-1 1 钢筋弯折5 钢筋切段机 CQ40-2 2 切割钢筋6 钢筋镦粗机具 2 镦粗7 直螺纹加工机具 2 滚司8 装载机 50/30 2 上料及工地运输9 电动磨光机 4 模板打磨等其他10 混凝土拌合站 50/75 2 砼拌合11 混凝土拖泵 60C/80C 2 砼输送12 塔吊 80tm 2 垂直起重13 电梯 CD100 12 输送人员上下14 千斤顶 450t 以上 4 张拉预应力15 高压油泵 ZB500 4 和千斤顶配套使用16 压浆机 1 灌注压浆17 空压机 3-6m3/min 2 打压及清理91
17、8 高压水泵 IS50-120 2 抽水养护19 发电机 150/200KW 1 备用电源20 竹胶板 244122cm 300m2 横梁外模21 组合钢模 15030cm 400m2 横梁及塔柱内膜22 爬模 自制或定购 2 套 施工人员及设备平台23 型钢和贝雷片 200t 搭设支架及其他24 钢管支架 400t 搭设支架由于各索塔之间相距较远，并隔河或跨江，一般每个索塔投入一个队伍，独立组织施工。实际施工时，可酌情增减。下面以一个索塔为单位配置劳动力如表 7-1。表 7-1 劳动力配置情况序号 工种 人数 工作内容 备注1 施工负责人 1 负责现场指挥总协调调度2 质检员 1 负责现场质
18、量检查及报验3 技术员 2 负责现场技术指导和质量控制4 起重工 2 负责起重设备信号指挥5 塔吊司驾人员 4 负责操作塔吊6 机械工 4 负责随机操作机械7 安全员 1 负责安全工作实施及检查8 高强螺栓施拧人员 8 负责高强螺栓施拧 塔柱钢锚梁9 钢筋工 20 负责钢筋加工及安装10 模板工 16 负责模板安装及支架支设工作11 砼工 12 负责砼浇筑及振捣等相关工作12 电焊工 6 负责各种焊接工作13 张拉工 6 负责预应力体系的张拉及压浆工作 横梁14 电工 2 负责安装及检查电力设施及线路15 修理工 2 负责修理机械设备16 普工 1020 辅助各工种人员做好剩余工作17 汇总
19、97107 完成索塔施工七、质量控制索塔的施工难度较大，质量要求高，施工时应严格要求，精细施工，严把质量关。严格遵循公路桥涵施工技术规范 （JTJ041-2000）和公路工程质量检验评定标准第一册土建工程（JTG F80/1-2004）的相关要求。并从模板、砼和施工工艺等方面进行重点控制。1、塔柱和横梁的外模板采用大面积钢模，除强度应满足浇注砼的各项要求外，为保证其表面平整度，设计时主要以刚度控制。2、对模板的拼接缝，力求做到设计合理，加工制作精细，减少或避免漏浆现象发生。3、尽量减少对拉螺杆数量，以减少塔身砼上的孔洞，并对塔身施工完成后留下的孔洞及时封堵修补。采用与塔身相同标号的水泥浆进行，力求做到与塔身砼颜色一致，并安排专人负责。4、对塔身砼配合比进行优化选择，砼搅拌均匀，保证其工作性能，确保塔身砼整体上色泽一致。5、对模板的准确安装定位，砼的搅拌、泵送入模、振捣、养护等工艺过程采取有效措施，加强控制。对现场管理人员和操作工人进行质量意识教育，做好每个关键工序的技术交底。通过保证各个工艺环节的工作质量来确保工程的质量。
