厦漳跨海大桥南汊主桥索塔施工技术

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇厦漳跨海大桥南汊主桥索塔施工技术范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

摘要： 介绍了厦漳跨海大桥南汊主桥索塔施工工艺，分别对斜拉桥索塔不同部位采用的方法进行阐述。

关键词：斜拉桥 索塔 施工技术

1、概述

厦漳跨海大桥南汊主桥位于福建九龙江入海口，施工环境较为恶劣。该区域是台风频发区，平均每年受5-6次台风直接或间接影响，风力可达7-10级，最大12级以上，最大风速60m/s，给索塔施工带来较大难度。

南汊主桥跨径布置为135+300+135m，索塔采用H型塔柱；塔高137m，设置上下两道横梁，塔柱分为上中下塔柱三部分，其结构见图1。

图1南汊主桥索塔布置图

上下塔柱为垂直布置，中塔柱按1：13.476斜率向内倾斜；索塔顺桥向尺寸由塔根9m渐变到塔顶7.2m，索塔横桥向尺寸由塔根7.5m渐变到塔顶4m。除索塔上下横梁及拉索锚固区采用预应力混凝土结构外，索塔其余部分均为钢筋混凝土结构；塔柱与横梁均采用箱形断面。

索塔施工分为上、中、下塔柱及下中塔柱交汇段（包括下横梁）和中上塔柱交汇段（包括上横梁）施工

2、下塔柱施工

下塔柱是斜拉桥结构中内力集中、变位最小的部位。较上塔柱施工而言，下塔柱结构不是很复杂，钢筋构造较为简单。在承台第2次混凝土浇筑前，应认真做好塔柱钢筋和劲性骨架的预埋工作，尤其要控制好其平面位置和预埋深度。

⑴劲性骨架的安装和定位

众所周知，劲性骨架在索塔施工中起到增大塔柱刚度的作用，同时，它为钢筋绑扎定位和模板安装提供附着。考虑到塔吊起吊能力的限制，本桥劲性骨架采用矩形小断面桁架结构，在后场分榀分节段加工，运至施工现场分片起吊并定位，然后用角钢连成整体。

在劲性骨架施工中，应重点控制其安装精度和焊接质量。

⑵钢筋加工、安装和定位

索塔竖向主筋采用HRB335 Φ32mm和HRB400 Φ36mm钢筋，钢筋连接采用镦粗直螺纹方式。索塔钢筋在后场钢筋加工棚进行加工制作，然后运至施工现场进行套筒安装、连接、专用扳手施拧套筒等工作。采用镦粗直螺纹工艺，大大的提高了工效，不受天气和环境的影响，其钢筋接头还保持了较高的连接强度和良好的抗疲劳性能。镦粗直螺纹工艺控制要点如下：

①进场钢筋端头凡是翘曲不平的，必须采用砂轮切割机将端头切除，保证钢筋端面与母材轴线方向垂直，使钢筋连接面充分接触，避免端头秃牙的产生。

②钢筋镦粗后，其基圆直径应满足丝头螺纹加工的要求，镦粗长度应大于½套筒长度，镦粗过渡段应明显。镦粗头不得有横向表面裂纹；不合格的镦粗头，应切去后重新镦粗，不得对镦粗头进行二次镦粗。

③丝头检查：完整螺纹部分牙形应饱满，秃牙累计长度不得超过一个螺纹周长。钢筋丝头检验合格后应尽快佩戴塑料保护帽保护。

具体标准参照《镦粗直螺纹钢筋接头》JG171-2005执行。

钢筋绑扎、固定总体施工顺序为：先安装并接长主筋，再安装环向水平筋，最后安装拉钩钢筋。主筋标准长度9m，安装1节钢筋，可浇筑2个4.5m塔柱节段。局部节段，可根据实际节段高度，适当调整主筋长度。

⑶模板工程

本桥模板采用武港院研制的液压自动爬架系统中自带的大面积墙模板体系，主要有WISA面板、型钢分配梁、背部钢楞三部分组成。WISA面板与型钢分配梁通过沉头螺栓连接，型钢分配梁与背部钢楞通过螺栓连接，三者有机固结成一整体。在使用中，每一节段模板需进行收分来满足下塔柱变截面几何尺寸的要求。塔柱模板的收分采取以下形式：

内、外模板：横桥向模板采取单边收分；顺桥向模板采取中间对称收分。

内外模板用对拉螺杆相连；在模板与对拉螺杆接触处的模板外壁面，安装锥型螺帽，对拉螺杆的孔位在模板上是固定的，拆模板时，卸下锥型螺帽，螺孔用与索塔同一配合比的混凝土堵孔抹平，不留痕迹，保证了塔身混凝土外观整洁。

⑷混凝土施工

下塔柱由两肢内侧倾斜外侧垂直的变截面柱组成，标高从+2.5m～+35.25m，由8节高度4m+6×4.1m+4.15m节段组成。

索塔混凝土浇筑采用泵送工艺。首先，根据本桥的实际情况，选择了HBT80型号的混凝土拖泵，泵送能力满足施工要求；其次，优化混凝土配比，选择合适的外加剂并确定其和胶凝材料（水泥、粉煤灰、矿粉）的掺量，同时控制粗集料的针片状颗粒含量小于规范要求；再者，泵送混凝土除满足工艺对其和易性及坍落度等的要求外，还应对混凝土的泵送过程加以严格的管理；目的是为了尽量减少混凝土坍落度和扩展度的损失，以便将混凝土顺利的泵送到施工节段上。

①混凝土的布料及振捣控制

混凝土浇筑时应从四角布料，然后分层浇筑四边混凝土，确保角隅位置的混凝土均匀、密实。自由落差超过2m时，采用串筒下料，避免混凝土离析；特别注意钢筋密集区及锚下混凝土的振捣。混凝土浇筑完毕后，及时清除掉顶口的浮浆，减轻混凝土凿毛工作。

在这，强调一点：实体混凝土强度在没有达到规定值前（如混凝土终凝前），不得进行劲性骨架接高及安装钢筋和爬架爬升等工作，防止扰动新浇的混凝土而产生裂缝。

②混凝土的养护

塔柱混凝土浇筑完成后应及时进行养护。在冬季低温环境下，不采取洒水养护的方式，应做好混凝土的保温工作，延缓拆模时间或选择大气温度较高时段拆模，降低混凝土的内外温差，均能降低混凝土裂缝的产生；在夏季高温环境下，应采取措施降低温度、日照、风对混凝土的影响，减免混凝土塑性收缩裂缝和风干裂缝。

本桥所在环境大风天气较多，不便采用洒水方式养护塔身外侧混凝土，取而代之采取的方法是塔身外侧喷洒养护液，顶口覆盖土工布保湿养护。

3、下中塔柱交汇段及下横梁施工

⑴下横梁圆弧倒角节段施工

下横梁下倒角设置4m半径的圆弧（该节段位于第8节）。下塔柱施工至第7节段时，预埋支撑圆弧倒角模板的插孔；第7节段混凝土浇筑完毕后，拆除横桥向内侧面爬架，爬升其余3面爬架，进入第8节圆弧倒角施工；同时完善下横梁支架。圆弧倒角模板两端分别支撑在插板牛腿上和Φ800mm钢管顶端，水平方向与贝雷梁进行连接，从而约束圆弧倒角模板水平方向的变位。插板牛腿构造见图2

图2 插板牛腿构造图

⑵下横梁施工

桥址区域属台风频发区，为提高裸塔结构抗风稳定性，应尽早将两侧塔柱用横梁连接起来，形成框架结构，从而提高结构刚度。从结构稳定性、工期和施工难易程度等方面综合考虑，本桥选择横梁与塔柱同步施工的方法。

下横梁为预应力混凝土箱形结构，外轮廓尺寸为7m（高）×7m（宽），顶、底板及腹板和横隔板厚度均为1m；下横梁共布置了40束15-22预应力钢绞线束，预应力管道采用塑料波纹管，管道压浆采用真空辅助压浆法。下横梁的混凝土总方量为2027m³，分两次浇筑，每次浇筑高度为3.5m。

为了提高下横梁第一层混凝土的抗裂性，当实体混凝土强度达到设计强度90%时，并且在第二层混凝土浇筑前，对下横梁底板预应力对称张拉8束，对其施加20%的设计压应力，压应力储备为1860×0.72×140×0.2×22×8=660吨。

横梁采用钢管桩－贝雷梁混合支架支撑体系，下横梁支架布置见图3

图3 下横梁支架布置图

预应力施工和混凝土浇筑：

下横梁40束预应力束均采用两端对称张拉，张拉时采用张拉力和伸长量双重控制。

下横梁每次混凝土浇筑方量为581 m³（包括对应塔柱节段混凝土方量）；选取适宜的混凝土初凝时间，确保下层混凝土被覆盖前混凝土还没有初凝。索塔混凝土均采由拌合站用混凝土罐车运至塔柱施工平台，通过拖泵泵送至浇筑点。浇筑过程中对支架进行跟踪观测，以便掌握横梁支架的变形情况。

4、中塔柱施工

由于中塔柱向内倾斜，随着塔柱升高，将产生一定的水平位移，中塔柱根部外侧产生拉应力；为了控制塔柱线性和结构内力与设计的成桥状态相吻合，需要设置主动横撑。

主动横撑设计：

中塔柱从第10节起到第21节止，其中第10节和第11节每节高3.5m，第12节到第21节每节高4.5m；拟采用前进正推法计算主动横撑，计算中塔柱根部混凝土拉应力主要公式如下：

式中：σ―中塔柱根部受拉边缘混凝土的计算拉应力；

M―横撑施加前中塔柱根部高度计算范围内的塔柱自重及施工荷载在根部产生的弯矩；

I―中塔柱根部截面的惯性矩；

y―中塔柱根部截面中性轴到受拉边缘的距离；

N--横撑施加前中塔柱根部高度计算范围内的塔柱自重及施工荷载在根部产生的轴力；

A―中塔柱根部截面面积；

Rl―中塔柱根部混凝土预期标号的极限拉应力；

K―安全系数

中塔柱每个节段混凝土方量按80m3计，每延米钢筋及骨架重量按6277kg计，第10节段处截面惯性矩I=43.64m4，截面面积A=30.22m2，每个施工节段爬模及施工荷载为600kN。

通过工况模拟计算，19节段施工完毕以后，中塔柱根部应力较大，为0.902MPa，接近1MPa。所以考虑在19节段施工完毕，爬架爬升至20节段以后，在15节段中央，标高+61.5m处设置一道主动横撑，施加一道水平推力为800kN的主动横撑,以抵消不良应力，保证中塔柱根部应力不大于1MPa，保证施工质量。（该横撑有2根Φ800mm钢管构成）

5、中上柱交汇段及上横梁施工

中上塔柱交汇段上横梁下倒角位于塔柱第21节，仍然采用插板牛腿支撑圆弧倒角模板施工。

上横梁外轮廓尺寸为6.5m（高）×6.5m（宽），顶、底板及腹板壁厚0.8m，布有36束15-22预应力钢绞线束。施工工艺与下横梁相同，此处不再叙述。

6、上塔柱施工

上塔柱是拉索锚固区，断面尺寸为4m×7.2m，每塔肢内布置有12对斜拉索套筒，11对钢牛腿和11根钢锚梁，以及426根井字形预应力筋；张拉控制力为673KN，第一次张拉673KN后5小时，进行第二次复张拉，张拉力一致，这样做的目的就是为了减少应力损失。

钢锚梁施工流程；①支撑支架施工。②钢锚梁定位架安装。③安装钢牛腿。④安装钢锚梁。⑤初调位。⑥平面位置、高程精调。⑦测量复测。⑧索导管接长、安装。⑨塔柱施工。⑩钢锚梁接高。

斜拉索锚固区段钢筋密集，预埋构件众多；预应力管道、索导管及锚下螺旋筋、钢锚梁的预埋件与塔柱钢筋之间容易发生空间位置冲突，为此，先用软件进行空间模拟验算，发生空间位置冲突的部位采取相互避让的措施，优先确保索导管和钢牛腿、钢锚梁的位置准确，其次是井字形预应力筋的管道位置。塔柱主筋未经设计方同意前，不得将其割断。

上塔柱的施工关键是索导管和钢锚梁的空间定位。为提高其定位精度，除设置刚度更大的劲性骨架外，施工测量时采取初调位、精调位和复测三个步骤。钢锚梁、索导管安装定位采取以TCA2003全站仪(TCR1201全站仪)三维坐标法为主，以极坐标法校核；钢锚梁及预埋钢锚梁底座底面高程、顶面高程、平整度测量采用AP-128水准仪测量，以TCA2003全站仪三角高程法测量校核。为降低日照、气温及风力等外界条件变化的影响，上塔柱节段施工测量选择在平均气温稳定的凌晨2：00至7：00之间。

7、液压爬架施工工艺

液压爬模系统由内外钢木组合模板、爬升装置、移动模架支架、模板悬吊系统、外爬架、固定支架、动力装置及管路系统等组成。

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导轨进行爬升。爬架的安装顺序流程：①安装埋件。②安装附墙挂件。③安装埋件挂件。④安装主承力架。⑤安装液压装置。⑥安装后移模板承力架装置。⑦安装模板。

8、结语

厦漳跨海大桥南汊主桥运用成熟工艺，例如：液压爬模，钢筋采用的镦粗直螺纹连接技术，中塔柱的主动横撑，预应力筋的复张拉，真空辅助压浆等等，顺利的完成了索塔施工任务。整个索塔施工期间，各工序的施工质量均满足设计和规范要求；索塔的线性和结构应力经过施工和监控方的密切配合，达到了初期制定的控制目标，与设计的成桥状态相吻合。

参考文献：

建设部工业行业标准《镦粗直螺纹钢筋接头》JG171-2005

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。