长沙洪山大桥斜塔爬模施工技术

2010-08-15陈业红

山西建筑 2010年26期

陈业红

1 工程概况

长沙洪山大桥是长沙市北二环线上的一座特大桥,跨浏阳河,是长沙市环线建设的关键工程之一。该桥为目前世界跨度最大的竖琴式(无背索斜塔)斜拉桥,主跨206 m,其索塔是世界上唯一高度超过百米的全预应力混凝土斜塔,塔高146.6 m,水平倾斜58°。

大桥索塔分为塔基、塔座、塔身和塔顶四部分。塔座(标高:+64.098 m)以上到标高+172.764 m为索塔塔身部分,为全预应力混凝土箱形结构,截面(与塔身垂直)外轮廊尺寸为12 m(顺桥向)×8.2 m(横桥向),水平投影为14.15 m(顺桥向)×8.2 m(横桥向),塔身水平倾角为58°。塔身东西侧壁厚75cm,南北侧壁为变壁厚,从塔身底部到顶部,南面由206cm递减到123cm,北面由202cm递减到119cm。塔身高109.09 m,分29个节段施工。塔身施工是控制全桥工期的关键工程,也是技术与施工的难点,根据工程实际情况,塔身采用液压自升爬模系统施工。

2 爬模系统的组成

2.1 液压爬升系统

1)附着装置。附着装置由导轨靴座、固定套座及导轨支承座等部件组成(简称附墙座),它通过M48螺栓螺母或采用预埋组合套件将其牢固地固定在已经完成的塔身上。洪山大桥塔身倾斜58°,爬模系统在塔身四个面的受力状况不一样,附着装置数量和采用的形式均不同。2)爬升机构。洪山大桥液压爬升系统的爬升机构由导轨、上下爬升箱以及上下爬升箱之间的液压油顶等组成。导轨采用H型钢制作而成,在它的内侧面顶端组焊着用于钩挂在附墙座上的钩座,在其外侧面上组焊有供上、下爬升箱升降用的导向板和踏步支承块。洪山大桥每个爬升机位有导轨1根,共有导轨20根。3)液压油缸升降控制系统。洪山大桥液压泵站全部采用从意大利进口的单体式多功能升降控制油泵,1个油泵对应1支～5支液压油缸,实施由1个～5个爬升机位组成的1组爬模架的同步爬升。由于其同步控制系统采用了先进的由行程传感器和可编程控制器等部件组成的自动同步控制系统,爬架爬升同步性灵敏可靠。

2.2 模板系统

洪山大桥塔身内外模板均为钢模,外模采用大面模板,设计高度为4.1 m。外模各个面在塔身四个圆倒角处设置接缝,接缝通过螺栓连接。外侧横向用双槽钢做背带,竖向用H型钢连成一体,模板背面用4根可调式螺旋丝杆支撑,垂直方向用2根螺杆调节,模板底端设置滑道,可做水平方向运动。由于塔身索导管齿条节段与横隔板节段结构形式不同,内模采用小面模板。内外模板正常使用高度均为4 m,其中模板底部12.5cm压在已浇筑的塔身混凝土面上,并设置1道止浆带,以利于节段间混凝土接缝良好,无错台,有效避免接缝处混凝土漏浆。

2.3 爬模架体及工作平台系统

洪山大桥爬模的架体由三部分组合而成,中部是主架体,由竖向主承力架与相应的横向架体组成;上部为施工作业架,由模板支承架与相应的作业平台组成,坐落在主架体上面;下部架体由竖向次承力架与相应的横向架体组成,通过销栓悬挂在竖向主承力架之下。

本爬模系统共设置4层工作平台。工作平台用槽钢做桁架,上铺木板,平台栏杆采用薄壁钢管,外挂安全网。同一层的平台相互连通,护栏以内的平面范围内不留孔隙,以防物品坠落,上下层平台设置人行扶梯,供人员通行,上下相邻两个扶梯之间位置错开,以增加人员上下通行时的安全。

3 塔身爬模施工

3.1 爬模系统的安装与拆除

在塔身第1,2节段模板安装前,精确预埋爬模附着装置的钢套管和组合件,混凝土浇筑完成达到设计强度后,拆除模板,安装附着装置。在塔座附近利用塔吊或汽车吊机完成爬架各单元组拼,利用塔吊将各单元整体起吊安装在塔身预埋件上就位。爬模系统安装、调整完成后,进行模板系统安装。

塔身施工完成后,利用塔吊先将爬模系统的模板系统拆除,然后拆除爬模系统主架体。

3.2 爬模系统施工

1)模板拆除、安装附墙座。塔身节段混凝土强度达到设计要求后,拆除内模拉杆,用塔吊将内模分块拆除吊运至地面进行修整清理。在塔身下一节段劲性骨架及钢筋安装完成,拆除外模拉杆和塔身圆倒角处的模板连接螺栓,旋转外模的调节支撑杆,使模板与混凝土面脱离,用扭矩扳手将外侧模整体向外移50cm后,将面板表面清理干净。在本节塔身上安装附墙座,用螺杆固定。2)导轨爬升。外模外移50cm,附墙座安装完成后,开始爬升导轨。将与千斤顶连接的上、下爬升箱的转向开关同时转向上位,启动油泵,将导轨提起,每次提升60cm,千斤顶连续工作,将导轨提升到上端附墙座并钩挂在其上,导轨爬升完成。导轨爬升时,爬模架仍然锁紧固定在附墙座上处于不动状态,上爬升箱的位置也是处于不动状态。3)爬架爬升。当导轨爬升到位后,将爬升箱承力块的支承方向调整为支承在导轨踏步块的上面,之后将爬模架与附墙座之间的锁紧楔板暂时拆除,准备开始爬升爬模架体。爬升爬模架体时,下爬升箱的位置在1个小行程内不动,而上爬升箱通过液压油缸的伸出带着爬模架体一起升高1个小行程,之后液压油缸通过自动缩缸而使下爬升箱上升1个踏步块。如此重复若干次后,爬模架体爬升到位,将锁紧楔板重新安好使竖向承力架与附墙座固定好。4)模板安装。在钢筋绑扎到位后,即可进行外模板初步定位工作。在每个面的外模板上下缘标出模板中心点,外模安装就位时使模板中心线与塔身中心线对齐,外模用导链平移,垂直度靠侧面的调节支腿和下部的模板高低调节装置调节。用专用工具转动齿轮轴以推动模板,使下部顶紧已浇节段混凝土表面。为保证模板不漏浆,模板与混凝土面结合长度控制在12.5cm以上,且在模板接缝处贴一层海绵条,在模板下缘与塔身接缝处用原子灰封堵。5)混凝土浇筑与养护。塔身采用C50硅粉混凝土,混凝土采用三一公司的“HBT-60C”型输送泵泵送,洒水养护。6)预应力施工。混凝土达到设计强度后,塔身竖向预应力束利用1号平台进行张拉,压浆在塔内进行。横向预应力束利用-1和-2平台进行张拉、压浆。竖、横向预应力束均利用1号平台进行接长。