九江长江公路大桥斜拉桥索塔施工

2011-06-13陈杏枝赵金霞黄继旺

山西建筑 2011年32期

陈杏枝赵金霞黄继旺

1 工程概述

九江长江公路大桥位于江西省境内九江区段，是福州至银川高速公路的主要桥梁之一，跨越长江，将江西省九江市与湖北省黄梅县相连。该桥建设能够缓解过江交通压力，完善赣鄂两省高速公路网络，加强长江两岸经济社会联系，促进两岸的交流，带动两岸的经济发展，加快沿江经济带开发建设，具有重要的社会经济意义。

九江长公路大桥全长8462 m，主桥为空间索面双塔不对称混合梁斜拉桥，全长1405 m，主跨跨径818 m，跨度组合为(70+75+84)m+818 m+(233.5+124.5)m。其中南边跨总跨度为229 m，设置2个辅助墩和1个交界墩，南边中跨比为0.280，北边跨总跨度为358 m，设置1个辅助墩和1个交界墩，北边中跨比为0.438。该桥全线采用双向六车道高速公路标准，设计时速100 km，路基宽33.5 m，主桥桥面宽 38.9 m，副孔、引桥桥面宽 33.5 m。横桥向斜拉索索距为35.5 m，主桥南边跨采用预应力混凝土箱梁，顺桥向标准索距为7.5 m;中跨和北边跨采用了钢箱梁，顺桥向标准梁段索距为15 m，北边跨尾索区标准索距为10.5 m;拉索在北索塔内壁上间距为2.5 m～4.2 m，南索塔内壁上间距为2.6 m～4.4 m，拉索按空间扇形布置，北塔每个索面由26对高强度平行钢丝斜拉索组成，南塔每个索面由28对高强度平行钢丝斜拉索组成，全桥共54对斜拉索。设计荷载采用汽车公路Ⅰ级，主通航孔通航净宽不小于600 m，净高不小于24 m，预计2012年年底建成通车。

全桥平面示意图如图1所示。

图1 九江长江公路大桥桥型布置图

2 桥梁特点

2.1 桥梁建设特点

1)技术含量高。大桥跨江部分桥体为双塔混合梁斜拉桥，主跨跨径818 m，居世界已建和在建同类桥梁第六位。

2)环保压力大。大桥临近九江城区和庐山风景区，跨越水域众多，降噪环保、生态保护要求更高。尤其是大桥南塔位于九江永安大堤迎水面二坡道上，大堤安全倍受关注，环保、水保压力大。

3)协调工作复杂。本项目为江西、湖北两省共建，涉及两省交通、水利、航道、海事、国土、环保等多个部门，涉及范围广、沟通部门多、协调难度大。

2.2 施工主要难点

1)临堤大型基础施工:主桥南塔基础中心线距九江永安堤外肩仅32 m，在同类桥梁中离长江大堤最近，基础施工对大堤的安全、稳定性威胁很大。

2)深水基础施工:主桥北塔基础位于深水区域，常水位深20多米，流速急、流向乱、土层软弱;且有局部岩溶、断裂破碎带等不良地质，地质条件复杂，是项目进度控制的关键。

3)高塔施工:主桥桥塔高达200多米，大风和温差对塔柱混凝土作用大，塔柱抗风与静力稳定性矛盾突出，桥塔施工精度、施工质量、结构耐久性都面临严峻挑战。

4)主梁架设:主梁块件数量多、重量大、悬臂长，架设周期长，抗风安全突出，其施工技术要求高、施工控制难度大。

5)超宽混凝土箱梁施工:主桥混凝土梁宽达38.9 m，按常规做法将不可避免产生温度裂缝，直接影响到主梁运营的安全性及后期的结构耐久性。

6)钢桥面的铺装:本项目区域交通量大、重载车多，如何避免坑槽、推移，保证钢桥面铺装的质量与耐久性，是又一个关键技术难题。

3 施工要点

3.1 塔柱施工

1)主塔施工分为下塔柱、下横梁、中塔柱、中横梁、上塔柱、上横梁和塔顶结构等施工阶段。下塔柱施工可采用外部安装平衡膺架、内部预埋劲性骨架方法进行施工;中、上塔柱可采用爬升模板法逐段连续施工。

2)中塔柱施工时每隔18 m左右设置一道水平横撑，水平横撑必须具有足够的强度和刚度，并与塔柱固结。考虑塔柱施工时的变形，塔柱立模时必须设置相应的预偏量，预偏量数值应根据具体的施工方案计算确定，从而保证塔柱受力和变形符合要求。水平横撑设计时应特别注意施工期横桥向风荷载的影响，确保支撑和塔柱的安全。

3)塔柱施工时，应注意预埋人行爬梯、电梯、防雷系统、景观照明、航空障碍灯、塔内照明、电力管线孔、监测系统等各种预埋件及预埋钢筋。

4)严格控制塔柱倾斜度、高程及各断面尺寸，要求塔柱倾斜度的误差不大于塔高的1/3000，且不大于30 mm;每一节段塔柱倾斜度误差不大于该段高度的1/450，同时应避免塔柱呈蛇形;外轮廓尺寸允许偏差±20 mm，壁厚允许偏差±5 mm;塔顶高程允许偏差±10 mm，斜拉索锚固点高程允许偏差±10 mm，斜拉索锚具轴线偏差±5 mm;索塔的索道孔、锚梁位置及锚梁锚固面与水平面的交角均应控制准确，锚垫板与孔道必须互相垂直。

5)塔柱施工时应随时观测塔柱变形，并进行相应调整，以保证塔柱几何形状符合设计要求;对索塔压缩进行分析计算时应考虑混凝土收缩、徐变和弹性压缩对高程的影响，索塔应设置预抬量，在塔柱施工至一定标高时须对该处标高进行适当的抬高(特别是拉索锚固点定位处)，实际抬高的数值应根据中、下塔柱施工过程中的实际压缩变形和基础沉降情况综合考虑，施工时应动态监控该数值，以确保斜拉索在塔上锚固位置的准确。

6)塔柱采用C50混凝土。在施工前必须进行配合比试验及泵送工艺试验，以保证泵送混凝土的流动性、和易性及缓凝、早强等性能。

7)塔根、中下塔柱连接段、上中塔柱连接段为大体积混凝土，应进行大体积混凝土的施工设计，采用冷却水管等措施降低水化热，注意保温和养生，防止因水化热过高而使塔柱开裂。

8)应尽量缩短塔柱各起步段混凝土与已浇混凝土段之间的龄期。实体段与塔柱壁变化连接处应一次浇筑。塔底与承台塔座结合部，由于结构差异大，混凝土龄期不同，易出现温度、收缩内应力，施工时应予特别注意，要求对混凝土加强养护，要求不间断养护8 d以上。

9)塔柱施工模板应保证足够的刚度，并应确保混凝土外观质量和耐久性，每段混凝土浇筑高度控制在4 m～6 m，且每次衔接面的处理应整齐、清洁，以保证新老混凝土的接缝质量。

10)对于与拉索套管相冲突的纵向主筋，应将纵向主筋向索套管两侧移动，贴近索套管两侧布置。考虑到上塔柱连接段索套管布置复杂，个别纵向主筋向索套管两侧移动困难，可截断相应位置纵向主筋，截断后的纵向主筋应与索套管焊接成整体。对于与索套管发生干扰的分布钢筋，应于干扰处断开，并在相应位置与索套管焊接，焊接长度应不小于5d(双面焊，d为钢筋直径)。由于普通钢筋与索套管相互干扰造成钢筋布置稀疏的局部位置，采用钢筋网片局部补强，钢筋网片留出足够的锚固长度或与附近钢筋焊接。

3.2 上、中、下横梁施工

1)下横梁采用搭设支架现浇的施工方法，分两次浇筑混凝土。第一层浇筑高度4 m，第二层浇筑高度4 m。第二次浇筑混凝土前，应对第一层混凝土与第二层混凝土结合面凿毛并清洗干净。

为克服支架变形、混凝土收缩及第二次浇筑混凝土时对底面产生的裂缝，第一次浇筑混凝土后需张拉部分预应力束;第二次浇筑混凝土后，张拉剩余批预应力束。下横梁施工全部完毕后，可拆除下横梁支架。下横梁预应力张拉时间及根数按表1进行。

表1 预应力张拉要求

2)上、中横梁施工亦采用支架现浇法，分两次浇筑混凝土。上横梁第一次浇筑混凝土后需张拉10束预应力束;第二次浇筑混凝土后，张拉剩余批预应力束。中横梁第一次浇筑混凝土后需张拉16束预应力束;第二次浇筑混凝土后，张拉剩余批预应力束。上、中横梁均分两层浇筑，第一层厚2.5 m，第二层厚2.5 m。

3)横梁预应力钢束均为两端同时张拉，同一批张拉预应力束的张拉顺序为:先从腹板中部向上、下缘依次进行，腹板两侧同一高度的预应力钢束应对称张拉，再从顶、底板中部向左右对称张拉。每束钢绞线的设计锚下张拉控制应力为 σk=0.75fpk=1395 MPa，张拉时对控制张拉力和引伸量采用双控，引伸量实际伸长值与理论伸长值应控制在±6%以内，断丝率不得超过规范要求。

4)竖向支座及限位支座垫块等主梁约束装置预埋件应在索塔施工时预埋，可在索塔全部施工完毕后再浇筑支座垫块，保证竖向支座顶面标高准确无误。

3.3 索塔锚固区预应力施工

1)索塔混凝土全部浇筑完毕，钢锚梁安装就位后，再对索塔锚固区预应力进行张拉，上、下游塔柱平行进行。同一拉索区，先张拉顺桥向预应力束并压浆，后张拉横桥向预应力束，顺桥向预应力束和横桥向预应力束张拉应交替进行，各预应力束均应两端对称张拉。每束钢绞线的设计锚下张拉控制应力为σk=0.75fpk=1395 MPa，张拉时对控制张拉力和引伸量采用双控，引伸量实际伸长值与理论伸长值应控制在±6%以内，断丝率不得超过规范要求。

2)预应力钢束张拉完毕，严禁撞击锚头，钢束工作长度一律用砂轮切割机切割，留下的锚头以外钢束长度应不小于3 cm，也不得大于5 cm。穿钢束前采用空气压缩机清除管道杂质，张拉后24 h内进行管道压浆。压浆采用真空吸浆工艺，在正式压浆前应通过稀浆配合比试验和真空吸浆工艺试验。

3)预应力钢束张拉端槽口设置间距10 cm×10 cm的φ6封锚钢筋网。塔内应设置封锚预埋钢筋，以保证封锚钢筋的可靠锚固。压浆完毕，经检查后应立即布筋，立模浇筑封锚混凝土，封锚混凝土应抹平，以满足索塔整体景观要求。

4)对钢筋或锚具等需较长时间裸露在外的部分建议采用涂刷阻锈剂等方法进行防腐处理。