嘉绍大桥主桥X托架施工关键技术

吴聪

【摘 要】嘉绍大桥主塔设X型托架，托架悬臂长度21.49m，为预应力混凝土结构。采用扇形排式支架施工，分三次浇筑、两次张拉施工完成。论文对其支架设计与施工、钢筋与混凝土施工、预应力施工、支架拆除等关键技术进行了介绍，供类似工程参考。

【Abstract】The main tower of JiaShao Bridge is equipped with X bracket， the length of bracket is 21.49m， and it is prestressed concrete structure. It adopts the fan-shaped bent support construction， which is completed by three times pouring and two times tensioning construction. The key technologies such as the design and construction of the support， the construction of reinforcement and concrete， the construction of prestressing force and the removal of the support are introduced in this paper， which can be referenced by similar projects.

【关键词】X型托架 ；扇形排式支架； 支架预压

【Keywords】 X bracket； fan-shaped bent support； bracket preload

【中图分类号】TU74 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）07-0177-04

1 引言

嘉绍跨江大桥主航道桥位于潮强流急，涌潮汹涌，冲淤剧烈的钱塘江强涌区。主航道桥主塔托架悬臂长度长达21.492m，远超出承台范围，其施工难度大。经过全面、认真比选，托架采用直桩与斜桩结合的落地扇形排式支架进行施工。成功解决了长悬臂、变高度X托架施工难题，为今后类似工程提供了经济、可靠、实用的施工技术。

2 工程概述

嘉绍跨江大桥主航道桥为六塔独柱四索面分幅钢箱梁斜拉桥，其跨径布置为70+200+5×428+200+70=2680m。索塔采用独柱型索塔，包括塔柱、托架、塔冠以及索塔附属设施等。

主塔设置箱形断面“X”型支承托架。托架悬臂长度为21.492m，托架采用变高度结构，高5.00～9.00m，顶底板宽4.60m，顶板厚为1.30m，腹板及底板厚为 1.00m。托架为预应力混凝土结构，托架共设置了42束15～22预应力钢束。为满足托架与塔柱间受力要求，托架的纵向钢筋均锚固于塔柱内，预应力钢束锚固于托架的中部和端部，管道成孔采用塑料波纹管。为避免预应力锚具布置切断托架钢筋和景观需要，托架预应力采用深埋锚工艺。（图1）

3 托架支架设计与施工

3.1 支架设计

X托架结构为长悬臂（悬臂21.94m，伸出承台以外8.4m）、变高度（由9m变至5m）的结构，由此带来了在支架设计时必须解决两大难题。①支架钢管的布置；②承重桁架设计。

经过几种方案的比选，托架支架采用扇形排式落地支架，每肢采用6根φ1000×12mm钢管，沿着托架悬臂方向分两排布置，每排3根。均支撐在承台上。钢管桩间利用φ600×8mm平联连成整体。托架根部采用预埋牛腿受力。为增加整体稳定性及抵消水平力，支架通过平联拉杆与塔柱预埋件固定。托架在靠近塔柱侧利用预埋在塔柱中的双拼HN588型钢牛腿作为支撑。

支架系梁及分布梁均为双拼HM588×30cm型钢，主承重梁为7排异型桁片。桁片上设置分配梁为I12.6工字钢，根据荷载不同不等距布置。为了支架拆卸方便，在每个支点位置均设置一个砂箱。支架两侧搭设钢管脚手架，作为模板支撑和施工作业平台。

3.2 支架搭设

钢管采用全高度整根进行安装，先安装内侧4根直管再安装最外侧两根斜管。

首先测量放样，精确定位钢管的位置。然后安装第一根钢管，安装时必须严格控制钢管的垂直度，垂直度满足管轴线偏差≤L/1000。钢管与预埋件固定后，接着安装该根钢管的纵联和横联。依次顺序完成其它直管安装。斜管的安装利用两台吊机抬吊实现其设计斜率而完成安装。

钢管安装完成后进行系梁安装，同时根据系梁高度安装塔侧牛腿。接着安装砂箱，然后安装分布梁。最后安装承重桁架。

3.3 支架预压

支架按照设计要求搭设完成后，在投入使用前必须进行支架预压以复核设计及检查支架搭设质量。

预压前对照设计图纸仔细检查每个关键部位是否符合要求，尤其是节点附近的焊缝质量情况，承重桁架连接、加强情况等。一切准备就绪后，即可进行支架的加载预压。

支架预压加载试验分5步完成，即60%、80%、100%、110%、卸载。预压荷载采用钢筋及钢板进行配载。每级加载完成后，应先暂停下一级加载，并每隔2小时对支架沉降量进行一次监测，对各个测试点所测数值做好现场实时分析，即时了解控制部位的沉降变形。当支架顶部监测点的沉降量平均值小于2mm时，可进行下一级加载。若在加载过程中控制测点变位超过设计或规范允许值时，立即暂停加载并查明原因。

加载时应严格控制偏载，尽量保证堆载重心在托架支架中轴线附近。并以尽量降低堆载重心为原则，保证预压过程的安全性。同时做好相应监测记录。

3.4 支架拆除

托架第二次预应力施工完毕后，即可以拆除支架。支架分承重梁结构、承重管桩两大部分进行拆除。endprint

承重梁结构采用塔吊或履带吊进行拆除。首先卸载砂箱。卸载时，应所有砂箱同时下降，让承重梁和底模等整体下降。砂箱卸载后，接着进行底模及底模分布梁的拆除。然后进行承重桁架的拆除，最后是分布梁及系梁的拆除。

承重管桩拆除需用塔吊及卷扬机配合。管桩拆除顺序为先拆除斜桩再拆除直桩。

4 托架钢筋混凝土施工

4.1 钢筋安装

托架钢筋共有φ16mm、φ20mm和φ25mm的HRB335级钢筋三种规格，根据不同部位分别分为底板、腹板、顶板以及锚下钢筋等四大部分。

首先在底模上放出托架的轮廓，安装底板钢筋及腹板钢筋。由于腹板钢筋最高的达到9m，所以必须设置轻型骨架固定。钢筋安装完成后，检查其尺寸，在安装时是否发生变形。

在进行腹板和底板钢筋安装时，应将底板钢筋与腹板钢筋连接牢固，底板上下层钢筋应形成整体，各梁块之间的纵向钢筋应进行绑扎连接。为确保预应力管道位置的绝对准确，当钢筋位置与预应力管道发生冲突时可适当的挪动钢筋位置。钢筋锚固处的钢筋如影响预应力钢束时，可适当弯折，待预应力施工完成后再恢复原状[1]。

注意加强与预应力有关钢筋安装，锚垫板下的螺旋钢筋需与波纹管、喇叭口同圆心，并密贴至锚垫板下；锚下加强钢筋网及钢束弯曲段加强钢筋必须严格按图纸施工，腹板锚下钢筋加弯勾勾住腹板钢筋；顶（底）板钢束起弯处前后75cm内，顶（底）板上下钢筋网拉筋加密，其最大间距为30cm。

4.2 模板设计与安装

根据托架的结构特点，托架外模采用大块定型钢模。内模采用木模。由于托架在长度方向是变高度结构，故在外模设计时分标准钢模及异型钢模两种。在托架不同节段施工中，利用标准钢模与异型钢模组合成相应尺寸的外模。

整个模板体系采用外模包住底模的结构型式，外模和内模间采用对拉螺杆固定。螺杆采用D20圆钢，水平间距1.5m，竖向间距0.8m。托架两侧搭设水管支架作为操作平台，内模采用水管支架支撑。

托架采用翻转模板法施工。托架施工首节垂直度和平面位置最为关键，直接影响托架外侧线形，在支架上焊接定位型钢用于固定模板，模板安装完毕，测量精确调整垂直度，在四周用钢丝绳加型钢对顶对拉，加固模板，模板底部与底模接触部位使用止水胶带，并用对拉螺杆锁紧，防止混凝土浇筑时漏浆。

4.3 混凝土浇筑

根据设计文件要求，托架一次浇注对称两肢，需混凝土约400m3。浇筑混凝土前须对所有支架、模板及钢筋进行一次大检查。

对于托架混凝土浇注采用先底板、后腹板，再顶板的施工顺序，由于托架底板存在的纵坡，纵向浇筑顺序为从托架根部端向悬臂端浇筑。托架底板一次浇注完毕，腹板施工时，混凝土必须分层浇注，分层振捣，分层厚度为30cm。浇注混凝土时，振动棒应垂直插入混凝土，要快插慢拔，如此有利于将混凝土中的空气引出，避免产生气泡。分层浇注时，振动棒要插入前一层混凝土，保证新浇注混凝土与前一混凝土结合良好。对钢筋密集处和锚头处，使用直径3cm小振动棒振动，以保证该处混凝土密实。

浇注腹板混凝土时，为防止腹板根部翻浆，必须设置不小于100cm的反压模扳，同时在保证混凝土质量和泵送能力的前提下，尽量减小混凝土坍落度。在浇注过程中，要加强振捣，以防止蜂窩麻面，同时又要避免过振捣现象。

由于X托架混凝土标号高、壁厚较厚，故混凝土浇筑完成后必须及时、持续地养生，确保混凝土质量。

5 托架预应力施工

5.1 预应力管道安装

预应力管道的正确安装和保护是预应力施工顺利的前提。由于托架的全部预应力管道均要通过中、下塔柱实心段，然后再接长。塔柱实心段中间钢筋密集，影响管道安装的因素繁多，因此施工难度较大。

①预应力管道的固定。预应力管道安装必须顺畅，严格按设计坐标安装，偏差不大于10mm。每50cm设置定位钢筋卡一道，定位钢筋网最大间距不得大于50cm，并同主钢筋焊牢。预应力束弯曲段定位钢筋网及定位钢筋卡间距应适当加密。

②预应力管道接头的处理。在施工过程中特别注意预应力管道接头的处理。必须采用专用接头进行连接安装，接头伸入管道内的长度必须不小于25cm，内管接头须平顺，对有凹凸的接头用铁锤或其他工具修平顺。塑料波纹管与锚垫板连接，采用高密度聚乙烯套管。塑料波纹管与排气管连接，在波纹管上热熔排气孔，然后用塑料弧形压板连接。管道接头处理不当，将会对钢绞线穿束及压浆造成极大影响。

5.2 预应力穿束与张拉

①预应力穿束。X托架预应力采用先装预应力管道再穿束的工艺，穿束在混凝土浇注前进行。由于X托架预应力束长达60m，人工进行穿束无法保证穿束质量及效率，故采用卷扬机加专用连接器进行穿束，这样既能够保证穿束质量又能保证穿束效率。

②预应力张拉。由于X托架预应力采用了深埋锚工艺，故张拉时须使用特制工具式的过渡板在X托架外壁进行张拉。根据设计文件要求，混凝土龄期至少保证5天，混凝土强度达到80%以上设计强度，弹性模量达到设计值的70%的情况下方可施加预应力。

千斤顶安装时，须与管道中心相重合。工具锚亦必须对中管道，使钢铰线在工具锚与工作锚之间顺直。张拉时，预应力施加到初应力σ0→测量千斤顶油缸伸长量L0→应力缓慢升到σk 并持荷5min→测量油缸伸长量L1 →验算实际伸长量ΔL ，符合要求后方可锚固。

张拉采取张拉力和伸长量双控，托架预应伸长量以张拉以为主，伸长量的实际伸长量与理论伸长量之间的允许误差不得超过±6%。断丝率不得超过施工规范要求。当实际伸长量与理论伸长量之间的误差超出允许值时，必须检查机具或钢铰线，重新检验合格并查明原因后才能继续张拉作业。

5.3 预应力管道压浆

①压浆前准备工作。

切割锚外钢丝：将锚具外部多余的钢绞线用砂轮切割机割切，但余留长度不得少于3cm。

封锚：锚具外面的预应力筋间隙应用水泥浆填塞（可适当加点棉花或棉碎）以免冒浆而损失灌浆压力。封锚时应留排气孔。

冲洗孔道：孔道在压浆前应用压力水冲洗干净，保证孔道畅通，冲洗后用空压机吹去孔内积水，使水泥浆与孔壁的结合良好。

②管道压浆。

张拉后24小时内进行管道压浆，孔道压浆采用真空辅助压浆工艺，并掺入适量的阻锈剂。孔道压浆顺序先下后上，将集中在一处的孔一次地压完。压浆时，先开真空泵，使孔道内的气压与大气压形成一定的压力差后，再开压浆机，将预拌好的水泥浆压入孔道，当排气端流出的水泥浆用目测认为是连续流出并与压浆端压入的水泥浆稠度一样时，关闭真空泵，关闭出浆端的阀门，再用压浆机进行加压后，关闭压浆机和压浆端阀门，待孔道内水泥浆初凝后方可拆除孔道两端的阀门。

6 结语

嘉绍大桥主桥主塔X托架具有长悬臂、变高度、体量大、内部结构复杂等特点。如何在有限的资源下不影响塔柱的施工进度同时实现托架施工的顺利完成，成为X托架的施工难题。X托架施工关键技术在于托架支架的设计与施工、钢筋混凝土施工及预应力施工三者的施工顺序与交叉。托架能在有限时间内顺利完成施工，将为本桥的主塔施工的顺利完成奠定了坚实的基础。本文就这些施工问题进行阐述，以供同类型工程参考。

【参考文献】

【1】杨文渊.桥梁施工工程师手册（第二版）[M].北京：人民交通出版社，2003.endprint