青山大桥曲面异型主塔施工关键技术

周海峰 （中铁四局集团第五工程有限公司，江西 九江 332000）

1 工程概况

南宁青山大桥主桥为双塔双索面混合梁斜拉桥，其跨径为（64+106+430+106+64）m，桥面宽度为38m，其成桥状态效果图如图1所示。

图1 青山大桥主塔效果图

青山大桥主塔造型源于壮族人民的头巾，外形总体上呈椭圆形，是一个典型的钢筋混凝土异型拱结构。主塔全高137.0m，分别由下、中、上塔柱及塔冠4部分组成。其中下塔柱高32m，采用空心截面，两肢最大间距达52.8m；纵桥向宽度8m，壁厚1.6m；横桥向宽度6m，壁厚1.5m。下连接板横桥向长33.89m～44.57m，纵向宽8m，连接板上部两侧各刻50cm槽口。中塔柱高65m，采用空心截面；一侧塔柱纵桥向宽度7.5m～8m，另外一侧塔柱纵向宽度8m，壁厚1.2m；横桥向宽度6m，壁厚1.2m、1.5m。上塔柱高34m，采用空心截面；一侧塔柱纵桥向宽度7.5m，另外一侧塔柱纵向宽度8m，壁厚0.7～0.95m；横桥向宽度6m，壁厚1.0～1.2m。上连接板横桥向长16.42m～21.2m，纵向宽6.5m～8m，连接板下部两侧各扣50cm槽口。塔冠高6m，采用空心截面；纵桥向宽度8m，壁厚0.95m。

2 关键施工方案优选

2.1 异型曲面可调爬升模板

目前国内外大跨度斜拉桥主塔多设计为A型、倒Y型、H型、独柱型和钻石型，其中大部分主塔为直线、折线等规则线形结构，且大多采用爬模法或滑模法进行施工。青山大桥主塔立面总体呈椭圆形，两侧塔肢截面为弧形渐变截面，采用传统的爬模难以满足施工要求。在比较分析国内外类似工程经验的基础上[1-3]，项目部研究确定拱形主塔曲面异型双肢塔柱采用异型曲面可调模板和爬模法进行施工。将双肢塔柱沿着高度方向分为32节段，爬模每爬升一个节段后，通过对曲面可调模板的表面竹胶板板面进行局部切割，背带对模板曲面的曲率进行调整，使主塔双肢塔柱横截面尺寸及整体线形满足设计要求。

2.2 临时横向水平支撑结构

青山大桥拱形主塔的两肢塔柱最大间距达52.8m，在国内斜拉桥中十分罕见。施工过程中结合施工进度在主塔双肢塔柱上特征位置安装2排由φ630×10mm钢管拼接而成带斜撑的π形水平横向临时横向水平支撑结构，以保证施工过程中主塔双肢塔柱的线形及内力符合要求，提高合龙前双肢塔柱的稳定性。

2.3 合龙段多层纵横向贝雷梁叠合支撑体系

针对索塔顶部拱形合龙段的施工要求，项目部设计多层纵横向贝雷梁叠合支撑体系实现了上塔柱高空顺利合龙。通过在双肢塔柱侧壁预埋型钢牛腿作为支点，其上吊装8组纵横交错的贝雷梁作为塔顶合龙段支撑平台，采用膺架法进行混凝土分层浇筑施工。采用这种支撑体系不仅大大减少了支架使用数量，降低支架搭拆过程中高空坠落风险，而且缩短了工期，降低了综合施工成本。

3 曲面异形塔柱的液压爬模法施工

青山大桥曲面异形双肢塔柱采用液压爬模法施工，其关键施工步骤包括爬模预埋件预埋、爬模骨架安装、混凝土的浇筑、混凝土的养护、爬模模板的调整及爬升等。

3.1 爬模预埋件预埋

爬模预埋件主要由3部分组成：埋件板、高强螺杆、爬锥。爬模预埋件施工过程中，应注意以下几点。

①爬模埋件板与高强螺杆的端部应进行焊接以防止混凝土浇筑过程中埋件板与高强螺杆受振动棒振动而松脱，造成施工质量及安全隐患。

②在高强螺杆与爬锥连接处应涂抹黄油以防止施工过程中砂浆进入螺杆螺纹间隙内，造成爬锥装卸困难。

③预埋前爬锥面至高强螺杆间用胶纸包好，以方便后续的爬锥装卸。

④塔柱上其他预埋件、预留孔洞严格按照图纸施工。

3.2 爬模骨架安装

爬模骨架安装施工过程中，应满足以下要求：①爬模骨架应先在地面拼装完成并验收合格后，再进行整体吊装；

②对于斜爬面，上平台架体安装时应在上平台梁的上方安装活动耳板，主平台横梁吊装至耳板上并打孔，穿好销轴。

③耳板与主平台承重梁的连接使用M20×50的螺栓，安装时应将螺栓的螺杆向下，以防止安装上平台梁时顶住上平台横梁；

④安装好各层平台的底梁，铺好各层平台木板，内侧设置安全网一道，外侧设密目防尘网，退模前做好模板与上平台架体的连接，平台的转角部位未爬升时均用木板封闭，以防落物伤人或其它安全事故。

3.3 混凝土浇筑

青山大桥主塔混凝土浇筑过程中，采用了如下技术措施：

①根据节段的高程，调整混凝土的配合比，随着塔柱混凝土高程的增加，混凝土的塌落度也逐渐增大，以方便混凝土的泵送和浇筑施工。

②塔柱混凝土采用地泵分层浇筑，分层厚度以0.3m左右为宜，沿水平方向逐渐推进。混凝土采用插入式振捣器振捣，振捣时需快插慢拔，同时要垂直插入混凝土中，严禁用振捣棒拖混凝土布料，振捣棒移动间距不得超过有效工作半径的1.5倍。

③布料时，混凝土自由落体高度不超过2m，超过2m则设置串筒布料。

3.4 混凝土养护

混凝土的养护是保证混凝土质量和裂缝控制的关键环节之一。主塔混凝土养护过程中采用了如下技术措施。

①混凝土浇筑完成后，应在收浆后尽快覆盖和洒水养护。覆盖时不得损伤或污染混凝土的表面，洒水的次数以能保持混凝土表面经常处于湿润状态为度。

②混凝土强度达到设计强度的50%即25MPa前，不得使其承受人员、工具、模板、支架等荷载。

③待混凝土强度等级达到设计强度的60%即30MPa，可进行爬模系统的爬升作业。

3.5 爬模模板的调整及爬升

3.5.1 爬模模板的调整

①曲面异型塔柱的爬模模板根据设计及施工工艺要求，采用多个曲面板块、平面板块围合而成。

②塔柱曲面模板应根据设计的尺寸和线形要求，沿着塔柱标高进行分节段逐步调整。本工法实施例中，中塔柱爬模每爬升4.5m，沿塔柱中心线的2块圆弧段模板从中间对称切除17.3mm，同时塔柱中心线两侧模板向圆弧段挪移。

3.5.2 爬模的爬升

塔柱标准节段爬模爬升主要流程如下所示。

第一步：模板安装完成；浇筑混凝土；施工人员在平台绑扎钢筋。

第二步：拆模、后移模板；插导轨；爬升。

第三步：爬升到位；安装吊平台；开始合模。

第四步：合模完成；浇筑混凝土。

第五步：浇筑完成；拆模。

第六步：进入标准爬升阶段；又一次浇筑混凝土；提升导轨、爬升架体。

4 临时横向水平支撑施工

项目部与中南大学开展技术合作，通过主塔施工全过程的受力分析，根据主塔线形控制及混凝土应力控制要求，综合确定了临时横向水平支撑的布置及优化选型。研究结果表明，超宽主塔的横撑长细比较大，采用类似工程的水平钢管横撑不满足稳定性要求，可在水平横撑的两端设置斜撑使其稳定性满足要求。中塔柱共设置2排3道临时锁定结构，标高分别为50m、75m、95m，采用φ630×10mm钢管制作而成带斜撑的π形水平横向支撑。

临时横向水平支撑的安装，需要根据横撑的自重及塔吊的额定起重量确定。当塔吊起重量限制不能一次吊装时，可分节段吊装。首先在地面将水平横撑两端的水平段与斜撑焊接成Y形支架，用塔吊分别将Y形支架焊接到两侧塔柱预埋板上，然后吊装水平横撑中间段钢管，其一端采用法兰盘连接与一侧Y形支架的水平钢管对接，并拧紧螺栓，另一端采用内径略大于横撑钢管外径的钢管套与一侧Y形支架的水平钢管对接，并进行焊接固定。横撑钢管焊接必须符合钢结构规范要求。

横撑钢管下料以现场测量长度为主进行控制，中间段水平钢管宜较现场测量长度短50～100mm,以便于钢管吊装，其长度偏差通过对接钢管套进行调整。

5 拱形主塔合龙段的施工

青山大桥拱形主塔合龙段采用膺架法施工，通过在双肢塔柱侧壁预埋钢板焊接型钢牛腿作为支点，在其上吊装多层纵横交错的贝雷梁作为塔顶合龙段支撑平台，采用膺架法进行混凝土分层浇筑施工。

施工过程中在塔柱特征位置的侧壁上预埋一定长度的型钢并水平向外悬挑，并在其下部通过预埋钢板设置斜向撑杆，形成三角形牛腿作为合龙支架的支点。按照要求在地面预先将贝雷片拼装好形成纵横向贝雷梁，待塔柱混凝土强度达到要求后进行贝雷梁吊装。在塔柱侧壁预埋长3m的I45a工字钢，向外悬挑1m与下部斜撑一起形成牛腿，牛腿上先架设12m长的纵向贝雷梁，并用角钢与预埋工字钢焊接固定，然后吊装横向贝雷梁，布置间距0.9m，并焊接固定，然后依次吊装上层纵横向贝雷梁。贝雷梁两侧横向预留的空间，便于脚手架搭设施工和模板加固。

预埋型钢牛腿及贝雷梁支架的选型及布置通过计算分析确定，其强度和刚度必须满足规范要求，确保索塔合龙段的工程质量和施工安全。

6 结语

南宁青山大桥曲面异型混凝土拱塔结构对施工技术提出了严格的要求。项目部研究开发了适用于曲面异形混凝土结构的液压爬模装置、π形临时横向水平支撑结构和合龙段的多层纵横向贝雷梁叠合支撑体系，满足了青山大桥拱形主塔施工要求，方便施工，节省工期，降低了综合施工成本和施工安全隐患，取得了良好的经济和社会效益，可供类似曲面异形混凝土结构工程施工参考。

[1]齐文忠，张利.甬江大桥斜拉桥索塔施工技术[J].公路,2010（10）:47-50.

[2]谢勋成.液压爬模在斜拉桥索塔施工技术[J].交通世界:运输车辆，2015（9）:128-130.

[3]周游.多变、异型截面斜拉桥索塔施工技术研究及应用[J].建筑工程技术与设计,2015（14）.