红水河特大桥索塔施工关键技术

林峰

斜拉桥索塔是大桥最重要的受力结构，施工周期长、难度大、精度要求高。文章以红水河特大桥工程为例，针对索塔施工一系列难题，介绍了塔身爬模施工关键技术和塔柱水平拉、撑杆设计方案以及索塔的测量控制、钢锚梁安装施工等关键技术。

斜拉桥;索塔;施工技术

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0 引言

斜拉桥索塔是大桥最重要的受力结构，必须优质高效地完成索塔施工，才能保证斜拉索的顺利安装与主梁施工。其施工特点是周期长、难度大、精度要求高。如何能在相对较长的施工周期内采取合理的技术措施，确保索塔各项质量指标满足标准要求，是一大难题。

1 工程概况

银川至龙邦高速公路贵州境内惠水至罗甸段第11合同段红水河特大桥为主跨508 m的世界首座非对称混合式叠合梁斜拉桥，桥型布置为：2×20 m预应力混凝土现浇箱梁+（213 m+508 m+185 m）双塔双索面混合式叠合梁斜拉桥，橋长956 m。贵州岸边跨和中跨主梁采用钢主梁与混凝土桥面板共同受力的叠合梁;广西岸边跨主梁采用混凝土π形梁。斜拉索布置为平面双索面、扇形密索体系，每个索面布有21对平面索。大桥结构布置如图1所示。

本桥索塔为5#、6#墩，均为折H型索塔，塔高195.1 m，其中下塔柱高55.0 m，中塔柱高72.0 m，上塔柱高68.1 m，塔柱截面为箱形截面并在四角处设置倒圆角。每个索塔共设上下两道横梁，横梁均采用箱形截面。斜拉索均锚固于上塔柱。索塔塔身设有劲性骨架以满足施工的需要。索塔结构和工程量分别如图2和表1所示。

本桥索塔施工主要有以下几个难点：

（1）索塔高度高，达到195.1 m。如何选取合理的施工工艺，才能确保安全、优质、高效地完成索塔施工。

（2）索塔为折H形状，分段接头多，如何确保施工精度。

（3）随着各个施工阶段的变化，折H型索塔的内力也会不断变化，塔柱与横梁节点受力复杂，如何避免混凝土产生拉应力导致开裂。

（4）索塔钢锚梁最重节段达到16 t，安装精度要求高，如何才能快速、高效完成钢锚梁安装施工。

针对以上施工难点，经比对论证，本桥塔柱采用液压自爬模施工，下横梁采用落地支架施工，上横梁采用托架施工方法。

2 塔身爬模施工关键技术

一般高墩施工有翻模、滑模、爬模等工艺。本桥索塔中、下塔柱为等角度变截面，上塔柱为等截面结构。结合本桥塔身高、分段多、工期短、变截面等特点，经综合考虑，中塔柱及上塔柱除起始段采用翻模施工工艺外，其余节段外模均采用液压爬模施工工艺。内模采用滑模施工工艺，用塔吊提升内模。

液压爬模体系主要由预埋件、导轨、液压系统、模板体系和操作平台等几大部分组成。每节混凝土设计浇筑高度为4.5 m。

塔身两柱各采用一套爬模施工（每墩共计2套爬模），模板安装高度为4.8 m，浇筑高度为4.5 m。下塔柱实心段为大体积混凝土结构，混凝土浇筑时需设置冷却水管，采取温控措施。

3 塔柱水平拉、撑杆设计

下塔柱设计为外倾，随着施工不断升高，外倾长度及其倾覆力矩越来越大，在自重、爬模及风等荷载作用下会在塔柱根部产生拉应力，这对塔柱结构受力不利。为最大程度减小塔柱产生的拉应力，防止塔柱混凝土开裂，在下塔柱施工的同时设置两道临时钢束对拉来消除上述应力。临时钢束采用15.2 mm钢绞线，在下横梁混凝土浇筑完毕预应力钢束张拉后，方可拆除下塔柱临时预应力钢束。

中塔柱设计为上内倾，随着塔柱施工后不断升高，形成倾斜悬臂状态，在外力作用下也会在塔柱根部产生拉应力。因此，在中塔柱施工的同时必须设置水平横撑。本桥设置了三道水平横撑，因跨度较大，水平横撑采用自身刚度较大的813×9 mm钢管。在上横梁施工完毕施加预应力后，方可拆除水平横撑。

下塔柱临时钢束及中塔柱钢管水平横撑如图3、图4所示。

3.1 水平拉力设置

（1）当索塔施工至第七节段时，第一次施加水平拉力F1。水平力通过对拉钢绞线施加，钢绞线数量为16根，每根钢绞线施加预拉力130.0 kN[1-2]。见图5。

（2）当索塔施工至第十二节段时，第二次施加水平拉力F2。水平力同样通过对拉钢绞线施加，钢绞线数量为16根，每根钢绞线施加预拉力130.0 kN。见图5。

3.2 水平推力设置

（1）当索塔施工至第二十节段时，第一次施加水平推力F3。在下横梁施工完毕且第二层混凝土达到90%设计强度后，卸除F1、F2水平拉力。水平推力通过千斤顶在813×9 mm横撑钢管上施加。现场实取2根钢管，每根钢管施加预推力443.7 kN[1-2]。见图6。

（2）当索塔施工至第二十四节段时，第二次施加水平推力F4。水平推力通过千斤顶在813×9 mm横撑钢管上施加。现场实取2根钢管，每根钢管施加预推力358.1 kN[1-2]。见图6。

（3）当索塔施工至第二十八节段时，第三次施加水平推力F5。水平推力通过千斤顶在813×9 mm横撑钢管上施加。现场取2根钢管，每根钢管施加预推力354.55 kN[1-2]。见图6。

4 索塔的测量控制

索塔测量控制以劲性骨架的定位安装为主控。先放样定位好劲性骨架，复核劲性骨架时标记好参照点。钢筋模板根据参照点进行安装，确保在安装过程中控制钢筋模板安装的精度与钢筋保护层厚度。斜拉索预埋钢套管与钢锚梁的初步定位也是根据劲性骨架上的参照点，最后再精调复核设计坐标。

塔柱施工测量放样的重点是：塔柱的测量控制主要是对劲性骨架、模板、索导管的安装测量控制，重点是保证塔柱各部位的倾斜度、垂直度、断面尺寸和塔柱内部结构的空间位置。

塔柱施工测量方法仍以全站仪坐标放样法为主，在索塔施工放样中应采用三维坐标法，此法测量工作相对简单和灵活。整个索塔施工的平面和高程放样均采用全站仪在施工控制网点上进行，放样元素为三维坐标，其高程采用精密三角高程测量方法传递和用钢尺量取复核。

5 钢锚梁安装施工关键技术

为提高钢锚梁的定位安装精度，本桥采用整节段起吊安装的方案（见下页图7）。在场地拼装脚手架上根据换算后的设计坐标，将钢锚梁进行整节段拼装。拼装复核完成后，用大型塔吊起吊安装，并在塔柱上按设计坐标复核。该施工方法简便，工艺程序清晰易懂，施工人员易于掌握，施工过程易于控制，施工质量易于保证，而且安装速度快，定位精确，保证了斜拉索的安装精度，提高了工作效率，节省了时间和成本。

5.1 场外拼装

相对于高空拼装来说，钢锚梁在指定场地内进行加工拼装会极大提高拼装的精准度，同时也方便高强螺栓的施工，在安全方面也有所保证。钢锚梁拼装完毕后，需进行验收。验收内容包括焊缝质量、螺栓扭力、各钢板相对位置、索导管与锚垫板轴线重合度、钢壁板垂直度等。只有在验收合格后方可运输至现场进行安装[3]。

5.2 现场吊装及定位安装

验收合格后的钢锚梁运输至现场后，经过现场二次验收，确保尺寸、轴线位置等在运输过程中无变动，且整体误差在允许范围内后，方可开始安装吊具。使用的吊具需要经过验算和现场检验，确保其承载力满足施工要求。吊具安装完毕后，经塔式起重机起吊至上塔柱相应位置，进行整体位置调整与定位。

钢锚梁定位安装分为首节安装和陆续批次安装。首节钢锚梁安装重点为：控制钢牛腿塔壁钢板的高程、平面位置以及塔壁钢板之间的相对高差。

5.3 测量要求

钢锚梁定位测量须选择合适的天气，在凌晨进行测量定位为佳，以减少温度、风等因素对测量结果的影响。首节钢锚梁精确定位完成后，用水准仪和钢尺将高程基准点传至第一节钢锚梁顶口附近并做好标记，以后每安装一节钢锚梁，均须用鉴定钢尺将前一节的高程基准引测至该节段钢锚梁的顶口。为消除高程传递的误差，每安装5节钢锚梁，须进行依次整体复核。

索塔钢锚梁与索导管安装定位是测量控制难度最大、精度要求最高的部分，索导管的位置在钢锚梁制作时已按相对几何位置精确定出，对钢锚梁的精确定位实际上就是对索导管的精确定位。要采用合理的测量方法，提高钢锚梁安装精度。

6 结语

本桥在施工过程中采取一系列技术措施，优质高效地完成了索塔施工，各项技术指标均满足设计及规范要求，为大桥顺利施工打下了坚实的基礎。

随着我国高速公路建设的不断推进，会出现越来越多的高墩高塔的桥梁，如何优质高效地完成高墩高塔施工是整座大桥施工的关键。本桥的顺利建成进一步丰富了高墩桥梁的施工技术，为今后类似工程的施工提供了借鉴。

参考文献：

[1]周水兴，何兆益，邹毅松，等.路桥施工计算手册[M].北京：人民交通出版社，2001.

[2]GB 50017-2013，钢结构设计规范[S].

[3]JTG/T F50-2011，公路桥涵施工技术规范[S].