红河特大桥索塔下横梁施工技术研究

2020-08-30邱永胜

建材与装饰 2020年25期

关键词：塔柱索塔牛腿

邱永胜

（中国水利水电第八工程局有限公司铁路公司，湖南长沙 410004）

0 引言

红河特大桥建水岸紧邻G245 国道，交通运输较为便利，元阳岸沿元绿公路通过县道穿在建元蔓高速施工区域，县道呼山段与地方道路及自建便道构成较完整施工道路网。

建水侧主塔横梁采用预应力混凝土箱形梁，桥塔设置上横梁、中横梁及下横梁。塔柱及横梁均采用C50 混凝土。下横梁尺寸参数主要为：长度为22.2m；宽度为9m；高度为6m；壁厚为0.8m。横梁均为箱形截面并设置横隔板。

1 红河特大桥索塔下横梁的施工设计

1.1 塔柱分节设计

红河特大桥建水岸塔柱高181.286m，截面变化较为复杂，塔柱外侧各面尺寸随塔柱高度不断变化。结合塔柱结构及爬模施工的特点，将塔柱分为31 个节段进行混凝土浇筑施工，节段浇筑标准高度为6m；根据塔柱结构变化，整个塔柱施工分成6 个典型施工区段：下塔柱施工节段（第1～8 节段），下横梁施工节段（9节段），中塔柱施工节段（10～16 节段），中横梁施工节段（17～18 节段），上塔柱施工节段（19～29 节段），上横梁施工节段（30～31 节段）。

1.2 支架设计

建水岸索塔塔高181.286m，下横梁底面距承台顶面47.4m，塔柱横梁采取牛腿托架式支架进行现浇施工。本工程中，托架结构型式为：分配梁I20 工字钢+横桥向主梁321 型贝雷桁架+双拼H700 型钢承重梁+钢垫块+双拼H588 型钢上弦杆+双拼H588型钢斜杆+双拼H588 型钢下弦杆+钢牛腿。设计图如图1 所示。

图1 支架结构设计

1.3 塔吊布置设计

根据现场施工实际需要，建水岸塔柱左右两侧各布置1 台塔吊。塔吊型号根据实际施工需要进行选取。参考现场实际情况发现，建水侧塔吊无法摆放于索塔基础上，故需另设计独立基础。由于现场地质为中风化岩层，地基承载力较好，所以根据TC7035型塔式起重机使用说明书完成一个尺寸为7m×7m 的塔吊独立基础设置。

2 红河特大桥索塔下横梁的施工技术要点分析

2.1 施工测量

2.1.1 施工测量控制网的复测

平面控制网复测及主桥平面控制网加密采用GPS 静态测量方式按《公路勘测规范》二等精度要求进行测设，主要技术要求如下表所示。复测采用与设计院同网型、同精度的方案进行。加密点位选在红河特大桥两岸，距线路中线较近、稳固可靠且不易被施工破坏的范围内，便于长期保存；点间距离在500～800m 为宜，且点间相互通视。平面加密点与高程加密点共用。根据点位精度和控制范围等因素，综合考虑选用IV65、HHDQII05、HHDQII01、HHDQII03 四个点为已知点。

表1 静态测量主要技术要求

2.1.2 水准复测

在实施水准复测前，需要完成现场勘查，对标石的完好程度展开检查，并结合与设计高程的对比，确定点位的可靠程度。在此过程中，需要落实的操作要点主要有：依照设计单位的原测顺序完成观测；架设仪器时应踩紧脚架，仪器严格整平；水准尺必须用撑竿稳定并且中下两个气泡应居中；将地面坚固沉降小的区域设为转点，并踩实尺垫；严禁在未观测完时随意移动尺垫；尽可能避免在中午气温较高、日照强度高的时间段落实观测。

2.1.3 索塔施工测量

（1）横梁施工测量。在完成托架的安装后引入预压操作，促使支架的非弹性变形得到有效消除。此时，要观测支架的弹性变形，根据弹性变形值对底模进行预抬。预压观测前在支架顶面（底模底面）设置测点，测出加载前各测点的高程值；在每次加载、卸载时测量各测点的高程，根据测得数据进行列表，分出各对应情况下的数值并和理论计算值进行对比分析，为支架标高（立模标高）的调整提供数据参考。

（2）塔柱、横梁各节段形体竣工测量。在爬模提升前和横梁模板拆除后展开形体测量，明确塔柱和横梁的浇筑后形体、倾斜度、断面尺寸、高程等主要参数，判断其与设计规范是否具有一致性，并将数据提交至技术部门，为后续的施工操作提供参考[1]。

2.2 下横梁施工

2.2.1 支架结构施工

在支架结构施工中，主要完成的任务包括牛腿、主桁架（上、下弦杆及斜杆）、承重梁部分、分配梁及底模的安装，具体施工顺序如图2 所示。

图2 支架结构施工顺序

在进行牛腿安装中，需要将其嵌入索塔塔身，所以主要在索塔塔身上（第7、8 节）预埋钢套件，钢套件由2cm 钢板在厂内焊接加工而成。将牛腿安装在钢套件内，使用钢板填塞抵紧牛腿与钢套件的缝隙区域。牛腿顶部设置8 道拉杆，拉杆贯穿塔身，锚固在对面塔身外侧，牛腿安装完成后对拉杆进行张拉，张拉完成后安装其余托架构件。

在进行主桁架安装中，主要使用了现场预拼装的方式，并在塔吊的支持下完成整体吊装。本工程的主桁架由上、下弦杆、斜杆和横联杆组成；上、下弦杆及斜杆均为双拼H58 型钢组成；横联杆为[20 槽钢，连接板为2cm 厚钢板，横杆间距4m 布置。

在本工程中，承重梁部分主要由双拼H700 型钢组成，因后期落架施工需要，承重梁与主桁架上弦杆之间需安装钢垫块，钢垫块由2cm 厚钢板在厂内焊接而成，顶面与底面分别与承重梁与上弦杆接触面焊接。横梁为321 型贝雷梁，按照90cm+25cm+45cm+25cm+45cm+55cm+90cm+60cm+90cm+60cm+90cm+60cm+90cm+55cm+45cm+25cm+45cm+25cm+90cm 的形式布置。

2.2.2 支架预压

为了实现支架非弹性变形的消除，落实支架预压操作是必然选择。实践中，要参考混凝土预制块完成配重，并结合主梁结构的荷载分布实施堆载。在本工程中，各级预压荷载的设计如下：

第一级预压荷载60%G=571.4t；预压块（尺寸为1.8m×0.9m×0.9m）数量n=571.4/3.5=163.3 块，取164 块。其中两侧腹板各53块，底板52 块，横隔板6 块。第二级预压荷载80%G=761.8t；预压块（尺寸为 1.8m×0.9m×0.9m）数量 n=761.8/3.5=217.7 块，取 218块。其中两侧腹板各70 块，底板70 块，横隔板8 块。第三级预压荷载100%G=952.3t；预压块（尺寸为 1.8m×0.9m×0.9m）数量 n=952.3/3.5=272.1 块，取272 块。其中两侧腹板各88 块，底板87块，横隔板9 块。第四级预压荷载110%G=1047.53T；预压块（尺寸为 1.8m×0.9m×0.9m）数量 n=1047.53/3.5=299.3 块，取 300 块。其中两侧腹板各97 块，底板96 块，横隔板10 块。

实践中，在加载完一级别后，需在每间隔12h 的条件下对支架沉降量进行一次监测。当支架顶部监测点12h 的沉降量平均值小于2mm 后，方可展开下一级加载[2]。

2.2.3 下横梁钢筋施工

在本工程中，下横梁断面外侧主筋为一排为φ28mm HRB400 钢筋，内侧为一排φ20mm HRB400 钢筋，箍筋和拉筋为φ16mm 钢筋。依照由上至下的顺序完成钢筋绑扎操作，着重规避下横梁预应力管道；在需要的条件下可以切割钢筋，但是必须引入补强处理。为了保证下横梁钢筋的施工质量，将横梁内壁与外壁钢筋的保护层厚度稳定在2.5cm，并以每平方米4 个的密度在模板与主筋之间设置砂浆垫块。观察是否存在露筋问题，一旦发现露筋必须及时处理。

2.2.4 下横梁模板施工

在本工程的施工中，下横梁底模及侧模板均采用厚度为15mm 的竹胶板，外背10cm×10cm 方木背楞，侧模横向背楞采用两根[10 槽钢背靠背布置，两根槽钢之间留有2.5cm 间距，以便穿入拉杆，立杆直径2mm，按照竖向间距80cm，横向间距1m 布置，底部两道拉杆与下横梁主筋焊接，模板复测合格后，在梁底板I20 小分配梁上沿长边方向每隔1.5m 焊接一个I20 工字钢挡块，挡块高15cm，抵住下横梁外模板。

施工中，所有模板均在现场完成拼接安装，并使用胶带落实堵缝操作，防止出现混凝土表面颜色、光泽不一致的问题。

2.2.5 下横梁混凝土施工

本工程主要利用分层施工的方式展开下横梁混凝土浇筑施工，其中，第一层浇筑高度为4m，第二层浇筑高度为2m。在输送泵管的支持下，促使混凝土垂直运输至横梁区域，结合在布料杆出料口处设置的软管，将混凝土自由下落的高度稳定在2m 之内。施工中，下横梁第一次浇筑的整体浇筑顺序为由两端向中间浇筑，即在腹板及隔板区域完成混凝土浇筑后再进行底板区域混凝土的浇筑；第二次浇筑顺序同样由两端向中间浇筑，即先腹板及隔板，再浇筑顶板。

2.2.6 下横梁预应力张拉及压浆

本工程的下横梁内布置72 束15.2-19 钢绞线，预应力采用两端对称张拉，一次张拉完毕。每束钢绞线的设计锚下控制应力为0.75fpk=1395MPa（不含锚圈口损失），张拉采用双控，以控制为主，以钢绞线伸长量进行校核。

在下横梁预应力张拉施工中，主要引入智能张拉及压浆技术，并落实两段张拉操作。施工中，将伸长量允许误差稳定在6%以下；每束钢绞丝出现断丝与滑丝问题的数量不超过1 丝；所有断面断丝之和稳定在相应断面钢丝总数的1%及以内[3]。

压浆施工主要在完成预应力张拉施工的24h 内展开，本工程主要使用了真空压浆工艺。该工艺的流程为：完成体内预应力施工；设计高性能压浆料配比，实现材料准备，并检查预应力管道的真空度是否满足要求；检查压浆泵口的出浆情况，在质检合格后连接管路；启动真空泵，展开吸浆操作；对排气孔的出浆情况展开观察，在达到要求后增加压力，持续时间为2—3min；对浆口与出气孔进行封堵；完成预应力压浆后，展开工作平台的彻底清理。

2.2.7 支架拆除

本工程的支架拆除操作流程具体如下：切割钢楔块落架、抽出方木及I20 工字钢分配梁，依托塔吊、卷扬机完成下放；拆除贝雷片；拆除主桁架；拆除牛腿。

2.3 混凝土泵管布置

混凝土泵的布置合理性直接关系着施工的顺利程度。在本工程施工中，为了更好保证混凝土泵管安装、拆卸的简便程度，主要将泵管附着在塔吊立柱上，并沿塔吊立柱向上，经过爬模平台后到达塔柱。同时，泵管与塔吊立柱之间采用卡箍固定牢固。工程中混凝土泵管的布置如图3 所示。

图3 混凝土泵管的布置

2.4 施工检验

出于对施工质量的考量，必须要展开施工检验工作，判断材料、施工成品（或半成品）等的质量是否达标。在本次红河特大桥索塔下横梁的施工中，主要完成的检验项目与内容如下所示：

（1）原材料检验。包含施工原材料、机械设备、构件的质量检验，需在入场阶段展开检验，严禁未达标材料入场。

（2）过程质量检验。在进行水泥混凝抗压强度的检验中，针对浇筑一般体积结构物，每一单元结构物制取不少于2 组；针对连续浇筑大体积结构物，每200m3或每一工作班制取不少于2 组；每片梁板长 16m 以下制取 1 组，16～30m 制取两组，31～50m 制取3 组，50m 以上不少于5 组。在进行水泥砂浆抗压强度的检验中，针对重要及主体砌筑物，每一工作班应制取2 组；针对一般及次要砌筑物，每一工作班应制取1 组。水泥混凝土坍落度的检验需要随时展开，以此达到维护混凝土结构总体施工质量的效果。

（3）配合比检验。在各种原材料检验合格后，可以展开水泥混凝土/砂浆等配合比的设计，并对各种配合比展开复核验证。