悬索桥索塔施工技术研究

刘旭刚

[遵义交通建设投资（集团）有限公司，贵州遵义563000]

0 引言

在悬索桥当中，索塔是十分重要的塔型结构物，可以对主索起到支撑作用。具体来说，悬索桥在受到荷载作用后将会增大索塔承受的中边跨主缆水平分力变化幅度，进而对索塔结构的安全性产生影响。因此，在实际施工过程中，相关施工人员需要有效应用悬索桥索塔施工技术，合理优化具体的施工工艺，完善场地布置、设备选型工作，以此来全面提高悬索桥索塔施工质量，提升悬索桥结构的安全性和稳定性。

1 工程概况

主要以某悬索桥梁的索塔工程进行分析，该桥梁为遵义至余庆高速公路乌江特大桥，位于余庆县与湄潭县交界处，跨越乌江。乌江特大桥桥型设计为9×40m 先简支后连续T 梁+双塔单跨680m 钢板桁结合梁悬索桥+5×40m 先简支后连续T 梁，桥梁全长1243.5m，起止里程为K47+398.5～K48+642，中心桩号为K48+102，桥面宽为24.5m，双向四车道，公路I级荷载。

2 施工场地规划和设备选型

2.1 施工场地规划

第一，施工场地布置。在索塔的实际施工中，相关施工人员需要有效落实环保管理工作，避免对周围水域产生影响，而且在施工现场禁止设置拌和站、加工厂以及生活区，而是通过汽车从施工便道运输相关的施工材料和设备。

第二，混凝土输送。在塔柱混凝土浇筑过程中，主要采用一级泵送浇筑方案，而混凝土则使用罐车输送，并通过高压泵来持续泵送混凝土。混凝土高压泵管的规格：长度3.0m、直径125mm、壁厚8mm，需要通过专用通道，沿着塔身依次向上布置[1]。

2.2 设备选型

在设备选型上需要从爬模、塔吊、电梯、混凝土泵送设备等方面进行分析。

首先，爬模选型。相关施工人员应结合塔柱的实际分节情况，采用4.5m 的液压爬模施工方式，一共需要设置6 层平台，而各平台的宽度为3m 左右，总高度则达到18m 左右，并要结合塔身截面尺寸来确定具体的平台长度。

其次，塔吊选型。该工程项目的航空限高达到154m，而塔顶标高则为147.5m，空余空间的高度为6.5m，因此需要以平头塔吊为相应的起重设备。由于空余的空间只有6.5m，因此只可以满足一台塔吊进行施工。在塔吊起重时，包括爬模安拆、上横梁托架安拆、钢筋骨架安装等相关操作步骤。

再次，电梯选型。索塔的高度为144m，可选用斜爬电梯和直爬电梯等，并以此来作为相关人员的上下通道。

最后，混凝土泵送设备选型。在对泵送高度、能力和施工便捷性等进行充分考虑后，先采用托泵输送索塔塔柱以及下横梁的混凝土；再采用罐车将混凝土从拌和站运送到塔柱施工平台，之后通过拖泵将混凝土泵送到浇筑点[2]。

3 悬索桥索塔施工技术应用

3.1 塔柱施工技术

首先，钢筋的安装与加工。对于塔柱的竖向钢筋主筋需要使用9m 定尺，而对于上下主筋，施工人员应使用直螺纹有效连接，其接头数量应控制到断面钢筋总数的50%。对于水平环向钢筋应采用手工单面搭接焊的操作方式，其搭接长度应控制在10m。

其次，液压爬模施工。在安装爬架时需要分为三个部分：第一部分，需要在浇筑塔身首节混凝土后，对承重架和移动模板支架等进行安装；第二部分，需要在浇筑第二阶段混凝土后，对轨道以及爬升装置进行安装；第三部分，需要在完成爬架第一次爬升后，对相关的吊平台进行安装。图1 为液压爬模循环爬升示意图。

图1 液压爬模循环爬升示意图

再次，塔身标准节段施工工艺。当塔身进入到具体的爬模阶段施工环节后，相关施工人员要按照6m一个节段，重复循环的开展相关作业，而对于各阶段的工序，主要包括对塔身劲性钢筋和骨架进行接长，然后爬架爬升、合模及校核。在这之后还应对混凝土进行浇筑、脱模以及养护等处理[3]。

最后，塔柱施工控制。由于在实际施工中容易受到天气因素的影响，因此在爬模时需要做好具体的安全防护工作。第一，各机位控制人员需要在爬模过程中配备具体的对讲机。第二，在盘爬前需要确保导轨就位，并清理平台上的杂物，做好具体的检查工作。第三，在爬架上应采取相应的安全防护措施，通常采用密布网与尼龙大眼网之间的结合防护，使爬架稳定性得到保证。图2 为塔柱施工流程图。

图2 塔柱施工流程图

3.2 上下横梁施工技术

首先，需要针对上下横梁支架展开设计。其中上横梁应使用托架施工，支架的组成部分包括拱形以及托架桁片。而支架下部则为钢管桁片，可以通过具体的钢靴与预埋件在塔柱上进行有效固定。而对于下横梁，需要使用钢管落地支架，其支架下部为21 根钢管柱，可以通过注脚预埋件在承台上固定。

其次，上下横梁的支架搭设。在搭设下横梁支架时，需要采用塔吊来垂直吊装钢管立柱，并要有效连接立柱柱脚和预埋件锚锥，使用法兰盘连接上下管节。而上横梁的托架桁片，由于重量较大，因此需要使用塔吊完成吊装工作，并要有效连接塔柱预埋件和钢靴[4]。

再次，上下横梁钢筋施工。对于横梁的钢筋施工工艺而言，其与塔柱施工工艺大致相同，需要在底模上支撑横梁底层钢筋网，并对混凝土垫块进行设置。

最后，上下横梁的模板和混凝土施工。对于外侧模板应采用大块钢木组合模板，而内侧模板则为组合钢模板，并以脚手架作为支撑。而在混凝土浇筑过程中，需要采用塔柱托泵浇筑的方式，在横梁预埋件上固定布料机，分层浇筑混凝土。

3.3 塔冠施工

塔冠在钢梁架设完毕，拆除塔顶门架后施工。塔冠同用塔柱液压爬模模板及拉杆组件翻模施工。内模采用木模或组合钢模，碗扣式钢管架支撑，钢管架步距1.2m，立杆横纵向间距0.6m。塔冠顶板位置设有100cm×100cm 人孔及Ø10 泄水孔，塔冠施工时注意安装预埋件。混凝土采用塔吊配合吊罐法浇筑，用振捣棒振捣密实。施工完成后内侧模板及钢管支架从人孔取出，塔吊吊离。

上塔柱顶节施工时，注意预埋塔冠钢筋，因间隔时间较长，预埋钢筋采用钢筋套筒形式，套筒内加注黄油密封。

3.4 模板设计

除外倒角为定型钢模，其余内外模板均为木模，面板采用21mm 木胶合板，竖向80×200 木工字梁，横向双14#槽钢间距850mm，模板后方竖向布置双25#槽钢，对拉杆横向间控制在2000mm 左右，竖向间距1850mm。模板高度6.15m，每次施工高度6m，模板下包100mm 以保证新浇混凝土底口质量，上挑50mm 防止混凝土浆溢出。

主塔长边收坡，共分为4 个拆模单元，各自依托爬架拆模后移，各拆模单元随各单元爬架平行于塔柱轴线爬升。外模采用切边设计，截面变化时，长边两边切边，每次每边切割300mm。

内模分为6 个拆模单元，各单元拆模后整体吊装（拆模前就先将背肋多余部分割掉）。内模模板采用调节板设计。

拉杆考虑采用Φ25 拉杆对拉，配蝶形螺母，外套Φ32PVC 管。

4 悬索桥索塔施工工艺改进对策

4.1 中心控制爬升系统

为了保证爬升过程的安全与稳定，相关施工人员应在爬模上安装新型的液压自动爬模系统，并通过中心控制系统对爬升时的各个装置进行统一控制，其具体可由油缸进行启动，因此在操作上较为方便。将爬升装置设置一周，可以有效实现同步爬升，并确保相关大面积模板得到有效带动，从而使模板保持均匀上升。对于单个油缸而言，其可采用控制调节器来实现油缸的协调同步工作，而其爬升的同步精度需要控制在5mm，如果位移差达到10mm 以上时，系统可以自动发出报警信号。在此过程当中，相关工作人员应对风灾以及风力等报警装置进行设置，并通过中心数控系统对各油缸的单元模块进行有效控制，使油缸能够保持持续和均衡的运行。在实际施工中，可以避免进行大油管连接，这也可以降低漏油、污染等问题发生的可能性。

4.2 智能监控系统

相关工作人员应在液压爬模上安装监控系统，同时在各个操作平台需要设置万向球，以此来对塔柱施工情况进行全方位的俯瞰。在具体操作时需要使用双绞线，并沿着各个支撑立柱将双绞线牵引到监控室，从而全面监控现场的实际情况。

4.3 施工缝处理

混凝土表面开始泛白时，清除钢筋表面混凝土。对混凝土顶面用齿耙划毛，也可用高压水冲毛处理，处理后表面没有浮浆，露出石子可见粗糙的混凝土新鲜面。划毛后用养护水彻底清理。对混凝土的强度，水冲洗凿毛时，应达到0.5MPa；人工凿毛时，应达到2.5MPa。

4.4 喷淋养护系统

对于悬索桥索塔施工而言，养护工作是一项重难点内容。因此，相关施工人员需要在爬架上安装自动喷淋系统，来有效替代人工养护方式。当上节塔柱浇筑完毕，而且已经完成脱模、爬升等工序后，相关施工人员应针对该部分塔身段开展喷雾养护处理，并要结合环境温度来设置具体的喷雾时间间隔，确保混凝土面能够保持良好的湿润状态。在实际操作时，应在墩身周围对喷头进行环绕设置，每间隔30cm 对一个喷头进行设置，还应有效连接主管，并将主管在上架分配梁上有效固定[5]。

4.5 模板拆除

混凝土浇筑完毕后，待现场同条件养护试件强度达到设计强度的50%时，可以拆除内侧倾斜面模板。混凝土的拆模时间尽量选择在天晴无风的时段。若突然降温或出现大风天气，混凝土侧表面需及时覆盖土工布。拆模后，将模板拉杆上外漏的PVC 管清除，采用同强度的水泥膏修补。

模板拆除时，注意保护塔柱的棱角，应使其完整、光滑。

5 结语

综上所述，在悬索桥索塔的实际施工过程中，相关施工人员一方面应对场地规划、材料准备、设备选型等工作加大重视，结合现场实际情况做好施工规划，另一方面还应跟踪天气情况，合理制订应对方案，并采取相应的工艺改进对策，使整体施工流程得到优化。而通过在液压爬模施工中对智能系统进行应用，可以使施工安全性得到提升，避免设备出现损坏，保证了工程的施工效率。而对监控系统以及智能喷淋养护系统等的有效应用，可以使桥塔液压爬模的整体施工工艺得到完善，进一步提高悬索桥索塔的施工质量，保证了索塔结构的安全性和稳定性。