跨长江斜拉桥超高主塔施工关键技术研究

左翼 王昌喜

摘要：大跨斜拉桥塔柱的施工精度要求高，施工测量控制难度大。以嘉鱼长江公路大桥为案例，对255.41m超高斜拉桥主塔施工关键技术展开了研究。首先根据索塔的结构型式及施工需要，选择了合理的施工工艺：塔柱除下塔柱起步段采用钢模板翻模施工外，其它节段均采用液压自爬模系统进行施工。对施工过程中的若干环节包括模板工程、混凝土工程和预应力张拉进行了详细阐述，索塔施工过程中综合应用了多种监测手段，确保了索塔施工精度要求。

关键词：斜拉桥;液压自爬模;塔柱混凝土;环向预应力

1 工程概况及难點

大跨斜拉桥塔柱的施工精度要求高，施工测量控制难度大。以嘉鱼长江公路大桥为案例，对255.41m超高斜拉桥主塔施工关键技术展开了研究。嘉鱼长江公路大桥索塔的施工精度要求较高，对索塔的施工控制和混凝土耐久性要求较高、混凝土的泵送施工、钢锚梁的加工与安装精度以及下横梁施工质量等是索塔施工的关键问题。塔身倾斜，施工难度较大，主塔施工的重点是线形控制和安全控制[1-6]。

塔梁同步施工是在主塔施工没有完成之前就开始进行梁体的施工，塔梁施工相互交融同步，并且在此过程中还同时进行斜拉索的挂索及张拉[7-9]。因此，在索塔施工中，重型起重设备和混凝土泵送设备的选择和布置尤为重要。索塔施工重点、难点监控如下：索塔线形监控，包括高程、平面位置测量和控制;钢锚梁安装的精确定位测量与控制;索塔的应力和变形监测技术包括索塔的应力状态和变形在各种工作条件下，日照温差、风荷载等因素。需要全面使用各种测量方法，运用高效的施工监测技术，加强施工监测。索塔和混凝土泵送施工对混凝土耐久性提出了更高的要求。高等级高性能混凝土配合比设计是一个难点;其保证超高程砼的泵送要求，保证索塔混凝土施工质量的关键是满足混凝土外观质量要求和确定混凝土浇筑工艺。特别是上柱钢混凝土截面的混凝土施工难度大。

2 塔柱施工分节

整个索塔总高度是255.41米，共划分为58个节段，具体划分情况如下：下横梁以下部分因截面变化较大，下塔柱高度34.2m，其中实心段为2m，节段划分为8×4.275m;下横梁为4.0m一节，中、上塔柱标准节段均为4.5m;塔冠高度为1.71m，一次浇筑施工。根据索塔结构类型及施工需要，拟选择以下主要施工工艺：下塔起始段除采用钢模板外，其余施工采用液压自爬模板系统，每节高度4.5m。

3 爬模及翻模系统

3.1翻模系统

塔柱除下塔柱起步段采用钢模板翻模施工。浇筑的模板是工厂自行新制成的钢模。钢板需要横向加劲肋，并在钢板上连接14mm厚度的钢带，竖向肋为 [10槽钢，背枋则为[12槽钢。在制作时需要加工厂必须严格控制产品加工的质量和精度， 产品表面必须能达到光滑，并且还得具有足够的强度、刚度、稳定性，还要具备拆装时方便的特点，接缝需采用契口缝以确保模板之间密实不会存在漏浆风险。按2.25m一节高度设计，共加工3节，每次浇筑高度4.5m。

3.2 液压自爬模系统

塔的外部模具系统采用液压爬模系统，这是容易组装，可组装成各种尺寸的模板。液压爬模依靠自己独立的液压自升式系统提供攀登动力，包括液压自升式系统配备了液压油缸和换向盒，换向盒模板框架体可以直接用于控制高架铁路或框架的架体，采用液压系统，使框架体和导板模板形式同步爬升，从而使液压爬升形式在爬升过程中平稳。

3.3模板系统

模板体系自重轻，刚度大，在工厂进行组合拼装，运到现场后再进行安装，然后将模板设置在爬架上。模板体系主要由板、竖筋和横筋三部分组成。模板的特点是高标准化。在一个模板，面板和纵向肋骨相连，利用螺丝和地板钉，纵向和横向肋骨连接通过连接爪子，和两个起重钩是两边对称布置的垂直的肋骨。两个模板连接的核心地带，由核心带销固定，以确保模板的完整性，使模板的力量更加合理、可靠。

3.4支架系统

支架结构体系中主要包括上体吊平台、下体上支架和主体吊架下平台、主体下支架和吊平台、承载倾斜背楞支撑桁架、承载倾斜受力支撑三角架、斜坡支撑、后移受力支架等装置、液压系统及各种连接部件。在工厂中加工出架体的各个结构材料并运输至施工现场进行拼装;按照国家标准建筑工程、规范质检、安全管理部门的技术设计要求对支架焊缝、外型尺寸等零部件逐个地进行检查及验收;检查时应特别注意吊环与焊接处的位置是否合格。模板四周平台可自由拆装。

4 塔柱混凝土及预应力施工

4.1塔柱混凝土浇筑与养生

混凝土在浇筑之前需要事先用水将混凝土模板的表面润湿，但不能有水。混凝土沿水平方向逐步推进。振动筛振动筛在使用插件，需要快速插头和缓慢拉振动筛的混凝土，与此同时，混凝土布料，振动器和振动杆的移动距离必须有效振动半径的1.5倍之内。塔柱节段处凿毛以混凝土表面裸露新鲜均匀的大石子为宜。

混凝土浇筑完成后，应该覆盖和洒制浆后尽快养护，覆盖时注意不可以污染混凝土结构的外表面。养护大体积混凝土时，应根据气候条件采取温度控制措施，根据需要确定混凝土浇筑表面和内部温度，应在设计要求的范围内控制温差。混凝土浇筑完成后强度等级达到2.5 MPa之前，应当不受加载人员、工具、模板等。

4.2环向预应力施工

为有效地平衡斜拉索的桥梁水平分力的同时加强钢筋混凝土锚固塔柱和不锈钢锚固桥梁之间的无缝连接，在上下层塔柱斜拉索锚固施工地段内配置了预应力钢筋，并分别采用了真空塑料双层波纹管和双层真空塑料压浆等多种施工工艺。预应力钢绞线选择1860MPa高强型不锈钢绞线。其中所选用设计的张拉控制器的应力测量系数的值为1395MPa。

（1）塑料波纹管安装

为了提高孔安装精度，节省现场安装时间，减少塑料波纹管安装对塔体施工速度的影响，在刚架加工成型时进行塑料波纹管安装定位。为使波纹管U型弯曲位置能够顺利弯曲成圆弧段，波纹管弯曲时，采用喷灯明火热弯后，再预安装入劲性骨架。接头采用套接头，两个波纹管用两个半圆形接头管连接在一起。为了防止浆液泄漏，采用另一个密封圈对套筒接头进行密封。

（2）环向预应力施工控制

混凝土强度达到设计强度后，可拉伸，拉伸两端的张力。钢束张拉后，禁止冲击锚头。加固应严格按设计要求安排;混凝土浇注时应严格控制混凝土的和易性及其垮塌程度，首先浇注在振动锚头位置。检查张紧设备，绘制压力表读数和张紧曲线，根据预张紧阶段确定压力表读数和张紧曲线，根据預张紧阶段确定压力表的等级读数，在锚定和安装张紧之前，要认真检查预应力张紧顺序。混凝土施工时，为防止预应力束位置模板孔漏浆，应采用有效措施进行封堵，混凝土施工完毕后清除。

（3）真空辅助灌浆

预应力管采用真空辅助注浆技术。真空注浆的工作原理是：首先，使用真空泵的管道真空通道，通道真空负压0.1MPa，然后在隧道的另一端灌浆机≥0.7MPa正压压浆进入通道;提高丰满和导管注浆密实度，减少预应力钢筋中气泡和水分的影响。浆泵，从注浆泵高压胶管出口打入水泥浆。当浆体浓度与泵内浆体浓度相同时，关闭注浆泵，将高压胶管这一端与预应力管的注浆管连接，并扎牢。关闭灌装阀，启动真空阀开始灌浆泵。在不大于0.7 MPa的压力下，注浆泵保压1min，使管道中有一定压力。最后关闭注浆阀，完成注浆。

5 结语

以嘉鱼长江公路大桥为案例，对255.41m超高斜拉桥主塔施工关键技术展开了研究。嘉鱼长江公路大桥索塔施工精度要求高，高塔施工控制、索塔混凝土耐久性、混凝土的泵送施工，钢锚梁的加工与安装精度以及下横梁施工质量等是索塔施工的关键问题。塔身倾斜，施工难度较大，主塔施工的重点是线形控制和安全控制。根据索塔的结构型式及施工需要，选择了合理的施工工艺：塔柱除下塔柱起步段采用钢模板翻模施工外，其它节段均采用液压自爬模系统进行施工。对施工过程中的若干环节包括模板工程、混凝土工程和预应力张拉进行了详细阐述，索塔施工过程中综合应用多种监测手段，确保了索塔施工精度要求。

参考文献

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