独塔不对称斜拉桥大跨度上横梁施工技术研究

赵超，徐健 （安徽省公路桥梁工程有限公司，安徽 合肥 231600）

1 工程概况

涡河五桥主桥全长288m，采用（165+83+70）m独塔不对称斜拉桥，联塔分幅，塔梁固结，单幅主梁采用预应力混凝土双边箱梁，主塔采用三柱式桥塔，辅助墩及过渡墩均采用柱式桥墩，主塔下部采用多边形整体式承台、群桩基础，辅助墩、过渡墩下部哑铃型承台、群桩基础。主梁采用分离式断面，单幅主梁全宽26.35m，主梁中心处梁高2.6m，桥面2%横坡通过主梁整体旋转实现，标准段采用预应力混凝土双边箱梁；主塔采用三柱式桥塔，塔柱竖直，塔柱总高98.824m，塔肢下塔柱高21.324m，上塔柱高77.5m；边塔肢下塔柱高20.824m，上塔柱高78m，塔柱采用矩形截面。

图1 涡河五桥主桥平面图

图2 涡河五桥主桥立面图

上横梁长24m，宽6m，高9m，为单箱单室混凝土结构，宽6m，高6m，腹板壁厚0.6m，顶底板壁厚0.6m，中横隔板厚0.5m，顶底板设置16股、19股预应力钢束。

2 施工工艺

施工工艺流程见图3。

图3 塔柱上横梁施工工艺流程图

3 主要施工方法

3.1 支架及底膜施工

上横梁支架体系由15mm竹胶板、10×10cm方木、I10a分配梁、贝雷梁、卸荷块、三角托架、承重锚盒等组成。

①三角托架为2H500×200型钢焊接加工而成，沿顺桥向共设置2排，间距4.3m。三角托架与第14节、第15节上的2cm厚预埋钢板进行满焊，在塔柱与三角托架间设置精轧钢连接，提供水平拉力，每个三角托架下设三根直径为100mm的钢棒，三角托架底部置于承重锚盒上。

②每个三角托架上设置三个卸荷块，卸荷块由钢板焊接而成，通过φ32精轧螺纹钢连接，主要用于后期顶部支架拆除，卸荷块顶部布置2H500*200型作为分配梁。

图4 三角托架示意图

③在三角托架上的分配梁顶部设置三组加强型贝雷梁为主要受力结构，用来解决上横梁跨度大的问题，其中腹板下4片贝雷梁为一组，底板下3片贝雷梁为一组设置，贝雷梁支点设置斜杆交叉处，支点距塔柱边为5.3m，贝雷梁除在托架位置处长为15m，其他位置长为24m。

④贝雷梁上放置I10a，间距按60cm布置，在横梁腹板和隔梁处，I10a加密30cm布置，部分I10a工字钢外伸两侧横梁宽度各1.5m，作为后期悬挑操作平台使用，I10a上安放10×10cm方木+15mm竹胶板作为底模体系。

⑤上横梁内侧竖向模板结构形式采用15mm竹胶板+10cm方木竖肋@250cm+双拼[8背肋，对拉螺杆采用D20精轧钢。顶板下设纵横向间距0.9m满堂支架，支架顶设置0.9间距I10a工字钢，工字钢顶设置方木间距为30cm。

3.2 钢筋施工

上横梁钢筋施工时，竖向主筋1a、1b、1c以及倒角直径为Φ16竖向钢筋N16a，待塔柱竖向钢筋绑扎完成后，再绑扎上横梁，安装内模后再绑扎顶板钢筋，特别注意预埋钢筋和锚下钢筋检查，切不可少装或漏装。

横梁钢筋安装顺序：底板底层钢筋→底板拉筋→腹板钢筋→顶板底层钢筋→顶板顶层钢筋→顶板顶层拉筋。

3.3 混凝土施工

上横梁混凝土浇筑顺序遵循分段、分层、对称的原则，第一次浇筑高度为2m，第二次浇筑高度为4m，混凝土浇筑利用地泵输送入模，先浇筑塔柱位置，再浇筑横梁位置。

在浇筑横梁位置时候，横梁位置出料口配置5台振捣棒，腹板混凝土浇筑时，因为泵送混凝土的坍落度比较大，预计在底板处可斜向流淌1m远左右，此时底板安排2台振捣棒，主要负责倒角流淌处的混凝土振捣，另外3台振捣器主要负责腹板混凝土振捣。

混凝土采用分段分层法，由梁幅两边向中间、由外侧向内中间、由下而上、由变形大的到变形小的方向浇筑，先底板、腹板、最后顶板；浇筑腹板采用水平分层，每层浇筑厚度不大于30cm；为检查混凝土质量和控制端部凿毛、拆模、张拉时间，每个梁段（或每200方）混凝土浇筑时需做4组试件。其中2组在试验室进行标准养护，另外2组进行现场同条件养护，每组3个，规格为150×150×150mm。

3.4 预应力施工

上横梁第一层混凝土浇筑完成后，待强度达到设计强度的90%后，即先进行底板束预应力的张拉，根据计算底板位置每束平均张拉力为2.52t，初张拉完成后，进行第二层混凝土浇筑，在浇筑过程中根据浇筑高度补张底板处预应力，使上部浇筑荷载能够很好地传递至两端塔柱，有效减少支架的承重荷载，保证了高空施工的安全性。

上横梁第二层混凝土浇筑完成后，待强度、弹性模量达到设计值的90%后，即进行预应力束的张拉，计算顶板位置每束平均张拉力为3.0t，张拉顺序为先中间后上下对称进行。

3.5 支架拆除

进行支架拆除时，先将三组贝雷梁连接成整体，然后基于四套下放系统（由卷扬机、垫梁、钢丝绳等组成），通过钢丝绳吊挂住底分配梁将支架整体提升，拆除分配梁底部的卸荷块与钢牛腿；测量人员在施工平台上应同步观察上横梁支架是否水平，如发现未同步时应及时用对讲机呼叫指挥员进行对应的调整，待检查的各项指标符合要求后方可利用下放系统逐步下放，待下放1.5m后，对上横梁底面进行修补，修补完成后将支架整体下放至0#、1#号块上进行拆除。

4 施工质量保证措施

4.1 三角托架施工质量保证措施

①塔柱施工时，进行三角托架支撑预埋钢板的定位安装及预留精轧钢和钢棒预留孔，进行混凝土浇筑，同时拆除塔柱内侧模板。

②按照方案尺寸进行型钢加工、并在地面进行三角托架架体整体焊接（已在加工厂加工完成，并提供相应焊缝检测报告）。

③采用塔吊逐片进行三角托架梁的整体吊装，安装精轧钢及钢棒，并检验三角托架梁是否满足垂直度要求。

④三角托架安装完成后，在三角托架托架的2H500×200型钢上搁置2H500×200型钢作为贝雷架拼装操作通道，一端焊接固结，另一端不固结，设置限位架固定（严禁两头固结）。

⑤贝雷片在地面分节段组装，采用单机起吊法，吊至到上横梁位置，在三角托架支架上逐节拼装，先安装中间一组贝雷片，再安装两侧贝雷片。

⑥贝雷梁上放置I10a，间距按60cm布置，在横梁腹板和隔梁处，I10a加密30cm布置，I10a上安放10×10cm方木。

⑦内外侧模采用竹胶板+方木竖肋+双拼槽钢横肋的模板体系，由对拉螺栓进行连接。内侧顶模采用竹胶板+方木+90×90钢管支撑的模板体系。

4.2 上横梁模板、支架搭设质量保证措施

①模板吊装及转运：模板吊装及转运过程中不得有尖锐的构件压在面板上或刮到面板，以免面板刮伤损坏；吊装过程中注意对模板周边棱角的保护，不得破坏棱边棱角，以免模板拼缝处发生漏浆；装运时，模板起吊要均匀平衡受力，堆放平稳并进行固定，以免滑落。

②模板安装：模板安装时，拼缝均需粘贴双面胶止浆，但胶带边口必须平于接缝边口线（否则混凝土会出现嵌缝的缺陷）或统一稍低于边口线且胶带必须拉顺直，确保接缝顺直良好。

③拉杆安装：对拉拉杆的长度要和断面尺寸一致，在外螺母上紧模板时必须安排人员在模板内侧检查模板内面断面尺寸，确保与设计尺寸相符。模板受拉后断面尺寸过小，则造成内撑杆向外的力过大，易造成面板局部发生凹陷，因此模板断面尺寸控制到位后上紧外螺母即可；拉杆过松则造成尺寸偏大，因此同样也要将丝口拧满为止。

④模板拆除：拆模和安装模板需安排同一批人员，以便于保护模板；拆模时，模板起吊要平衡受力；在松拉杆时，各块模板需设置临时固定，以免模板突然倾斜或高空掉落。

4.3 混凝土防裂措施

①加强混凝土保护层控制。

②根据不同的高度优化其相应的混凝土配合比。

③混凝土布料分层均匀，采用混凝土串通下料，不赶浆，加强混凝土振捣。

④加强混凝土养护，针对冬季、雨季及夏季高温采取不同的养护方式。

5 安全措施

上横梁顶标高86.324m，作业人员上下、大件构件和材料吊装，以及支架搭设等属于高处作业，构件吊装、转运存在较大的安全风险。

①起吊施工时，派专人指挥，起吊重力不得超过塔吊设计起吊重力要求，吊物下方不得站人。

②起吊重物，应缓起缓放，待钢丝绳放松后才能脱钩，旋转吊机，起吊时注意两塔吊的影响，旋转时平台下方要有专人负责。

③塔吊使用期间，应该派相关专业技术人员定期对塔吊进行检查，查看是否有螺丝松动，如有立即拧紧，必要时采取加固措施。

④高处作业应将所需要的工具装在工具袋内。传递工具不得抛掷，不得插在腰带上。

⑤电工作业时应穿戴好个人防护用品，并严格执行电气安全操作规程，做到持证上岗。电工作业必须严格贯彻“装得正确，用得安全，修得及时，拆得彻底”的十六字方针。夜间电工值班必须两人同时上岗。

6 结论

①采用“三角托架+贝雷梁”支撑体系施工，利用三角托架作为支撑，用于承受上部荷载，三角托架由横梁和两道斜杆组成，有效增强了三角托架的稳定性。

②上横梁支架为加强型贝雷片，每片贝雷梁上部增加一道加强弦杆、下部增加两道加强弦杆，极大增加了贝雷梁的承载能力。

③上横梁采用分层浇筑、阶梯补张的方式（按设计值的30%、50%进行补张），确保施工过程安全。

④支架拆除施工，先通过调整卸荷块的高度使贝雷梁脱离上横梁地面混凝土，然后利用钢丝绳与卷扬机将支架整体下放至0#、1#上进行拆除。