斜拉桥索塔施工关键技术分析

2022-10-21曹璨

运输经理世界 2022年6期

关键词：横梁模板混凝土

曹璨

（江西省交通投资集团南昌西管理中心，江西南昌 330000）

0 引言

斜拉桥索塔工程质量要求比较高，在施工环节需要考虑到工程质量与安全要求，从施工准备、工艺过程、现场管理多方面详细地做好控制，才能提升斜拉桥索塔工程质量，达到桥梁设计标准要求。

1 工程概况

该桥梁项目的规模比较大，第二标段长度为1.825km，分为北岸引桥与主桥结构，设计索塔方案为钻石型，其包含塔头、上塔柱、下塔柱、下横梁、塔座等结构，前四部分高程分别是25m、91.56m、36.2m、7m。

2 索塔施工关键技术研究

2.1 塔柱施工关键技术

2.1.1 准备工作

工程准备环对整个项目的施工效果产生直接的影响，必须选择合适的设备，这是提高施工效果的关键。而塔柱是重要的基础结构，塔吊是塔柱施工的主要设备，为使主塔和上部结构满足吊装施工的要求，应选择2 台塔吊方式施工，且要合理布置塔吊结构，为塔柱现场施工提供基础。电梯是塔柱施工的重要设备，现场总计配置3 台电梯，满足人员、材料、工具的输送要求。此外，还要制作混凝土输送管、泵管、水管等，为塔柱混凝土结构施工提供基础条件。

2.1.2 塔柱施工技术

塔柱结构施工前，根据主塔垂直高度布置水平分层结构，采取分层浇筑作业。除塔座与底层结构之外，塔柱总计分为27 个节段施工，按照设计方案要求分节段控制高度，使结构质量和性能合格。在分节段浇筑施工中，按照不同结构要求进行施工，保证相邻结构部分连接性能合格，没有分层浇筑与振捣质量不足的情况。根据施工工艺方案的要求，在现场分层浇筑施工中，选择使用标准爬模施工方式。该工艺方案主要包含下述几个重要环节：

其一，浇筑完成，混凝土结构强度超过15MPa 之后，通过模板后移操作处理，然后进行挂座安装、导轨提升等作业，最后进行爬架的爬升操作，将其移动到后续施工位置。

其二，爬架爬升到规定部位后，开始进行骨架的拼接作业，再进行钢筋绑扎、模板裁切作业，并且设置预埋部件。

其三，上述工作结束后，将模板缓慢向前移动，并安装外模与内模结构，校准确认结构质量合格后，进行拉杆的安装施工、混凝土浇筑、养护作业。

其四，重复上述三个步骤，循环施工作业，直到整个爬架改装到下横梁的结构上。

在上塔柱的施工中，有些部位的施工与下塔柱是基本相同的，但是由于上、下塔柱之间存在着157.9的夹角，所以在上塔柱施工环节有一些不同，需要在下横梁施工结束后，把液压爬模模架、架体落地操作。在具体的施工环节中，上塔柱作为首节开展施工，然后进行爬模标准化作业，与下塔柱是一致的。因为上塔柱的组成结构相对比较复杂，除了塔身结构进行施工外，还要落实索道管安装、拉压杆施工、钢锚梁安装等作业，从而确保施工质量合格。

钢锚梁施工环节应按照下述步骤进行：首先，钢锚梁采取厂家预制的方式进行加工，检验合格后，才能运输到作业现场。其次，现场施工采取吊装作业方式，拼接为整体结构。最后，根据标准节段进行施工，加强施工工期的控制，通过塔吊实现钢锚梁循环控制，安装的同时要开展塔柱混凝土浇筑作业。

2.2 塔座施工关键技术

塔座是索塔的基础结构，在该结构的施工中，应加强钢筋制作与绑扎管理，提高钢筋结构性能。钢筋制作时，应落实质量管理和控制，加强调直、表面清理处理，严格执行设计方案开展加工施工。经检验合格后，再运输到作业现场，符合要求后即可绑扎施工。绑扎作业结束后，安装塔座模板。

该项目中，选择使用木模进行施工，应落实模板设计和控制工作，在内部设置龙骨支撑结构，保证模板的刚度、稳定性、承载性能合格。模板安装工作结束后，开始浇筑塔座混凝土。由于工程中混凝土使用量较大，所以采用搅拌站直供的方式，同时应用混凝土罐车、地泵、泵管等设备，完成混凝土输送处理。再根据水平分层的方式进行混凝土的浇筑施工，单层厚度控制在30cm 左右。每次完成一层浇筑施工，插入振捣棒振捣处理，确保结构的密实度性能合格。要注意混凝土浇筑保持连续性，以免中断施工而影响工程的质量。振捣施工阶段，间距按照振捣器1.5 倍的作业半径施工，且要与模板、预埋件保持足够的距离，以免影响结构的性能。施工结束后，进行混凝土结构温度的检测，并采取必要的保温保湿的处理方式，确保内外温差处于合理范围内，且湿度合理，不会因为外部环境作用或者水化热过大而造成结构出现裂缝等病害问题。

2.3 下横梁施工技术

下横梁施工，首先应设置支架结构，目前工程中应用钢管柱的支架形式，其支撑钢管结构尺寸为准800mm×10mm，布置2 排，每排6 根支架钢管。钢管柱使用多节拼接形成，长度控制在35.5～39.6m 之间，底部设置在塔座顶面与承台顶面。钢管柱处于塔吊的下部，使用分节安装的施工方式，连接部位应用法兰盘拼接。支架安装工作结束后，开始进行预压试验，防止因承重力、支架钢管等结构造成的变形问题。

上述工作结束后，开始安装下横梁的模板结构，该工程应用的是木模与自制钢模的结构，其中内模为木模，侧模、底模应用的是钢模。钢模使用的是A3 钢板，厚度为6mm，采用螺栓与拉杆进行固定的方式。内模和底模、侧模的尺寸是相对应的，也要使用拉杆固定。模板安装工作结束后，开始浇筑混凝土施工。通常来说，下横梁使用两次浇筑方式：

第一次浇筑高度为3.5m，为底板与1/2 腹板结构；第二次浇筑高度为3.5m，为1/2 腹板与顶板结构。浇筑施工采用泵管输送方式进行，要落实分层浇筑的方式，单层厚度在50cm 以上，每层浇筑工作结束后，应用振捣棒进行振捣施工，达到混凝土结构密实度标准。施工结束后，经过检测确定混凝土结构强度超过2.5MPa，开始进行腹板的凿毛、冲洗处理，达到平整度标准。施工结束后，应用草帘、草垫等覆盖混凝土结构，并洒水保湿处理，达到湿润条件。根据自然环境，采取必要的保温措施，预防出现内外温差过大而产生裂缝问题。

3 针对索塔施工质量采取的控制措施

3.1 下塔柱斜面支架

该工程下塔的高度设计为10m，设计形式以闭合多箱室结构为主，而后采取两次浇筑的方式进行施工，浇筑高度为5m，下塔柱倾斜角度设计为62。施工环节为提升模板的安全性与混凝土浇筑质量，在现场设置了斜面支撑体系，使其能够对模板进行稳固处理，该体系应用8 榀型钢支架组合而成，加强型钢连接，防止出现失稳的问题。经过受力条件的计算，每一榀型钢支架包含56B、36B、20B 工字钢组成，采取焊接连接的方式（施工现场见图1）。

图1 施工现场

3.2 主动横撑

此次桥梁项目中，主动横撑结构的主要作用在于提升结构的稳定性，减少偏移的情况出现。在施工过程中需要对塔柱的受力条件进行分析，而后利用三维模型对参数进行优化，而后以横梁及下横梁为主设置主动横撑结构。安装横梁结束后，应用千斤顶给予足够的顶升力，防止发生塔柱倾斜的问题，确保结构质量合格。

3.3 液压自爬模体系

该工程中，索塔塔柱容易发生变形的问题，中横梁并未发生变化，而塔柱因为高度过大而发生倾斜的问题，所以应加强索塔中、上塔柱的分节段施工。在分节段施工中，单个阶段高度为6m，全塔包含25 个节段，使用专业厂家生产的ZPM-100 型液压自爬模体系。较之翻模、滑模来说，这种爬模施工系统应用到索塔形式施工有良好的效果，达到分节段施工要求，且安装方便、操作空间较大，具备较高的标准化水平，还能改善塔柱外形执行，保持索塔线形。在这一爬模体系内，从上到下有大约15m 的垂直高度平台，包含吊平台、主平台、上平台结构。模板包含内、外模的结构部分，根据施工需要进行模板加工，确保结构尺寸、形式都符合要求，并进行稳定的连接，转角部位设计为圆弧形式，采取定制方式。内模使用钢模板的形式。爬模工艺如下：现场应用塔柱混凝土埋设爬锥，设置挂座的结构，并且设置受力螺栓，架体达到稳定性要求，通过架体支撑作业平台施工，在平台上进行模板施工操作，完成安装与拆除，并且完成钢筋绑扎、模板安装以及浇筑施工，流程图见图2。

图2 施工流程

爬升环节需要提前做好上下挂座导轨布设，同时保证滑轮、导轨机械有效连接，而后启动油泵设备，通过千斤顶进行顶升施工，使其能够缓慢地移动到设计位置。需要注意的是，在施工时要做好油缸循环顶升高度的控制（一般控制在30cm 左右），第一节爬升完成后，第二部则反复执行上述步骤，直到顶升到规定施工位置。在现场施工作业中，塔柱横桥向投影面是斜面，所以爬锥预埋位置应和斜面是垂直设置的，这样容易造成结构受力不均匀，发生倾斜的问题，架体受力不均匀，造成爬升施工中无法达到规定强度和性能的要求。为了消除上面问题的影响，技术人员总结现场施工因素，最终选择使用单个千斤顶油缸设置截流阀的方式，单独控制油缸速度，达到同步顶升的效果。

3.4 混凝土浇筑措施

该项目开展中施工条件比较艰苦，钢筋的分布密度相对较高，容易导致混凝土结构密实度不合格，影响混凝土结构质量。为提升振捣施工质量水平，施工技术人员研发出一种可以伸缩的混凝土振捣装置。索塔混凝土浇筑施工中，首先要把振捣结构插入塔柱内，再把振捣棒插入结构内，预防振捣棒触碰钢筋而影响振捣质量，最后，在混凝土浇筑工程完成后还需要做好混凝土养护，保证混凝土强度达到设计方案要求。

3.5 钢锚梁施工措施

在斜拉索塔施工环节钢锚梁作为系统性工程，在操作阶段为了减少钢锚梁变形问题出现需要对施工过程进行控制。在该工程中不再使用钢锚梁对拉螺栓连接方式，而是工厂预制钢锚梁的整个节段，然后再进行现场安装施工。因为钢锚梁的最大吊重在7.5t 左右，所以单个主塔应用1 台川建C7050 塔式起重机以及1 台川建C7022 塔式起重机即可完成吊装作业，保证各方面的技术参数符合工程的施工要求。在现场施工中，单个塔柱内的全部分节锚梁都要提前试拼装处理，防止发生结构安装偏差的问题，对后续施工提高精度产生积极的作用。相关施工条件成熟以后，才能将其运输到施工现场拼装。在上环节首先把钢锚梁在指定的位置安装，同时做好安装精度的控制。之后进行塔柱混凝土浇筑施工，采用这种方法的主要目的是有效控制混凝土浇筑出现位移的现象出现。需要注意的是，在钢管支架安装到第二锚梁结构时，同样也要做好施工过程的控制，确保安装质量与安全得到保障。此外，在施工中，为预防因为多次定位而造成累计误差的问题，应提高钢锚梁结构的质量水平，合理提高安装速度，使其达到工程效率和质量标准。