晨阳路景观桥高斜度索塔施工工艺研究

2023-10-16于卫国

交通科技与管理 2023年18期

关键词：索塔脚手架现浇

于卫国

（南通路桥工程有限公司,江苏南通 226000）

0 引言

阜宁至溧阳高速公路建湖至兴化段位于江苏里下河地区。区域内湖荡圩田众多、河道交错纵横。为体现当地沿线渔业经济的特色，在盐城境内K28+376晨阳路支线上跨高速主线位置处设计了渔网式景观造型。

1 工程简介

该景观造型由索塔、拉索、钢立柱、斜拉杆、防抛网组合而成。索塔作为主要承载结构，塔高分别为21.569 m（0#）和17.386 m（1#），向外倾斜分别为60.1 °（0#）和62.2 °（1#），索塔实际斜向长度分别达到24.728 m（0#）和19.498 m（1#）。索塔断面为变截面形式，底部顺桥向宽7 m、横桥向宽2.154 m，由底向上逐步过渡到上半段的0.7 m×0.7 m等截面型式。索塔紧邻晨阳桥护栏侧面，向晨阳桥内斜82.9 °。见图1。

图1 索塔立面图

2 方案概述

（1）索塔设计为钢筋混凝土结构，考虑到索塔为变截面结构，且塔高和倾斜度均较大，施工方建议变更设计为钢结构型式，设计方以钢结构刚度和防腐要求为由维持原设计。

（2）按原设计的钢筋混凝土结构现浇法施工，现场需搭设承重支架，因索塔的大斜度变截面细长结构型式，无论是钢管支架或盘扣支架均有较大高度。支架为偏心受力结构，稳定性较差，且索塔底大顶小的变截面型式造成混凝土需分段多次浇筑成型，混凝土施工缝和色差影响索塔外观。索塔施工质量和安全管控风险较大。

（3）为确保索塔施工安全，施工方咨询相关专家，根据专家咨询意见，拟采取分段施工法。单座索塔分成3个节段施工：①立模浇筑索塔下节变截面现浇段；②预制索塔上节0.7 m×0.7 m矩形等截面段；③搭设少支点钢管支架，现场吊装预制节段，支撑稳定就位；④连接现浇段和预制段预留钢筋，浇筑现浇段和预制段之间的中节湿接段，完成索塔的整体施工。

（4）经设计方复核验算，同意索塔底部现浇段斜长度分别为0#索塔14.901 m（高度12.92 m）和1#索塔12.324 m（高度10.897 m），上部预制节段斜长度为8.627 m（0#）和5.974 m（1#），中间湿接缝斜长度均为1.20 m；其中现浇段混凝土按高度分2次浇筑，第1次浇筑高度均为6.0 m、第2次浇筑高度分别为6.92 m（0#）和4.897 m（1#）[1]。见图2。

图2 索塔分段示意图

3 方案实施

3.1 测量定位

（1）索塔施工测量控制：索塔空间位置、结构倾斜度、外形几何尺寸、预埋件安装定位的测量控制精确度是索塔施工的控制重点与难点，采用全站仪三维坐标法进行。因索塔模板为定型钢模板，实测索塔模板角点高程，计算相应高程处索塔角点及轴线点设计三维坐标，实现索塔精确定位。

（2）索塔施工过程中，在索塔及基础四周埋设变形观测点，采用全站仪三维坐标法监测，随时观测因基础变位、温度、风力等产生的索塔变形，按要求实时进行调整，以保证索塔几何形状及空间位置符合设计及规范要求。索塔测量技术指标：①倾斜度误差：≤1/3 000塔高，且≯30 mm；②塔柱轴线偏位：10 mm；③断面尺寸偏差：±20 mm，壁厚±5 mm；④预埋件位置允许偏差：5 mm。

3.2 索塔下节现浇段

索塔下节段采用立模现浇法施工。为便于索塔现浇段高处施工操作，索塔周围搭设盘扣脚手架作为施工作业平台。

3.2.1 脚手架搭设

（1）索塔位于高速公路主线外侧，现场施工场地满足脚手架搭设要求。承台四周地基平整压实后浇筑10 cm厚的C25混凝土硬化，作为脚手架基础。

（2）施工平台脚手架采用双排架结构，内侧距索塔模板20 cm，不与索塔模板相连接，整体自成环形体系。脚手架纵横向间距为1.5 m×1.2 m、上下步距1.5 m，脚手架外侧面设置纵横向剪力撑。沿脚手架高度设置2道缆风绳，分别与地面夹角成45 °及60 °，缆风绳基础采用埋设于地面以下的50 cm×50 cm×60 cm地锚混凝土结构。

（3）脚手架搭设顺序：底座→纵横向扫地杆→立杆→大横杆→小横杆→剪刀撑→脚手板→防护栏及防护网。根据立杆间距放置可调底座，按先立杆后水平杆再斜杆的顺序搭设，形成基本的架体单元，以此拓展搭设成整体脚手架体系。脚手架搭设完成后，立杆的垂直偏差不大于支撑架总高度的1/500，且不大于50 mm。

（4）在施工操作层铺设钢脚手板，脚手板必须铺满，不得有空隙和探头板。在脚手架顶面作业平台四周设置横向栏杆，挂设密目网防护[2]。

3.2.2 钢筋骨架

索塔钢筋骨架施工顺序：先安装主筋，再安装环向箍筋，最后安装拉钩筋。钢筋接头采用直螺纹套筒连接，带弧度的主筋提前预弯采用焊接方式进行连接，控制同一截面内钢筋接头截面不得超过配筋总面积的50%。

3.2.3 模板安装

索塔下节变截面现浇段模板采用定型钢模板。模板根据混凝土分2个节段浇筑，相应分为2层立模，立模高度与混凝土浇筑高度一致。模板采用吊车配合人工自下而上按垂直模板→内倾模板→外倾模板顺序进行安装。模板底部与承台顶定位筋或通过法兰孔螺栓与下层模板临时固定，上部与钢筋骨架临时固定，用手拉葫芦配合定位校正。模板依靠自身围檩和对拉杆及连接螺栓加固稳定，防止发生变形。每层模板一次性调整完成。

模板分块之间贴双面胶，模板底部采用砂浆封底，保证模板严密不漏浆。待下节段混凝土浇筑成型后，下层模板不拆除，继续安装上层模板。

3.2.4 混凝土浇筑

索塔采用C35混凝土，控制好混凝土水灰比、砂率和坍落度。混凝土采用串筒或汽车泵软管入模，严禁高处直接自由落体。混凝土浇筑采取分层布料、分层振捣，分层厚度控制在30 cm左右，振捣采取快插慢拔方式，振捣上层混凝土时要插入下层混凝土5~10 cm深度，控制棒头插入混凝土的间距≤40 cm，振捣时间控制在20 s左右，确保混凝土振捣密实。

混凝土浇筑期间，专人检查模板对拉螺杆松紧情况和预埋件的稳固情况，防止出现爆模、漏浆和预埋件移位等现象，及时进行处理。

3.2.5 预埋件施工

在索塔下节现浇段顶部混凝土中预埋4根M25螺栓，间距40 cm，呈正方形布置，用于同上节预制段预埋钢管相连接。预埋件螺栓底部套焊直径6 cm、厚度2 cm的小钢板，以增加抗拔力。

3.3 索塔上节预制段

索塔上节0.7 m×0.7 m矩形截面段在后场预制，长度分别为8.627 m（0#）和5.974 m（1#）。在混凝土硬化场地上绑扎预制段钢筋骨架，垫好保护层块，预留吊装孔，安装模板并内撑外拉固定。浇筑混凝土，振捣密实，成型后覆盖保湿养护。

在预制节段下端设置预埋Φ203×8 mm钢管柱，钢管内填充混凝土；钢管端部焊接50 cm×50 cm×1.6 cm钢板，钢板四角设置4组螺栓孔（椭圆形），用以插入现浇段顶部预埋的螺栓后调整索塔预制节段平面位置、偏角、高程。

3.4 索塔预制段安装

索塔预制段吊装现场需搭设支架用以调整预制段就位并支撑稳定。委托江苏中通工程设计有限公司按照体量大的0#预制节段进行支架设计验算，支架应满足竖向承载力和水平向稳定的要求；1#预制节段体量小于0#预制节段，将0#支架结构稍调整可作为1#支架。

3.4.1 搭设支架

（1）支架结构型式。支架采用钢管框架柱式结构，主要由钢管柱、柱间平联及剪刀撑、横梁及钢垫块组成，支架高度依据基础标高到索塔顶高度确定。0#索塔设置双排框架式钢管支架，一排布置在桥下地面上，另一排布置在跨线桥桥面上；每排支架设2根Ф529×8 mm钢管和1根Ф410×10 mm钢管，平联杆及剪刀撑采用［18#槽钢；钢管间距顺桥向为（3+1.5）m、横桥向为3 m。1#索塔设置双排框架式钢管支架，一排布置在桥下地面上，另一排布置在跨线桥桥面上；每排支架设2根Ф529×8 mm钢管，平联杆及剪刀撑采用［18#槽钢；钢管间距纵桥向为3 m、横桥向为3 m。

（2）支架基础。桥下地面上钢管支架扩大混凝土条形基础为5.65 m×1.3 m×0.5 m（0#）和4.3 m×1.3 m×0.5 m（1#）。混凝土浇筑前预埋地脚螺栓，核对地脚螺栓位置和尺寸并用样板固定。桥面上钢管支架基础采用三拼I40b工字钢和双拼I40b工字钢焊接成框架，放置在跨线桥桥面上，以保护桥面不受损坏。

（3）支架搭设。钢管采用汽吊吊装，垂直度符合后，钢管底口采用地脚螺栓固定在混凝土基础顶面，然后安装平联杆及剪刀撑。所有钢结构连接均采用焊接固定。在钢管支架顶部平联杆上焊接水平支撑架，用以调整预制节段上端位置。

支架顺桥方向，设置两道缆风绳，桥下缆风绳基础采用50 cm×50 cm×60 cm混凝土地锚，桥上缆风绳与护栏预埋吊环连接，缆风绳外侧贴反光标识。在晨阳路桥面支架上进行压重，确保支架稳定不发生位移。

3.4.2 预制段吊装

将预制节段用平板车运输至索塔施工现场。根据0#预制节段重量为0.7×0.7×8.627×2.6=11.0 t，选择50 t汽车吊进行吊装。吊装前，检查吊车性能及钢丝绳和卸扣的完好情况，并对吊装现场封闭管控，由专人指挥吊装作业。吊装步骤见图3。