荆州长江公路大桥31号索塔施工技术

Vol.27No.2

中　南　公　路　工　程

CENTRALSOUTHHIGHWAYENGINEERING

2002年6月

Jun.2002

文章编号:1002-1205(2002)02-0053-03　文献标识码:B　中图分类号:U448.27

荆州长江公路大桥31号索塔施工技术3

何雨微,陈光新

(湖北省路桥公司,湖北　武汉　430052)

【摘　要】　介绍荆州长江公路大桥,31号索塔施工方法、施工工艺及关键技术措施,对斜拉桥索塔不同部位施工中分别应重视的问题作出了阐述。【关键词】　斜拉桥　索塔　施工技术

　　荆州长江公路大桥是长江中游荆江河段上连通过湘鄂大地、207国道的特大型公路桥梁,全长4177.6m。北汊通航孔桥为200+500+200(m)双塔双索面漂浮体系预应力钢筋混凝土斜拉桥,其跨度在同类型桥梁中列亚洲第一、世界第二。大桥设计荷载:汽—超20级、挂—120;设计行车速度100km/h;桥面宽度:行车道净宽21.5m,桥面总宽24.5m,斜拉桥主梁总宽27.0m。31号索塔为H型结构,基础采用22<2.5m钻孔灌注桩。从承台顶面至塔顶总高139.15m,由塔座、下塔柱、下横梁、中塔柱、上横梁和上塔柱等六个部分组成,砼设计强度除塔座为C40外,其余均为C50,砼总量为5132m3。索塔施工采用爬模分节段浇筑,标准分节高度4.5m。横梁采用支架法施工,上、下横梁均分两层浇筑。1　施工方法

a.塔座施工。塔座为<28.0×3.5m中间

置,通过4<32mm精轧螺纹钢筋拉杆将呈倾斜状的劲性骨架斜拉稳定。拉杆随塔柱施工而逐道安装。其作用为控制塔柱变形、增加塔柱稳定性、平衡塔柱根部弯矩产生的初应力。拉杆数量与张拉吨位依据结构验算确定。每节段砼浇筑应严格对称,保持结构整体稳定;施工中随时观测劲性骨架、拉杆、支架的受力状态与变形情况,控制结构的定位精度和几何线形。

c.下横梁施工。横梁施工工艺为:支架搭

设卸架装置及底模铺装塔柱劲性骨架

及钢筋接长塔柱段(横梁两端)外模爬升安装就位却水管安装

横梁钢筋、预应力筋、实心段冷外侧模安装内模安装拆内模

砼养

第二层钢筋、第二层砼、预应力

施工检侧、第一层砼浇筑护、凿毛、第一层预应力张拉预应力钢筋等安装施工

顶板支架、模板安装拆除底模及支架。

第二层外模、内模安装

“0”型捣空的圆形基座,塔座内部设有劲性骨架,安装时与承台预埋件焊接。模板采用大平面钢模。为了克服大体积砼水化热问题,砼浇筑采取了“双掺”技术,并布置了3层<2.56cm冷却水管通水调温。

b.下塔柱施工。下塔柱为外倾对称双肢

底模卸架装置采用自行设计的ZTOB型多功能可调顶托,它由U形托架、速调承重螺母、螺纹顶杆、上下锁扣和底座等组成,设计长度520mm,可调高度300mm,设计单柱承载力5t。

利用可调顶托能灵活、准确地调节横梁底板标高和预拱度线形、减小非弹性变形、装拆方便、安全可靠。下横梁施工中共采用了ZTOB型多功能可调顶托268个。其下端利用螺母和底

塔身。下塔柱施工平衡架利用下横梁施工用的<800×10mm钢管柱支架系统进行整体布收稿日期:2002-03-12

3湖北省交通科技项目(鄂交技[2000]320号)

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54中南公路工程第27卷

座与贝雷梁的上弦杆锁紧,上端利用U形托架支撑贝雷弦杆,其上再进行底模铺装。索塔下横梁和上横梁施工,因钢管柱框架结构支承架和可调顶托的联合应用,可以较精确地控制横梁标高,横梁施工无需预压试验,能确保施工质量、降低工程成本。

d.中塔柱施工。中塔柱第1、2节段除塔身内侧面施工需搭设脚手架于下横梁以外,其余三面均利用斜爬模及爬架施工,从第3节段起即进入爬模施工正常循环。由于中塔柱的内倾结构设计,随着塔柱节段的升高,塔柱自由悬伸长度的增大,在塔身砼自重、施工荷载、风载及日照温差等因素作用下,塔柱根部将产生很大的内力。为保证施工阶段塔柱受力安全,减小上横梁“合拢”时中塔柱根部因弯矩产生的初应力,使其应力分配更趋合理,必须对中塔柱施工进行施工验算。施工时,在中塔柱双肢之间设置3道水平横撑,自下横梁顶面以上20、40、52m处各设一道,设计最大承压能力为140t/道。横撑布置与上横梁施工支架布置作整体设计,从而形成空间框架结构,同时增大横梁的承压稳定性和支架的承压稳定性。横撑采用角钢加工成空间桁架,断面尺寸为60×60cm。它兼作上横梁施工时钢管柱支架的横向平联。

e.上横梁施工。上横梁施工工艺与下横

制是施工的关键,其技术要点是使各支承点均能合理的承载。经过理论分析验算,考虑钢管柱的弹性压缩变形、平台各构件的非弹性与弹性沉降、附墙牛腿的允许承载能力大小、纵梁刚度等因素,计算出纵梁在超静定约束条件下的支点反力分配大小,从而验算支架的整体安全系数。施工时,依据理论分析结果来控制各支点施工高程。

f.上塔柱施工。上塔柱为拉索锚固区,布置有62根拉索导管和580根井字形预应力筋,施工难度大、要求精度高、工序繁锁。预应力筋采用12<15.24mm型钢绞线,控制张拉力为2346.3kN。施工的关键是拉索导管的空间定位和预应力张拉质量。为提高拉索导管定位精度,除设置了刚度更大的劲性骨架外,施工测量时采取初步定位、精确定位和复测三步定位控制。2　施工工艺

a.施工测量。索塔施工测量包括桥轴线

控制网布设、高程控制网布设、平面位置控制、高程控制、沉降观测、塔身摆动(位移)观测、节段施工测量、斜拉索导道精密定位测量以及仪器校核与评定、内业计算与优化控制调节等内容。索塔施工测量仪器采用1台TC1800型全站仪及其配套设备、气压计、温度计、J2经纬仪和DS2自动安平水准仪等。

根据塔柱几何尺寸和施工各节段的高程,计算每节段各控制点的三维坐标,利用全站仪依据控制网的放样参数进行每节段的施工放样。由于受日照、气温及风力等外界条件变化的影响,索塔会处于一定幅度的摆动之中,已浇塔柱顶部会产生一定量的水平位移,且在不同时间位移量也不相同。这一差异随着塔身升高而逐渐增大。为此,要对塔柱摆动幅度作24h观测记录,分析规律及量值大小;同时,节

梁施工相同。上横梁施工的关键在于超高空支架及施工平台的搭设与安全保障。上横梁施工支架采用6<800×10mm钢管和贝雷桁架片组成的,纵横梁组拼而成。单根钢管柱长度为53.0m,当增设中间横撑及附墙横撑而形成框架结构以后,每根管柱和整体支架的承压能力将大大提高。综合考虑钢管柱安装时的定位偏差、节段焊接错位误差、单柱轴线顺直性偏差及管柱上下两端约束条件,经验算可知,单柱承载力约250t,支架整体承载力约1800t。

上横梁施工平台由钢管柱支座、附墙牛腿、纵梁、分配梁、可调顶托和承模弦杆等组成。这里,纵梁各支点(共8个支点)的标高控

段施工测量选择在相同或相近的气温条件下进行,一般选在平均气温或受气候影响较小的每天17:00以后至次日7:00以前。

b.劲性骨架施工及相关注意事项。塔身

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第2期何雨微等:荆州长江公路大桥31号索塔施工技术55

内各部位均设计有劲性骨架,它的主要作用是支撑、定位和稳固索塔钢筋、预应力筋、斜拉索导管、模板及其它施工荷载,同时兼作受力钢筋的一部分与索塔整体受力。作为一个循环的第一道工序,其施工质量、施工方法及顺序、施工进度等对后续工序施工有着较大的影响。

劲性骨架为角钢及钢板焊拼成的空间桁架,先在地面分节段预制加工成整体,再用塔吊吊装。单节骨架高度与塔身砼分层高度基本相同,以方便爬模施工和主钢筋安装。主筋有一定保护层要求,安装时采用在骨架外圈加设定位钢筋的方法来控制,实现主筋定位一步到位。因此,骨架安装位置越精确,钢筋定位调整工作量就越小。

索塔爬模施工时,模板的安装定位需要劲性骨架起辅助定位作用,可在模板上口提升到位时的相应高度处检测骨架坐标,焊接模板定位角钢,随时调控模板平面位置。因而制作安装完毕的骨架要有较大的整体刚度,真正为“劲性”骨架。上塔柱施工时,预应力喇叭口和斜拉索导管的安装与劲性骨架的加工安装关系十分密切。由于前者设计十分密集、安装精度要求更高、定位繁锁,因而应与骨架施工作整体考虑。

喇叭口按相应设计间距在地面焊拼成整串(或整片)。再安装固定在待装的整体劲性骨架上,然后作整体吊装,精确定位。

拉索导管安装需利用骨架作其定位平台与稳定框架,因此需加强骨架的局部刚度,协调骨架的安装工序。

c.斜拉索导管施工。斜拉索导管为无缝

采用径向挤压连续技术接长,从而大大提高了施工进度,保证了工程质量。其余受力钢筋、分布钢筋及其它构造钢筋均为地面加工制作、塔吊垂直运输至现场安装。横梁钢筋主体部分采用地面分片预制,再现场组拼。

上塔柱预应力施工是索塔施工的关键之一,其质量控制至关重要。预应力施工工艺、技术与常规相同,但这里除了格外注重高空作业安全外,还应注意以下几点:①预应力束位置与拉索导管相冲突时可平移前者,但竖向移动距离不能太大;②预应力孔道预留要保证完好,可在波纹管内用PVC塑料管填芯;③由于预应力束很短,采用一端张拉,并确保应力应变双控;④当预应力张拉、压浆与封锚等工序跟不上节段砼施工爬升进度时,可采用附墙脚手架或另外制作拼装专用张拉小爬架施工。

e.砼施工。由于砼强度高、泵送高度大、振捣困难、冬夏养护困难,因此,砼施工要从原材料、配合比设计、拌制、泵送、浇筑及养护等各方面采取必要措施。通过试验选择和实际施工调整,确定最合适的坍落度和配合比,使砼具有良好的流动性和较小的坍落度损失,有良好的稳定性和可泵性(减少泌水、离析和水的渗透)。这里,设计和控制好水灰比、砂率、外加剂含量十分重要,碎石级配可根据下塔柱和上塔柱内钢筋等构件密集程度的不同作适当的调整。夏季要采取降温措施,冬季要采取可靠的保温措施,加强养生,确保砼质量。3　结语

钢管,施工时,依导管长度和所处节段位置分

别采取单根安装和整体组拼安装两种方法进行。导管均在地面整根加工成型,对于组拼安装的“短”导管,还需将锚端劲板、锚板、螺施筋等加工焊拼完成。在导管上放样,定出对称轴线与控制点标识。

d.钢筋、预应力筋施工。索塔塔身内主钢筋为<32螺纹粗钢筋,共有万余个接头,均

荆州长江公路大桥31号索塔施工从塔座第一次砼浇筑到索塔封顶历时11个月,平均进度为0.42m/d(含横梁施工),塔身爬升平均进度为0.6m/d。整个施工期间,施工安全控制十分严密,无一起安全事故发生,索塔施工内在质量、外观、几何尺寸与线形等均得到了监理与业主的好评,各项技术指标经检查验收均符合设计和规范要求。

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