懸索橋“D”型截面混凝土索塔施工技術(shù)

王英嬌 孫鎮(zhèn)國

摘要：大連星海灣跨海大橋主橋?yàn)殡p塔三跨地錨式懸索橋，索塔為“D”型截面，塔高112.31m，索塔處于海中，施工難度較大，本文介紹該索塔施工技術(shù)供同類型工程借鑒參考。

關(guān)鍵詞：懸索橋；索塔；施工；技術(shù)

1 工程概況

1.1 總體工程概況

大連南部濱海大道工程東起金沙灘東側(cè)的金銀山，跨越星海灣在高新園區(qū)填海區(qū)域登陸。濱海大道東端經(jīng)隧道可以連接?xùn)|北路及規(guī)劃中的南部快速路；西端通過高新園區(qū)的地面道路，可以連通旅順南路及河革路。主橋?yàn)殡p塔三跨地錨式懸索橋，跨度布置為180+460+180=820m。

1.2 索塔概況

索塔為“門”式框架結(jié)構(gòu)，由塔柱和橫梁組成，包括塔柱和上下橫梁，塔柱為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，橫梁為預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

塔柱下橫梁以下部分高24.93m，以上高87.38m，全高112.31m，為“D”形空心截面，塔柱橫橋向由上至下往外側(cè)傾斜，內(nèi)側(cè)斜率保持不變，外側(cè)由兩段斜率不同的直線并導(dǎo)半徑5000m的圓過渡形成。上部等截面段外輪廓尺寸為410cm×650cm，至塔根漸變到630cm×820cm。

塔柱順橋向在52.681高程以上部分等寬6.5m，以下由6.5m線性過渡到8.2m。在62.750高程以上塔壁厚度橫橋向0.9m，順橋向1.2m，62.750高程至21.312高程橫橋向0.9m，順橋向1.3m厚，21.312高程以下橫橋向1.1m，順橋向1.5m。

塔頂設(shè)置3.5m的實(shí)心段，塔根部設(shè)置1m的實(shí)心段。為滿足塔柱受力，在塔柱高程102.458m、62.750m、37.750m、26.925m、21.312m五處設(shè)置0.8m的橫隔板，橫隔板上設(shè)置爬梯孔。

上下橫梁為變截面矩形，上橫梁中部高度6.5m，根部高度10m，寬5.5m，上橫梁內(nèi)配4束15-φ15.2和4束17-φ15.2的預(yù)應(yīng)力鋼絞線。下橫梁中部高度高4.7m，根部高度6.5m，寬6.4m，下橫梁內(nèi)配18束25-φ15.2的預(yù)應(yīng)力鋼絞線。

1.3 水文氣象條件

水位：施工所處區(qū)域水深12～15m，設(shè)計(jì)高水位1.66m（高潮累計(jì)頻率10%），設(shè)計(jì)低水位：-1.38m（低潮累計(jì)頻率90%），施工水位0.3m。

潮汐：據(jù)歷年潮汐資料，大潮升2.9m，小潮升2.3m，平均海面1.6m，最大潮差3.9m，平均潮差3.7m。

波浪：據(jù)波浪觀測資料揭示，勘區(qū)以風(fēng)浪為主，涌浪為次。星海灣海區(qū)大部分時(shí)間的波浪小于0.5m（占70%），大于1m波高的時(shí)間僅占5.7%，大于2m波高僅占0.4%，相對較平靜。

氣象：全年平均風(fēng)速5.3m/s，臺風(fēng)最大風(fēng)速31.0m/s， 50年一遇：本市基本風(fēng)壓0.65kN/㎡。

2 施工場地規(guī)劃

2.1 施工場地布置

索塔施工為純海上施工，沒有任何通道與陸地相接，施工人員和材料進(jìn)場全部靠船舶運(yùn)輸。為便于施工管理，索塔周圍搭設(shè)施工平臺，并設(shè)置專用過人通道。施工平臺上設(shè)置生活區(qū)和生產(chǎn)區(qū)，生活區(qū)和生產(chǎn)區(qū)之間用宣傳牌隔離，生產(chǎn)區(qū)內(nèi)設(shè)置鋼筋、模板、鋼結(jié)構(gòu)加工區(qū)以及材料存放區(qū)。索塔施工場地布置如圖1所示。

2.2 混凝土輸送

混凝土生產(chǎn)利用海上拌和船生產(chǎn)，下塔柱及下橫梁部分由拌和船布料桿直接布料，下橫梁以上部分采用臥泵（TCB80）進(jìn)行泵送，塔柱混凝土澆筑采用一級泵送澆筑方案，與拌合船生產(chǎn)的混凝土進(jìn)行連續(xù)泵送。在塔柱施工時(shí)，為保證兩塔肢平行作業(yè)互不干擾，沿兩塔肢各布置一套混凝土泵管進(jìn)行塔柱混凝土施工。混凝土泵管選用高壓泵管，泵管直徑125mm，單根長度3.0m，壁厚8mm。為方便混凝土泵管的安裝、拆卸及修理，采用泵管布置在塔柱外側(cè)沿塔吊塔身上升的方案：泵管從高壓托泵處接出，經(jīng)過水平管路到達(dá)兩塔肢根部塔吊基座處，然后泵管分別沿塔吊上升到塔柱混凝土施工處。

3塔柱施工工藝

3.1 塔柱施工工藝流程圖

3.2 鋼筋加工與安裝

由于主橋處于海中，對于結(jié)構(gòu)的耐腐蝕性要求很高。為更好的滿足要求，混凝土采用耐久性好的海工混凝土外，浪濺區(qū)使用環(huán)氧鋼筋，普通鋼筋的加工和安裝在這里不在贅述，這里重點(diǎn)講述環(huán)氧涂層鋼筋施工。

（1）冷彎環(huán)氧涂層鋼筋時(shí)，所有接觸環(huán)氧涂層鋼筋的支座和芯軸等接觸區(qū)配以尼龍?zhí)淄不蚱渌线m的塑料套筒，平板表面鋪布墊層，避免涂層與金屬物的直接接觸擠壓而破壞涂層；涂層鋼筋的彎曲直徑，對直徑d≤20mm鋼筋，小于4d；對直徑d>20mm鋼筋，小于6d，且彎曲速度低于8r/min。

（2）采用絞絲機(jī)、砂輪鋸或鋼筋切斷機(jī)對涂層鋼筋進(jìn)行切斷、絞絲加工時(shí)，在直接接觸涂層鋼筋的部位，墊上緩沖材料；嚴(yán)禁采用氣割方法切斷涂層鋼筋；切斷頭以廠家提供修補(bǔ)涂料進(jìn)行修補(bǔ)。

（3）綁扎環(huán)氧鋼筋使用環(huán)氧扎絲或不銹鋼扎絲，并且在綁扎過程中不得損壞環(huán)氧鋼筋涂層，有損壞的環(huán)氧涂層及時(shí)用廠家提供的環(huán)氧漆進(jìn)行修補(bǔ)。

（4）環(huán)氧涂層鋼筋架立后，嚴(yán)禁在其上行走，且防止重物或工具跌落其上。安裝完后加強(qiáng)檢查，如有損傷應(yīng)及時(shí)修補(bǔ)，待修補(bǔ)材料固化后方可澆筑混凝土。

（5）在澆注混凝土?xí)r選用合適的振搗方法或采取必要的措施，用插入式振動(dòng)器時(shí)，用塑料或橡膠將振動(dòng)器包覆，防止振搗混凝土過程中損傷環(huán)氧涂層?；炷敛剂蠒r(shí)不得沖擊涂層鋼筋，以防損壞。

3.3 液壓爬模施工

3.3.1 模板結(jié)構(gòu)

塔柱模板包括外模和內(nèi)模，外模板采用木膠合板+木工字梁模板體系，面板為18mm膠合板，模板高度為4800mm，澆筑標(biāo)準(zhǔn)層高為4500mm。模板豎肋為木工梁，橫楞為雙根[14型鋼。外角模采用6mm鋼板制作，角模和大面模板采用刀口相切的形式連接，以減小錯(cuò)臺和模板裁切誤差，同時(shí)便于大面模板的裁切，提高施工效率。

3.3.2 液壓爬模工作原理

液壓爬模施工是索塔施工關(guān)鍵工序，自爬模的爬升通過液壓油缸對導(dǎo)軌和爬架交替頂升來實(shí)現(xiàn)。導(dǎo)軌和爬模架二者之間可進(jìn)行相對運(yùn)動(dòng)。當(dāng)爬模架處于工作狀態(tài)時(shí)，導(dǎo)軌和爬模架都支撐在埋件支座上，兩者之間無相對運(yùn)動(dòng)。退模后在退模留下的爬錐上安裝受力螺栓、掛座體及埋件支座，調(diào)整上下?lián)Q向盒舌體方向來頂升導(dǎo)軌，待導(dǎo)軌頂升到位，就位于該埋件支座上后，操作人員轉(zhuǎn)到下平臺拆除導(dǎo)軌提升后露出的下部埋件支座、爬錐等。在解除爬模架上所有拉結(jié)之后就可以開始頂升爬模架，這時(shí)候?qū)к壉３植粍?dòng)，調(diào)整上下舌體方向后啟動(dòng)油缸，爬模架就相對于導(dǎo)軌向上運(yùn)動(dòng)。通過導(dǎo)軌和爬模架這種交替附墻，互為提升對方，爬模架沿著墻體上升，直到坐落于預(yù)留爬錐上，實(shí)現(xiàn)逐層提升。（見圖3）

3.3.3塔柱施工控制

大連星海灣跨海大橋主橋索塔處于敞開式的海域中，天氣的影響特別大，主要是大風(fēng)對爬模的影響，針對這些在爬模的過程中要做好準(zhǔn)備。

（1）確保爬模的安全性，在每個(gè)面的模板通過5T的軟吊帶與勁性骨架連接，在爬模的過程中不斷地收緊，保證爬模的安全性。

（2）控制好爬模的同步性，避免模板在爬模的過程中出現(xiàn)傾斜或平臺之間相互碰撞影響爬模的穩(wěn)定性，在爬模的過程中控制油缸的頂起速度，保證所有油缸按照統(tǒng)一的速度爬升。

（3爬模過程中各機(jī)位控制人員配備對講機(jī)，保證通話暢通和統(tǒng)一指揮，在油缸在頂升和回油注意舌體的到位觀察，及時(shí)通知總控人員，做到出現(xiàn)問題及時(shí)叫停，馬上解決后在進(jìn)行爬升。

（4）爬模前的全面認(rèn)真檢查，特別對掛座、提升舌體、導(dǎo)軌的就位情況、幾層平臺是否有阻擋、平臺上雜物的清理等幾個(gè)重要的環(huán)節(jié)進(jìn)行仔細(xì)檢查，保證爬模的順利進(jìn)行。

（5）根據(jù)本地區(qū)的特性風(fēng)多，而且陣風(fēng)較大，特別是在10月份以后多西北風(fēng)分級多數(shù)都在6級左右，對爬模的影響非常大，為了更好的保證爬模，爬架安全防護(hù)采用尼龍大眼網(wǎng)和密布網(wǎng)相結(jié)合，減對風(fēng)的阻力，保證爬架的穩(wěn)定。（見圖4、圖5）

3.4 塔柱對撐施工

由于索塔兩塔柱有內(nèi)向傾角，根據(jù)監(jiān)控指令要求，單個(gè)索塔兩塔柱之間需設(shè)置臨時(shí)對撐，對撐分別設(shè)置在橋塔標(biāo)高49.03m和75.75m處，對撐為兩根φ800鋼管，中間設(shè)置平聯(lián)。對撐安裝時(shí)，在一端設(shè)置千斤頂實(shí)施頂推，頂推以頂推力控制為主，以索塔橫橋向變形控制橋?yàn)檩o。當(dāng)頂推控制達(dá)到監(jiān)控指令要求后，將對撐與塔柱預(yù)埋板焊接連成整體。（見圖6）

4下橫梁施工

下橫梁采用支撐在承臺上的鋼管支架現(xiàn)澆施工方案，在下橫梁底模安裝時(shí)考慮預(yù)拱度的設(shè)置。橫梁施工包括橫梁支架系統(tǒng)施工、橫梁模板施工、橫梁鋼筋施工、橫梁混凝土施工以及橫梁預(yù)應(yīng)力施工等。

橫梁采用支架法與塔柱異步施工，即先施工塔柱過橫梁，再施工下橫梁，當(dāng)橫梁混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)要求后張拉預(yù)應(yīng)力，預(yù)應(yīng)力按設(shè)計(jì)要求的順序?qū)ΨQ張拉，一次張拉完成，壓漿采用真空壓漿技術(shù)。下橫梁支架如圖7所示。

5結(jié)語

（1）本塔柱使用的是海中獨(dú)立平臺施工，沒有與陸地相連的棧橋，對場地的規(guī)劃和材料儲備問題要高度重視，提前做好策劃，有限的施工平臺要合理分配，包括鋼筋加工場、模板加工和拼裝場地和員工生活場地等要考慮周到全面。

（2）海上施工的環(huán)境影響因素考慮要全面，對施工用的各種材料要準(zhǔn)備充足，存儲的材料至少要保證一周施工用或更長的時(shí)間，由于運(yùn)輸距離都在30海里以外，受海浪和大風(fēng)影響頻繁，合理安排船舶機(jī)械特別重要。

（3）做好天氣情況的跟蹤工作，根據(jù)天氣的變化合理安排現(xiàn)場的施工，特別是受風(fēng)浪影響最厲害的混凝土澆筑工作，提前安排，合理分配工作內(nèi)容。

（4）在塔柱施工中做好機(jī)械設(shè)備的配備，在全水上施工這點(diǎn)十分重要，所有材料全部靠船舶進(jìn)行運(yùn)輸和轉(zhuǎn)運(yùn)，匹配經(jīng)濟(jì)、靈活、適用的機(jī)械。

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作者簡介：

王英嬌，女，1984年，陜西西安，參加過舟山西堠門大橋、泰州長江公路大橋等特大跨徑橋梁的建設(shè)，現(xiàn)就職于中交二公局第二工程有限公

司成本管理部，負(fù)責(zé)公司成本合同管理工作。