青山大橋曲面異型主塔施工關(guān)鍵技術(shù)

周海峰 （中鐵四局集團第五工程有限公司，江西 九江 332000）

1 工程概況

南寧青山大橋主橋為雙塔雙索面混合梁斜拉橋，其跨徑為（64+106+430+106+64）m，橋面寬度為38m，其成橋狀態(tài)效果圖如圖1所示。

圖1 青山大橋主塔效果圖

青山大橋主塔造型源于壯族人民的頭巾，外形總體上呈橢圓形，是一個典型的鋼筋混凝土異型拱結(jié)構(gòu)。主塔全高137.0m，分別由下、中、上塔柱及塔冠4部分組成。其中下塔柱高32m，采用空心截面，兩肢最大間距達52.8m；縱橋向?qū)挾?m，壁厚1.6m；橫橋向?qū)挾?m，壁厚1.5m。下連接板橫橋向長33.89m～44.57m，縱向?qū)?m，連接板上部兩側(cè)各刻50cm槽口。中塔柱高65m，采用空心截面；一側(cè)塔柱縱橋向?qū)挾?.5m～8m，另外一側(cè)塔柱縱向?qū)挾?m，壁厚1.2m；橫橋向?qū)挾?m，壁厚1.2m、1.5m。上塔柱高34m，采用空心截面；一側(cè)塔柱縱橋向?qū)挾?.5m，另外一側(cè)塔柱縱向?qū)挾?m，壁厚0.7～0.95m；橫橋向?qū)挾?m，壁厚1.0～1.2m。上連接板橫橋向長16.42m～21.2m，縱向?qū)?.5m～8m，連接板下部兩側(cè)各扣50cm槽口。塔冠高6m，采用空心截面；縱橋向?qū)挾?m，壁厚0.95m。

2 關(guān)鍵施工方案優(yōu)選

2.1 異型曲面可調(diào)爬升模板

目前國內(nèi)外大跨度斜拉橋主塔多設(shè)計為A型、倒Y型、H型、獨柱型和鉆石型，其中大部分主塔為直線、折線等規(guī)則線形結(jié)構(gòu)，且大多采用爬模法或滑模法進行施工。青山大橋主塔立面總體呈橢圓形，兩側(cè)塔肢截面為弧形漸變截面，采用傳統(tǒng)的爬模難以滿足施工要求。在比較分析國內(nèi)外類似工程經(jīng)驗的基礎(chǔ)上[1-3]，項目部研究確定拱形主塔曲面異型雙肢塔柱采用異型曲面可調(diào)模板和爬模法進行施工。將雙肢塔柱沿著高度方向分為32節(jié)段，爬模每爬升一個節(jié)段后，通過對曲面可調(diào)模板的表面竹膠板板面進行局部切割，背帶對模板曲面的曲率進行調(diào)整，使主塔雙肢塔柱橫截面尺寸及整體線形滿足設(shè)計要求。

2.2 臨時橫向水平支撐結(jié)構(gòu)

青山大橋拱形主塔的兩肢塔柱最大間距達52.8m，在國內(nèi)斜拉橋中十分罕見。施工過程中結(jié)合施工進度在主塔雙肢塔柱上特征位置安裝2排由φ630×10mm鋼管拼接而成帶斜撐的π形水平橫向臨時橫向水平支撐結(jié)構(gòu)，以保證施工過程中主塔雙肢塔柱的線形及內(nèi)力符合要求，提高合龍前雙肢塔柱的穩(wěn)定性。

2.3 合龍段多層縱橫向貝雷梁疊合支撐體系

針對索塔頂部拱形合龍段的施工要求，項目部設(shè)計多層縱橫向貝雷梁疊合支撐體系實現(xiàn)了上塔柱高空順利合龍。通過在雙肢塔柱側(cè)壁預(yù)埋型鋼牛腿作為支點，其上吊裝8組縱橫交錯的貝雷梁作為塔頂合龍段支撐平臺，采用膺架法進行混凝土分層澆筑施工。采用這種支撐體系不僅大大減少了支架使用數(shù)量，降低支架搭拆過程中高空墜落風(fēng)險，而且縮短了工期，降低了綜合施工成本。

3 曲面異形塔柱的液壓爬模法施工

青山大橋曲面異形雙肢塔柱采用液壓爬模法施工，其關(guān)鍵施工步驟包括爬模預(yù)埋件預(yù)埋、爬模骨架安裝、混凝土的澆筑、混凝土的養(yǎng)護、爬模模板的調(diào)整及爬升等。

3.1 爬模預(yù)埋件預(yù)埋

爬模預(yù)埋件主要由3部分組成：埋件板、高強螺桿、爬錐。爬模預(yù)埋件施工過程中，應(yīng)注意以下幾點。

①爬模埋件板與高強螺桿的端部應(yīng)進行焊接以防止混凝土澆筑過程中埋件板與高強螺桿受振動棒振動而松脫，造成施工質(zhì)量及安全隱患。

②在高強螺桿與爬錐連接處應(yīng)涂抹黃油以防止施工過程中砂漿進入螺桿螺紋間隙內(nèi)，造成爬錐裝卸困難。

③預(yù)埋前爬錐面至高強螺桿間用膠紙包好，以方便后續(xù)的爬錐裝卸。

④塔柱上其他預(yù)埋件、預(yù)留孔洞嚴格按照圖紙施工。

3.2 爬模骨架安裝

爬模骨架安裝施工過程中，應(yīng)滿足以下要求：①爬模骨架應(yīng)先在地面拼裝完成并驗收合格后，再進行整體吊裝；

②對于斜爬面，上平臺架體安裝時應(yīng)在上平臺梁的上方安裝活動耳板，主平臺橫梁吊裝至耳板上并打孔，穿好銷軸。

③耳板與主平臺承重梁的連接使用M20×50的螺栓，安裝時應(yīng)將螺栓的螺桿向下，以防止安裝上平臺梁時頂住上平臺橫梁；

④安裝好各層平臺的底梁，鋪好各層平臺木板，內(nèi)側(cè)設(shè)置安全網(wǎng)一道，外側(cè)設(shè)密目防塵網(wǎng)，退模前做好模板與上平臺架體的連接，平臺的轉(zhuǎn)角部位未爬升時均用木板封閉，以防落物傷人或其它安全事故。

3.3 混凝土澆筑

青山大橋主塔混凝土澆筑過程中，采用了如下技術(shù)措施：

①根據(jù)節(jié)段的高程，調(diào)整混凝土的配合比，隨著塔柱混凝土高程的增加，混凝土的塌落度也逐漸增大，以方便混凝土的泵送和澆筑施工。

②塔柱混凝土采用地泵分層澆筑，分層厚度以0.3m左右為宜，沿水平方向逐漸推進?；炷敛捎貌迦胧秸駬v器振搗，振搗時需快插慢拔，同時要垂直插入混凝土中，嚴禁用振搗棒拖混凝土布料，振搗棒移動間距不得超過有效工作半徑的1.5倍。

③布料時，混凝土自由落體高度不超過2m，超過2m則設(shè)置串筒布料。

3.4 混凝土養(yǎng)護

混凝土的養(yǎng)護是保證混凝土質(zhì)量和裂縫控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。主塔混凝土養(yǎng)護過程中采用了如下技術(shù)措施。

①混凝土澆筑完成后，應(yīng)在收漿后盡快覆蓋和灑水養(yǎng)護。覆蓋時不得損傷或污染混凝土的表面，灑水的次數(shù)以能保持混凝土表面經(jīng)常處于濕潤狀態(tài)為度。

②混凝土強度達到設(shè)計強度的50%即25MPa前，不得使其承受人員、工具、模板、支架等荷載。

③待混凝土強度等級達到設(shè)計強度的60%即30MPa，可進行爬模系統(tǒng)的爬升作業(yè)。

3.5 爬模模板的調(diào)整及爬升

3.5.1 爬模模板的調(diào)整

①曲面異型塔柱的爬模模板根據(jù)設(shè)計及施工工藝要求，采用多個曲面板塊、平面板塊圍合而成。

②塔柱曲面模板應(yīng)根據(jù)設(shè)計的尺寸和線形要求，沿著塔柱標高進行分節(jié)段逐步調(diào)整。本工法實施例中，中塔柱爬模每爬升4.5m，沿塔柱中心線的2塊圓弧段模板從中間對稱切除17.3mm，同時塔柱中心線兩側(cè)模板向圓弧段挪移。

3.5.2 爬模的爬升

塔柱標準節(jié)段爬模爬升主要流程如下所示。

第一步：模板安裝完成；澆筑混凝土；施工人員在平臺綁扎鋼筋。

第二步：拆模、后移模板；插導(dǎo)軌；爬升。

第三步：爬升到位；安裝吊平臺；開始合模。

第四步：合模完成；澆筑混凝土。

第五步：澆筑完成；拆模。

第六步：進入標準爬升階段；又一次澆筑混凝土；提升導(dǎo)軌、爬升架體。

4 臨時橫向水平支撐施工

項目部與中南大學(xué)開展技術(shù)合作，通過主塔施工全過程的受力分析，根據(jù)主塔線形控制及混凝土應(yīng)力控制要求，綜合確定了臨時橫向水平支撐的布置及優(yōu)化選型。研究結(jié)果表明，超寬主塔的橫撐長細比較大，采用類似工程的水平鋼管橫撐不滿足穩(wěn)定性要求，可在水平橫撐的兩端設(shè)置斜撐使其穩(wěn)定性滿足要求。中塔柱共設(shè)置2排3道臨時鎖定結(jié)構(gòu)，標高分別為50m、75m、95m，采用φ630×10mm鋼管制作而成帶斜撐的π形水平橫向支撐。

臨時橫向水平支撐的安裝，需要根據(jù)橫撐的自重及塔吊的額定起重量確定。當塔吊起重量限制不能一次吊裝時，可分節(jié)段吊裝。首先在地面將水平橫撐兩端的水平段與斜撐焊接成Y形支架，用塔吊分別將Y形支架焊接到兩側(cè)塔柱預(yù)埋板上，然后吊裝水平橫撐中間段鋼管，其一端采用法蘭盤連接與一側(cè)Y形支架的水平鋼管對接，并擰緊螺栓，另一端采用內(nèi)徑略大于橫撐鋼管外徑的鋼管套與一側(cè)Y形支架的水平鋼管對接，并進行焊接固定。橫撐鋼管焊接必須符合鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范要求。

橫撐鋼管下料以現(xiàn)場測量長度為主進行控制，中間段水平鋼管宜較現(xiàn)場測量長度短50～100mm,以便于鋼管吊裝，其長度偏差通過對接鋼管套進行調(diào)整。

5 拱形主塔合龍段的施工

青山大橋拱形主塔合龍段采用膺架法施工，通過在雙肢塔柱側(cè)壁預(yù)埋鋼板焊接型鋼牛腿作為支點，在其上吊裝多層縱橫交錯的貝雷梁作為塔頂合龍段支撐平臺，采用膺架法進行混凝土分層澆筑施工。

施工過程中在塔柱特征位置的側(cè)壁上預(yù)埋一定長度的型鋼并水平向外懸挑，并在其下部通過預(yù)埋鋼板設(shè)置斜向撐桿，形成三角形牛腿作為合龍支架的支點。按照要求在地面預(yù)先將貝雷片拼裝好形成縱橫向貝雷梁，待塔柱混凝土強度達到要求后進行貝雷梁吊裝。在塔柱側(cè)壁預(yù)埋長3m的I45a工字鋼，向外懸挑1m與下部斜撐一起形成牛腿，牛腿上先架設(shè)12m長的縱向貝雷梁，并用角鋼與預(yù)埋工字鋼焊接固定，然后吊裝橫向貝雷梁，布置間距0.9m，并焊接固定，然后依次吊裝上層縱橫向貝雷梁。貝雷梁兩側(cè)橫向預(yù)留的空間，便于腳手架搭設(shè)施工和模板加固。

預(yù)埋型鋼牛腿及貝雷梁支架的選型及布置通過計算分析確定，其強度和剛度必須滿足規(guī)范要求，確保索塔合龍段的工程質(zhì)量和施工安全。

6 結(jié)語

南寧青山大橋曲面異型混凝土拱塔結(jié)構(gòu)對施工技術(shù)提出了嚴格的要求。項目部研究開發(fā)了適用于曲面異形混凝土結(jié)構(gòu)的液壓爬模裝置、π形臨時橫向水平支撐結(jié)構(gòu)和合龍段的多層縱橫向貝雷梁疊合支撐體系，滿足了青山大橋拱形主塔施工要求，方便施工，節(jié)省工期，降低了綜合施工成本和施工安全隱患，取得了良好的經(jīng)濟和社會效益，可供類似曲面異形混凝土結(jié)構(gòu)工程施工參考。

[1]齊文忠，張利.甬江大橋斜拉橋索塔施工技術(shù)[J].公路,2010（10）:47-50.

[2]謝勛成.液壓爬模在斜拉橋索塔施工技術(shù)[J].交通世界:運輸車輛，2015（9）:128-130.

[3]周游.多變、異型截面斜拉橋索塔施工技術(shù)研究及應(yīng)用[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計,2015（14）.