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      晨陽路景觀橋高斜度索塔施工工藝研究

      2023-10-16 02:11:02于衛(wèi)國
      交通科技與管理 2023年18期
      關(guān)鍵詞:索塔腳手架現(xiàn)澆

      于衛(wèi)國

      (南通路橋工程有限公司,江蘇 南通 226000)

      0 引言

      阜寧至溧陽高速公路建湖至興化段位于江蘇里下河地區(qū)。區(qū)域內(nèi)湖蕩圩田眾多、河道交錯縱橫。為體現(xiàn)當(dāng)?shù)匮鼐€漁業(yè)經(jīng)濟(jì)的特色,在鹽城境內(nèi)K28+376晨陽路支線上跨高速主線位置處設(shè)計了漁網(wǎng)式景觀造型。

      1 工程簡介

      該景觀造型由索塔、拉索、鋼立柱、斜拉桿、防拋網(wǎng)組合而成。索塔作為主要承載結(jié)構(gòu),塔高分別為21.569 m(0#)和17.386 m(1#),向外傾斜分別為60.1 °(0#)和62.2 °(1#),索塔實(shí)際斜向長度分別達(dá)到24.728 m(0#)和19.498 m(1#)。索塔斷面為變截面形式,底部順橋向?qū)? m、橫橋向?qū)?.154 m,由底向上逐步過渡到上半段的0.7 m×0.7 m等截面型式。索塔緊鄰晨陽橋護(hù)欄側(cè)面,向晨陽橋內(nèi)斜82.9 °。見圖1。

      圖1 索塔立面圖

      2 方案概述

      (1)索塔設(shè)計為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),考慮到索塔為變截面結(jié)構(gòu),且塔高和傾斜度均較大,施工方建議變更設(shè)計為鋼結(jié)構(gòu)型式,設(shè)計方以鋼結(jié)構(gòu)剛度和防腐要求為由維持原設(shè)計。

      (2)按原設(shè)計的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)現(xiàn)澆法施工,現(xiàn)場需搭設(shè)承重支架,因索塔的大斜度變截面細(xì)長結(jié)構(gòu)型式,無論是鋼管支架或盤扣支架均有較大高度。支架為偏心受力結(jié)構(gòu),穩(wěn)定性較差,且索塔底大頂小的變截面型式造成混凝土需分段多次澆筑成型,混凝土施工縫和色差影響索塔外觀。索塔施工質(zhì)量和安全管控風(fēng)險較大。

      (3)為確保索塔施工安全,施工方咨詢相關(guān)專家,根據(jù)專家咨詢意見,擬采取分段施工法。單座索塔分成3個節(jié)段施工:①立模澆筑索塔下節(jié)變截面現(xiàn)澆段;②預(yù)制索塔上節(jié)0.7 m×0.7 m矩形等截面段;③搭設(shè)少支點(diǎn)鋼管支架,現(xiàn)場吊裝預(yù)制節(jié)段,支撐穩(wěn)定就位;④連接現(xiàn)澆段和預(yù)制段預(yù)留鋼筋,澆筑現(xiàn)澆段和預(yù)制段之間的中節(jié)濕接段,完成索塔的整體施工。

      (4)經(jīng)設(shè)計方復(fù)核驗(yàn)算,同意索塔底部現(xiàn)澆段斜長度分別為0#索塔14.901 m(高度12.92 m)和1#索塔12.324 m(高度10.897 m),上部預(yù)制節(jié)段斜長度為8.627 m(0#)和5.974 m(1#),中間濕接縫斜長度均為1.20 m;其中現(xiàn)澆段混凝土按高度分2次澆筑,第1次澆筑高度均為6.0 m、第2次澆筑高度分別為6.92 m(0#)和4.897 m(1#)[1]。見圖2。

      圖2 索塔分段示意圖

      3 方案實(shí)施

      3.1 測量定位

      (1)索塔施工測量控制:索塔空間位置、結(jié)構(gòu)傾斜度、外形幾何尺寸、預(yù)埋件安裝定位的測量控制精確度是索塔施工的控制重點(diǎn)與難點(diǎn),采用全站儀三維坐標(biāo)法進(jìn)行。因索塔模板為定型鋼模板,實(shí)測索塔模板角點(diǎn)高程,計算相應(yīng)高程處索塔角點(diǎn)及軸線點(diǎn)設(shè)計三維坐標(biāo),實(shí)現(xiàn)索塔精確定位。

      (2)索塔施工過程中,在索塔及基礎(chǔ)四周埋設(shè)變形觀測點(diǎn),采用全站儀三維坐標(biāo)法監(jiān)測,隨時觀測因基礎(chǔ)變位、溫度、風(fēng)力等產(chǎn)生的索塔變形,按要求實(shí)時進(jìn)行調(diào)整,以保證索塔幾何形狀及空間位置符合設(shè)計及規(guī)范要求。索塔測量技術(shù)指標(biāo):①傾斜度誤差:≤1/3 000塔高,且≯30 mm;②塔柱軸線偏位:10 mm;③斷面尺寸偏差:±20 mm,壁厚±5 mm;④預(yù)埋件位置允許偏差:5 mm。

      3.2 索塔下節(jié)現(xiàn)澆段

      索塔下節(jié)段采用立?,F(xiàn)澆法施工。為便于索塔現(xiàn)澆段高處施工操作,索塔周圍搭設(shè)盤扣腳手架作為施工作業(yè)平臺。

      3.2.1 腳手架搭設(shè)

      (1)索塔位于高速公路主線外側(cè),現(xiàn)場施工場地滿足腳手架搭設(shè)要求。承臺四周地基平整壓實(shí)后澆筑10 cm厚的C25混凝土硬化,作為腳手架基礎(chǔ)。

      (2)施工平臺腳手架采用雙排架結(jié)構(gòu),內(nèi)側(cè)距索塔模板20 cm,不與索塔模板相連接,整體自成環(huán)形體系。腳手架縱橫向間距為1.5 m×1.2 m、上下步距1.5 m,腳手架外側(cè)面設(shè)置縱橫向剪力撐。沿腳手架高度設(shè)置2道纜風(fēng)繩,分別與地面夾角成45 °及60 °,纜風(fēng)繩基礎(chǔ)采用埋設(shè)于地面以下的50 cm×50 cm×60 cm地錨混凝土結(jié)構(gòu)。

      (3)腳手架搭設(shè)順序:底座→縱橫向掃地桿→立桿→大橫桿→小橫桿→剪刀撐→腳手板→防護(hù)欄及防護(hù)網(wǎng)。根據(jù)立桿間距放置可調(diào)底座,按先立桿后水平桿再斜桿的順序搭設(shè),形成基本的架體單元,以此拓展搭設(shè)成整體腳手架體系。腳手架搭設(shè)完成后,立桿的垂直偏差不大于支撐架總高度的1/500,且不大于50 mm。

      (4)在施工操作層鋪設(shè)鋼腳手板,腳手板必須鋪滿,不得有空隙和探頭板。在腳手架頂面作業(yè)平臺四周設(shè)置橫向欄桿,掛設(shè)密目網(wǎng)防護(hù)[2]。

      3.2.2 鋼筋骨架

      索塔鋼筋骨架施工順序:先安裝主筋,再安裝環(huán)向箍筋,最后安裝拉鉤筋。鋼筋接頭采用直螺紋套筒連接,帶弧度的主筋提前預(yù)彎采用焊接方式進(jìn)行連接,控制同一截面內(nèi)鋼筋接頭截面不得超過配筋總面積的50%。

      3.2.3 模板安裝

      索塔下節(jié)變截面現(xiàn)澆段模板采用定型鋼模板。模板根據(jù)混凝土分2個節(jié)段澆筑,相應(yīng)分為2層立模,立模高度與混凝土澆筑高度一致。模板采用吊車配合人工自下而上按垂直模板→內(nèi)傾模板→外傾模板順序進(jìn)行安裝。模板底部與承臺頂定位筋或通過法蘭孔螺栓與下層模板臨時固定,上部與鋼筋骨架臨時固定,用手拉葫蘆配合定位校正。模板依靠自身圍檁和對拉桿及連接螺栓加固穩(wěn)定,防止發(fā)生變形。每層模板一次性調(diào)整完成。

      模板分塊之間貼雙面膠,模板底部采用砂漿封底,保證模板嚴(yán)密不漏漿。待下節(jié)段混凝土澆筑成型后,下層模板不拆除,繼續(xù)安裝上層模板。

      3.2.4 混凝土澆筑

      索塔采用C35混凝土,控制好混凝土水灰比、砂率和坍落度?;炷敛捎么不蚱嚤密浌苋肽?,嚴(yán)禁高處直接自由落體?;炷翝仓扇》謱硬剂稀⒎謱诱駬v,分層厚度控制在30 cm左右,振搗采取快插慢拔方式,振搗上層混凝土?xí)r要插入下層混凝土5~10 cm深度,控制棒頭插入混凝土的間距≤40 cm,振搗時間控制在20 s左右,確?;炷琳駬v密實(shí)。

      混凝土澆筑期間,專人檢查模板對拉螺桿松緊情況和預(yù)埋件的穩(wěn)固情況,防止出現(xiàn)爆模、漏漿和預(yù)埋件移位等現(xiàn)象,及時進(jìn)行處理。

      3.2.5 預(yù)埋件施工

      在索塔下節(jié)現(xiàn)澆段頂部混凝土中預(yù)埋4根M25螺栓,間距40 cm,呈正方形布置,用于同上節(jié)預(yù)制段預(yù)埋鋼管相連接。預(yù)埋件螺栓底部套焊直徑6 cm、厚度2 cm的小鋼板,以增加抗拔力。

      3.3 索塔上節(jié)預(yù)制段

      索塔上節(jié)0.7 m×0.7 m矩形截面段在后場預(yù)制,長度分別為8.627 m(0#)和5.974 m(1#)。在混凝土硬化場地上綁扎預(yù)制段鋼筋骨架,墊好保護(hù)層塊,預(yù)留吊裝孔,安裝模板并內(nèi)撐外拉固定。澆筑混凝土,振搗密實(shí),成型后覆蓋保濕養(yǎng)護(hù)。

      在預(yù)制節(jié)段下端設(shè)置預(yù)埋Φ203×8 mm鋼管柱,鋼管內(nèi)填充混凝土;鋼管端部焊接50 cm×50 cm×1.6 cm鋼板,鋼板四角設(shè)置4組螺栓孔(橢圓形),用以插入現(xiàn)澆段頂部預(yù)埋的螺栓后調(diào)整索塔預(yù)制節(jié)段平面位置、偏角、高程。

      3.4 索塔預(yù)制段安裝

      索塔預(yù)制段吊裝現(xiàn)場需搭設(shè)支架用以調(diào)整預(yù)制段就位并支撐穩(wěn)定。委托江蘇中通工程設(shè)計有限公司按照體量大的0#預(yù)制節(jié)段進(jìn)行支架設(shè)計驗(yàn)算,支架應(yīng)滿足豎向承載力和水平向穩(wěn)定的要求;1#預(yù)制節(jié)段體量小于0#預(yù)制節(jié)段,將0#支架結(jié)構(gòu)稍調(diào)整可作為1#支架。

      3.4.1 搭設(shè)支架

      (1)支架結(jié)構(gòu)型式。支架采用鋼管框架柱式結(jié)構(gòu),主要由鋼管柱、柱間平聯(lián)及剪刀撐、橫梁及鋼墊塊組成,支架高度依據(jù)基礎(chǔ)標(biāo)高到索塔頂高度確定。0#索塔設(shè)置雙排框架式鋼管支架,一排布置在橋下地面上,另一排布置在跨線橋橋面上;每排支架設(shè)2根Ф529×8 mm鋼管和1根Ф410×10 mm鋼管,平聯(lián)桿及剪刀撐采用[18#槽鋼;鋼管間距順橋向?yàn)椋?+1.5)m、橫橋向?yàn)? m。1#索塔設(shè)置雙排框架式鋼管支架,一排布置在橋下地面上,另一排布置在跨線橋橋面上;每排支架設(shè)2根Ф529×8 mm鋼管,平聯(lián)桿及剪刀撐采用[18#槽鋼;鋼管間距縱橋向?yàn)? m、橫橋向?yàn)? m。

      (2)支架基礎(chǔ)。橋下地面上鋼管支架擴(kuò)大混凝土條形基礎(chǔ)為5.65 m×1.3 m×0.5 m(0#)和4.3 m×1.3 m×0.5 m(1#)?;炷翝仓邦A(yù)埋地腳螺栓,核對地腳螺栓位置和尺寸并用樣板固定。橋面上鋼管支架基礎(chǔ)采用三拼I40b工字鋼和雙拼I40b工字鋼焊接成框架,放置在跨線橋橋面上,以保護(hù)橋面不受損壞。

      (3)支架搭設(shè)。鋼管采用汽吊吊裝,垂直度符合后,鋼管底口采用地腳螺栓固定在混凝土基礎(chǔ)頂面,然后安裝平聯(lián)桿及剪刀撐。所有鋼結(jié)構(gòu)連接均采用焊接固定。在鋼管支架頂部平聯(lián)桿上焊接水平支撐架,用以調(diào)整預(yù)制節(jié)段上端位置。

      支架順橋方向,設(shè)置兩道纜風(fēng)繩,橋下纜風(fēng)繩基礎(chǔ)采用50 cm×50 cm×60 cm混凝土地錨,橋上纜風(fēng)繩與護(hù)欄預(yù)埋吊環(huán)連接,纜風(fēng)繩外側(cè)貼反光標(biāo)識。在晨陽路橋面支架上進(jìn)行壓重,確保支架穩(wěn)定不發(fā)生位移。

      3.4.2 預(yù)制段吊裝

      將預(yù)制節(jié)段用平板車運(yùn)輸至索塔施工現(xiàn)場。根據(jù)0#預(yù)制節(jié)段重量為0.7×0.7×8.627×2.6=11.0 t,選擇50 t汽車吊進(jìn)行吊裝。吊裝前,檢查吊車性能及鋼絲繩和卸扣的完好情況,并對吊裝現(xiàn)場封閉管控,由專人指揮吊裝作業(yè)。吊裝步驟見圖3。

      圖3 索塔預(yù)制節(jié)段吊裝步驟圖

      步驟一:預(yù)制段吊裝孔中穿入鋼絲繩,汽車吊起吊至預(yù)定高度。

      步驟二:緩慢移動預(yù)制節(jié)段,將預(yù)埋鋼管端部鋼板上的螺栓孔對準(zhǔn)套入圖3所示右側(cè)2根預(yù)埋螺栓并上螺母,以防止預(yù)制節(jié)段斜放時橫向滑動。

      步驟三:調(diào)整吊臂吊鉤緩慢下放,將預(yù)制節(jié)段斜靠在鋼管支架頂部預(yù)先根據(jù)設(shè)計位置焊好的水平支撐架上。

      3.4.3 預(yù)制段臨時固定措施

      調(diào)整預(yù)制節(jié)段空間位置,就位后在鋼管支架頂部水平支撐架上焊接限位鋼板,用于臨時固定預(yù)制段,同時擰緊預(yù)埋鋼管底部螺栓上的螺母,防止預(yù)制段滑落,并繼續(xù)保持吊鉤承重。

      3.5 濕接段施工

      澆筑濕接段。索塔濕接段澆筑長度為120 cm,將索塔現(xiàn)澆段上端和預(yù)制節(jié)段下端預(yù)留的豎向Φ28主筋對應(yīng)焊接,相鄰鋼筋接頭錯開布置,同時綁扎箍筋;待濕接段主筋焊接后吊車方可脫鉤。

      將索塔上下節(jié)段混凝土端部鑿毛,涂刷界面劑,保證新老混凝土有效結(jié)合;安裝濕接段模板,擰緊模板四周拉桿;上斜面模板頂部開混凝土澆筑孔。

      索塔濕接段混凝土分層澆筑和振搗,考慮到鋼筋間距,采用手提式30振搗棒,確?;炷撩軐?shí);拆模后用塑料薄膜+土工布等覆蓋保濕養(yǎng)護(hù)7 d,防止產(chǎn)生收縮裂縫。

      4 結(jié)語

      晨陽路景觀橋高斜度索塔施工由搭設(shè)支架整體現(xiàn)澆工藝調(diào)整為分段現(xiàn)澆和預(yù)制后連接成整體的施工工藝,減少了支架搭設(shè)和高空作業(yè)時間,降低了施工難度和高空作業(yè)安全風(fēng)險,同時因減少了混凝土的節(jié)段和施工縫,提高了混凝土外觀,保證了施工質(zhì)量[3]。

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