姚東大橋主塔施工關鍵技術探討

蒙 幸

1 工程概況

本項目工程位于浙江省余姚市,起于古路頭—郭姆段公路終點(起點樁號為K9+533.4),終于本路線與寺慈線交叉處(終點樁號為K12+200),路線全長2.667 km。其中主橋橋梁工程位于樁號K11+620處,為雙塔雙索面斜拉橋,跨徑組合為68 m+140 m+68 m,主跨跨越余姚江通航深水區域,邊跨跨越兩岸大堤,通航凈空7 m。

主塔的基本斷面形式為四柱式,每個墩頂設前后兩個塔柱,柱直徑為2.2 m,縱橋向柱間距為5 m,橫橋向柱間距為28.5 m,其中主跨側柱高35.6 m,邊跨側柱高33.6 m,順橋向雙柱之間由5道系梁相連。主塔與主梁連接處采用固結。主塔每個塔柱內各配置4根19股的鋼絞線預應力索,將主塔與主梁錨固在一起。

每個主塔布10對空間索,斜拉索采用 PES7-85,109,139,163,199共5種規格,采用配套PESM7系列張拉端錨具,張拉端設在塔柱上。

主塔總體施工流程為:搭設塔柱四周腳手架、綁扎塔柱鋼筋至5號橫梁下→澆筑5號橫梁下塔柱→綁扎5號橫梁鋼筋→澆筑5號橫梁→腳手架接高、綁扎塔柱鋼筋至4號橫梁下→澆筑4號橫梁下塔柱→綁扎4號橫梁鋼筋→澆筑4號橫梁→循環施工直至澆筑完成1號橫梁→養護、張拉縱向預應力索→澆筑塔冠混凝土。

2 斜拉橋主塔施工基本技術要求

1)主塔施工測量。主塔測量時間應選擇每天傍晚或清晨日照之前的時段內,以減少日照對主塔造成的變形影響。此外,隨著主塔高度不斷地升高,也應選擇在風力較小的時間進行測量,主塔測量一般采用天頂法或三維坐標法。

2)塔柱施工。下塔柱一般高度在30 m左右,采取支架法施工。中塔柱一般采用爬模法施工。上塔柱若為鉛直結構,可采用爬模法施工或支架法施工。由于下塔柱為向外傾斜,中塔柱為向內傾斜,為保證施工過程中塔柱的穩定,控制變形和最大限度消除施工帶給結構的初應力,要求在施工過程中下塔柱設置拉桿,中塔柱設置撐桿,并施加預拉、頂力。在塔柱內設有勁性骨架,骨架從下到上貫穿全塔高。勁性骨架在現場加工,精確定位安裝后,供支模、綁筋和索道管定位用。勁性骨架在傾斜塔柱施工中作用非常大,現場可結合施工工藝自行設計。

3)主塔混凝土施工。主塔高度一般在100 m左右(從橋面算起),應采用泵送混凝土施工工藝的大流動混凝土。為了改善混凝土可泵性能并達到符合要求的彈性模量和較小的混凝土收縮、徐變性能,應采取高集料、低水灰比、低水泥用量、適量超細礦粉和泵送外加劑,以便滿足緩凝、早強、高強的混凝土泵送要求。

3 大橋主塔施工關鍵技術探討

3.1 施工方法

主墩塔柱采用四柱式,柱直徑為2.2 m,橫橋向中距與索面距一致為 28.5 m,順橋向中距5 m,順橋向雙柱間共設置5道橫梁,橋面以上塔柱高度為35.6 m,兩主塔均采用塔、梁固結體系。每個塔柱混凝土方量為304.4 m3,全橋四個塔柱混凝土方量共1 217.6 m3。

根據塔柱結構形式結合以往施工經驗,塔柱施工決定采用分段澆筑的施工方法,整個塔柱分11次澆筑,每次塔柱柱子澆筑至橫梁底,橫梁單獨澆筑一次。塔吊配合腳手架、鋼筋、模板、勁性骨架、預埋索管及混凝土的施工。

主塔混凝土采用C50商品混凝土,應用低水化熱水泥,其水泥、骨料、砂、外加劑及其他成分均來自同一廠家、同一品牌或同一料場材料,以求質量均衡、穩定、外觀色調一致。澆筑時根據每次澆筑方量決定,方量大于30 m3的考慮泵送,采用一臺泵車布置在棧橋頭靠近主墩處,布設輸送泵管至橋面后沿塔柱施工腳手架接高至澆筑部位,將混凝土直接泵送到位;方量不大于30 m3的考慮塔吊采用料斗將混凝土吊送到位。混凝土澆筑時如落差大于2 m,應準備好串筒,防止混凝土離析。

3.2 施工工藝流程

施工順序為:塔柱鋼筋預埋、勁性骨架預埋→腳手架搭設→鋼筋綁扎→鋼模安裝→混凝土澆筑→下一循環節段。

腳手架每次搭設至混凝土澆筑位置高度,并根據塔柱分段施工需要及時接高。腳手架采用鋼管扣件形式,步距根據實際情況控制在1 m～1.5 m不等,層高1.8 m,平面尺寸應至少比塔柱施工投影面周邊大1 m。腳手架搭設應根據施工規范要求施工,布置好上下爬梯,鋪設并固定好走道竹笆,外側周邊用安全綠網做好圍護工作。腳手架每升高3 m應用腳手管與施工好的塔柱做好拉結固定。

勁性骨架安裝應保證垂直,因為勁性骨架是控制塔柱模板定位準確的關鍵構件,所以控制好勁性骨架的焊接質量和垂直度是控制塔柱施工質量的重要前提。

在鋼筋加工備料加工前應仔細閱讀圖紙,將各種規格鋼筋按設計及規范要求下料加工,同時做好主筋直螺紋的保護,以保證鋼筋綁扎連接時的需要。

澆筑塔柱混凝土,澆筑時應隨時校驗塔柱的垂直度,確保塔柱垂直度要求。完成第一個節段的施工后,拆除塔柱模板→安裝橫梁底模→綁扎橫梁鋼筋→安裝橫梁側模→固定側模→側模上口須與勁性骨架固定→澆筑橫梁混凝土。

3.3 模板加工

模板采用整體式新加工大塊鋼模。每套模板由面板、橫肋、豎向大肋和對拉螺桿等組成,根據塔柱高度進行分節,分節高度從0.8 m～4.2 m不等,每墩配塔柱模板一套,橫梁模板三套。

為確保模板結構安全、可靠,模板必須具有足夠的強度和剛度,在施工中不變形,不錯位,不漏漿,且結構簡單合理,便于制作、安裝、調整定位、拆除與重復使用。

3.4 測量控制

主塔的平面位置放樣主要采用設于承臺上的控制線進行放樣,控制線根據塔柱中心線平行引出距離塔身四個面均50 cm。在控制塔柱的平面位置時,只需調整四個面的模板距離控制線的水平距離為50 cm。每次控制都以同一控制線控制,可以避免誤差積累。測量控制時,塔身高度小于15 m(前三節),直接用吊線砣引至塔身施工面,高度超過15 m,則采用激光儀引至施工面高度。

3.5 索導管定位及安裝

索導管安裝在鋼筋及蹬筋安裝前進行,索導管用勁性骨架固定。勁性骨架用[120制作,預埋在前一節混凝土中,每次安裝索導管前接高6 m勁性骨架。索導管空間位置的確定是關鍵所在,開始先根據索導管的大概位置將索導管安放在勁性骨架上,再在索導管上下左右四面安裝調節螺母,調節螺母穿在勁性骨架的橫梁上。在精確定位時,用測量儀器控制,用調節螺母微調。精確定位后,將索導管與勁性骨架焊接固定。

3.6 預應力施工

鋼筋綁扎的同時安裝好預應力索波紋管,根據設計要求,本工程采用塑料波紋管,安裝時應每隔1 m左右用定位筋固定好,起彎處應加密,并做好波紋管的保護,特別是接頭位置及鋼筋電焊區域應防止波紋管破壞。對于不穿索的波紋管需預先穿入PVC塑料管,以保護波紋管在混凝土澆筑時不漏漿;對于已穿索的波紋管在混凝土澆筑完畢后,須人工拉拽活動預應力筋,如果發現滲漏嚴重,須作管道沖水處理。混凝土養護達到設計允許張拉強度,張拉預應力索并壓漿。1)張拉前千斤頂、油表、油泵必須由計量部門進行標定后使用;2)混凝土的強度達到設計強度的85%時,方可張拉預應力束。在張拉時嚴格按照張拉順序且兩端對稱張拉預應力筋,塔柱預應力鋼束采用底端錨固,頂端張拉,張拉順序為:上下均衡,左右對稱張拉;3)張拉時采用應力和伸長量雙控的方法,嚴格按照錨下控制應力和相關的設計要求與施工技術規范進行施工;4)張拉結束后24 h內必須壓漿。

壓漿使用真空活塞式壓漿機,在壓漿前切割鋼束應用砂輪切割機,鋼束外露錨環不小于3 cm,然后用高標號砂漿堵封錨環。待砂漿達到一定強度后,用壓漿機壓注高壓水對全部管道進行沖洗,然后抽真空采用正確的壓漿順序,對下層管道先壓注。壓注使出漿口冒出濃漿時,關閉出漿口閥門,持荷3 min～5 min,然后進行第二次補壓。一般情況下壓力為0.5 MPa～0.7 MPa,壓注速度為5 m/min～15 m/min,水泥漿的稠度控制在14 s～18 s之間。壓漿后的48 h內必須保證氣溫在5℃以上。

4 結語

斜拉橋施工一般采用懸臂拼裝法,即以主橋塔為中心,主梁與斜拉索對稱逐段懸臂拼裝施工,直至合龍成橋。在施工過程中,斜拉索逐根分次張拉,結構體系受力狀態不斷變化,斜拉索、主梁、主塔間相互影響,因此,斜拉橋主塔的施工技術及施工過程控制就成為斜拉橋建設的關鍵所在。

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