姚江大橋鋼索塔施工技術(shù)

中交路橋華南工程有限公司

摘要：結(jié)合姚江大橋鋼索塔施工技術(shù)實(shí)例，對(duì)鋼索塔塔底錨固段的精確定位、固定牢靠，結(jié)合段內(nèi)砼與鋼箱壁的緊密結(jié)合，鋼索塔節(jié)段的空中初定位及安裝調(diào)節(jié)對(duì)接，鋼索塔在傾斜懸臂狀態(tài)下拼裝時(shí)的軸線(xiàn)控制，鋼索塔節(jié)段現(xiàn)場(chǎng)對(duì)接縫焊接質(zhì)量控制等進(jìn)行了計(jì)算復(fù)合，指出鋼索塔施工技術(shù)對(duì)同類(lèi)工程索塔的設(shè)計(jì)、計(jì)算具有參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：姚江大橋；鋼索塔施工技術(shù)設(shè)計(jì)；施工控制

1.工程概況

1.姚江大橋主塔為獨(dú)柱式斜塔，索塔中心線(xiàn)橫橋向斜率為1：8。索塔橫截面兩端為半徑不等的圓弧段，兩圓弧段之間通過(guò)與之相切的直線(xiàn)段連接，共同形成封閉的紡錘形截面。

2.除塔底錨固段外，索塔分為32個(gè)節(jié)段，節(jié)段高度2.4m～4.8m。索塔底部T1～T4節(jié)段及塔底錨固段為鋼混結(jié)合段，內(nèi)澆C40不收縮混凝土；索塔頂部T28～T31節(jié)段為斜拉索錨固區(qū)。

3.索塔鋼混結(jié)合段由T1～T4節(jié)段、塔底錨固段和塔底定位件三部分組成。塔底錨固段通過(guò)M20高強(qiáng)度螺栓與塔底定位件連接，塔底定位件與塔底承臺(tái)內(nèi)勁性骨架連接。塔底錨固段一部分預(yù)埋在承臺(tái)混凝土中，另一部分伸出承臺(tái)與索塔T1節(jié)段連接。

4.南岸索塔高度為126.465m；北岸索塔高度為128.465m。

2.鋼索塔安裝施工工藝及控制點(diǎn)

2.1 鋼索塔施工重點(diǎn)

1）、精確定位鋼索塔塔底錨固段并固定牢靠；

2）、保證鋼-砼結(jié)合段內(nèi)砼與鋼箱壁的緊密結(jié)合；

3）、節(jié)段吊裝設(shè)備的選擇和布置；

4）、鋼索塔節(jié)段的空中初定位及安裝調(diào)節(jié)對(duì)接；

5）、鋼索塔在傾斜懸臂狀態(tài)下拼裝時(shí)的軸線(xiàn)控制；

6）、鋼索塔節(jié)段現(xiàn)場(chǎng)對(duì)接縫焊接質(zhì)量控制。

2.2 鋼索塔施工工藝

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，鋼塔柱節(jié)段成品將在工廠(chǎng)制作完成，然后通過(guò)拖車(chē)直接運(yùn)至工地，分別通過(guò)棧橋拉到主墩平臺(tái)上，塔柱的T1～T5段可使用鉆孔平臺(tái)龍門(mén)吊進(jìn)行安裝。T6～T32段將使用塔吊進(jìn)行安裝。

詳細(xì)的施工流程見(jiàn)索塔施工工藝流程。

3.索塔施工工藝流程

4.施工方案

4.1、鋼-砼結(jié)合段施工

⑴、底座定位件安裝

底座定位件安裝時(shí)先調(diào)整標(biāo)高，然后調(diào)整平面位置，即先采用在底座定位件的四個(gè)角點(diǎn)位置各安放一臺(tái)雙向千斤頂將底座定位件標(biāo)高調(diào)到位，然后通過(guò)雙向千斤頂前后、左右調(diào)節(jié)底座定位件平面位置。

定位件調(diào)整到位后與承臺(tái)內(nèi)勁性骨架有效連接，復(fù)測(cè)無(wú)誤后即可澆筑承臺(tái)第一層砼。

底座定位件安裝見(jiàn)圖4.1-1所示。

⑵、底座和塔底錨固段安裝

底座與底座定位件在工廠(chǎng)匹配加工，又可分開(kāi)安裝調(diào)節(jié)，底座安裝調(diào)整可采用與定位件相同的方法，即在定位件與底座之間設(shè)置扁形千斤頂先調(diào)整標(biāo)高，再調(diào)整平面位置，然后與定位件通過(guò)拼接板連接固定。

塔底錨固段與底座通過(guò)高強(qiáng)螺栓連接，錨固段與底座安裝時(shí)采用履帶吊在平臺(tái)上進(jìn)行安裝。在吊裝時(shí)，錨固段由拖車(chē)裝運(yùn)至鉆孔平臺(tái)，安裝吊具，50t龍門(mén)吊起節(jié)段脫離汽車(chē)后將之緩緩吊至在底座上方就位。

⑶、鋼-砼結(jié)合段鋼筋施工

沿鋼塔內(nèi)壁水平布置的環(huán)形剪力筋必須在鋼結(jié)構(gòu)加工廠(chǎng)內(nèi)制作塔柱節(jié)段時(shí)先安裝到位，否則在現(xiàn)場(chǎng)將很難安裝；安裝填芯砼部分的普通鋼筋時(shí)，先安裝豎向鋼筋，橫向鋼筋將按砼分層澆筑的高度分層安放。

⑷、鋼-砼結(jié)合段混凝土施工

為保證形成的PBL剪力鍵的質(zhì)量，施工中應(yīng)采取以下措施：

①、砼結(jié)合段采用C40不收縮混凝土，采用進(jìn)口不收縮水泥，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)各項(xiàng)性能參數(shù)，以保證鋼與砼之間的緊密結(jié)合；

②、砼粗集料應(yīng)選用5～20mm連續(xù)級(jí)配；

③、砼必須采取分段分層澆筑。每層布料高度不宜大于30cm，同時(shí)砼下料時(shí)通過(guò)小串筒布料；

④、砼振搗必須充分，不漏振，特別是靠近剪力鋼筋處，應(yīng)使剪力鋼筋孔洞內(nèi)砼氣泡能順利排出，砼充滿(mǎn)剪力鋼筋孔洞。

⑤、根據(jù)設(shè)計(jì)要求，分5次澆筑塔內(nèi)填芯砼，且最后兩次砼的澆筑高度不大于1.2m。

4.2、鋼索塔塔身節(jié)段安裝施工

1）、鋼索塔節(jié)段安裝設(shè)備

吊裝設(shè)備擬采用在每個(gè)主墩承臺(tái)設(shè)置一臺(tái)大噸位直立式塔吊，以滿(mǎn)足本工程鋼塔柱安裝的需要進(jìn)行設(shè)計(jì)最大吊重。

塔下承臺(tái)施工時(shí)，需安裝塔底定位件和塔底錨固段，可用拖車(chē)運(yùn)至鉆孔平臺(tái)內(nèi)由50t龍門(mén)吊安裝，該鉆孔平臺(tái)在塔下承臺(tái)施工完成，系梁施工前拆除。系梁施工完成后，將從棧橋接入系梁形成主墩平臺(tái)。由于本橋斜拉索的影響，斜拉索張拉后塔吊將不容易拆除，因此考慮在鋼塔柱施工結(jié)束后，另外在塔頂安裝一臺(tái)小型吊機(jī)用于掛索施工，安裝小型吊機(jī)后將塔吊拆除。

因鋼塔柱節(jié)段均為傾斜狀態(tài)，須采用專(zhuān)門(mén)的吊具，吊具結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖4-2所示。

2）、鋼索塔節(jié)段吊裝

鋼索塔節(jié)段吊離平臺(tái)并調(diào)整好節(jié)段傾斜度后，塔吊繼續(xù)起鉤，將節(jié)段吊至索塔已安節(jié)段上方，然后吊鉤緩緩下落，在手拉葫蘆的輔助下，將待安節(jié)段與已安節(jié)段進(jìn)行對(duì)接。為使后一節(jié)段能夠較容易地定位，在對(duì)接的兩節(jié)段間塔壁內(nèi)側(cè)安裝軸套式匹配裝置和導(dǎo)向板（導(dǎo)向板為導(dǎo)向作用，非結(jié)構(gòu)物，由工廠(chǎng)制作并參與工廠(chǎng)預(yù)拼裝）。節(jié)段臨時(shí)對(duì)接后即可以解除吊鉤，通過(guò)安裝在箱內(nèi)的上下牛腿及千斤頂進(jìn)行節(jié)段頂面標(biāo)高和平面位置的調(diào)整，直至上口位置滿(mǎn)足要求為止，然后按工藝要求進(jìn)行栓接和接焊縫焊接，經(jīng)無(wú)損傷檢測(cè)合格后，完成一個(gè)節(jié)段的安裝。

3）、鋼索塔節(jié)段安裝操作平臺(tái)

鋼索塔節(jié)段安裝操作平臺(tái)采用型鋼制作成桁架形式，布置在每一段索塔節(jié)段頂口外側(cè)，成圍閉狀態(tài)，操作平臺(tái)與節(jié)段頂口塔壁通過(guò)φ20mm高強(qiáng)螺栓連接，上下平臺(tái)間通過(guò)設(shè)置索塔外爬梯連接。操作平臺(tái)在每個(gè)節(jié)段吊裝前安裝到位與節(jié)段同時(shí)起吊。

4）、鋼索塔節(jié)段安裝抗風(fēng)措施

由于鋼索塔節(jié)段安裝施工要經(jīng)過(guò)臺(tái)風(fēng)期，因此需做好防臺(tái)預(yù)案，在臺(tái)風(fēng)來(lái)之前設(shè)置抗風(fēng)纜將索塔與臨時(shí)墩、鋼箱梁或輔助墩承臺(tái)連接固定，防止索塔因臺(tái)風(fēng)的影響而發(fā)生振動(dòng)。

4.3、鋼塔柱安裝測(cè)量及線(xiàn)形控制要點(diǎn)

鋼塔柱的制作、架設(shè)安裝精度要求很高，由于塔柱節(jié)段不可能在工廠(chǎng)內(nèi)對(duì)其進(jìn)行全塔立式匹配，因此在橋位架設(shè)鋼塔過(guò)程中必須進(jìn)行精密測(cè)量，以獲得鋼塔精確的三維空間坐標(biāo)數(shù)據(jù)，供監(jiān)控部門(mén)進(jìn)行監(jiān)控和修正。

鋼塔柱安裝線(xiàn)性控制應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

1）、每節(jié)塔柱端面展開(kāi)下料均為曲線(xiàn)，應(yīng)采用計(jì)算機(jī)放樣，等離子或激光切割，減少切割變形；每節(jié)段端截面平面度應(yīng)控制在0.25mm之內(nèi)，以保證節(jié)段間連接光順；

2）、工廠(chǎng)內(nèi)進(jìn)行塔柱節(jié)段加工時(shí)，應(yīng)采用4+1的模式，并設(shè)置相應(yīng)的導(dǎo)向和定位件，這是保證塔柱安裝線(xiàn)形的關(guān)鍵；

3）、鋼塔柱加工及現(xiàn)場(chǎng)對(duì)接焊接時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照工廠(chǎng)制定的施工工藝進(jìn)行焊接，控制焊接變形；

4）、采用滿(mǎn)足鋼塔柱節(jié)段安裝測(cè)量精度要求的高精度全站儀和精密水準(zhǔn)儀；

5）、鋼塔對(duì)溫度的變化極為敏感，每次測(cè)量時(shí)間應(yīng)選擇在夜間溫度穩(wěn)定時(shí)段進(jìn)行；

6）、傾斜塔柱自重對(duì)塔身軸線(xiàn)的影響應(yīng)進(jìn)行計(jì)算分析，在節(jié)段安裝時(shí)據(jù)此進(jìn)行預(yù)偏調(diào)整，設(shè)置臨時(shí)索進(jìn)行張拉，平衡自重產(chǎn)生的偏位；并根據(jù)施工實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)理論計(jì)算值進(jìn)行修正，確保塔身軸線(xiàn)符合設(shè)計(jì)。

5.鋼索塔施工注意事項(xiàng)

姚江大橋的索塔施工為特高空作業(yè)，潛在安全隱患比較多，極易發(fā)生安全事故，針對(duì)高空施工過(guò)程中的安全隱患的特點(diǎn)，我們將制定嚴(yán)格的索塔高空施工安全措施：

⑴.強(qiáng)調(diào)吊裝作業(yè)的危險(xiǎn)性，所有作業(yè)人員必須有醫(yī)院出具的登高作業(yè)證明。

⑵.凡進(jìn)入場(chǎng)地進(jìn)行索塔作業(yè)人員必須正確使用安全帽、安全帶、安全網(wǎng)、穿軟底鞋，嚴(yán)禁酒后登高，并應(yīng)清除鞋底泥砂油垢。

⑶.鋼塔節(jié)段縱向移動(dòng)時(shí)要做好一切準(zhǔn)備工作，要求一次到位，不允許中途停頓。

⑷.索塔進(jìn)行安裝時(shí)，要經(jīng)常注意安全檢查，每安裝一節(jié)必須進(jìn)行一次全面安全檢查，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題要停止工作并及時(shí)處理后才能繼續(xù)作業(yè)。不允許機(jī)械電氣帶故障工作。

⑸.五級(jí)風(fēng)以上嚴(yán)禁作業(yè)，停止工作時(shí)要切斷電源，以防發(fā)生意外。

⑹.索塔施工作業(yè)人員必須聽(tīng)從現(xiàn)場(chǎng)的指揮和安排作業(yè)，有好的方法和建議必須提請(qǐng)討論，得到現(xiàn)場(chǎng)總指揮的同意方可實(shí)施，不得自作主張私自更改作業(yè)方案。