姚江大橋鋼索塔施工技術(shù)

摘要：結(jié)合姚江大橋鋼索塔施工技術(shù)實例，對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)對接，鋼索塔在傾斜懸臂狀態(tài)下拼裝時的軸線控制，鋼索塔節(jié)段現(xiàn)場對接縫焊接質(zhì)量控制等進(jìn)行了計算復(fù)合，指出鋼索塔施工技術(shù)對同類工程索塔的設(shè)計、計算具有參考價值。

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

1.工程概況

1.姚江大橋主塔為獨柱式斜塔，索塔中心線橫橋向斜率為1：8。索塔橫截面兩端為半徑不等的圓弧段，兩圓弧段之間通過與之相切的直線段連接，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M20高強度螺栓與塔底定位件連接，塔底定位件與塔底承臺內(nèi)勁性骨架連接。塔底錨固段一部分預(yù)埋在承臺混凝土中，另一部分伸出承臺與索塔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

2.1"鋼索塔施工重點

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)對接;

5）、鋼索塔在傾斜懸臂狀態(tài)下拼裝時的軸線控制;

6）、鋼索塔節(jié)段現(xiàn)場對接縫焊接質(zhì)量控制。

2.2"鋼索塔施工工藝

根據(jù)設(shè)計要求，鋼塔柱節(jié)段成品將在工廠制作完成，然后通過拖車直接運至工地，分別通過棧橋拉到主墩平臺上，塔柱的T1～T5段可使用鉆孔平臺龍門吊進(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角點位置各安放一臺雙向千斤頂將底座定位件標(biāo)高調(diào)到位，然后通過雙向千斤頂前后、左右調(diào)節(jié)底座定位件平面位置。

定位件調(diào)整到位后與承臺內(nèi)勁性骨架有效連接，復(fù)測無誤后即可澆筑承臺第一層砼。

底座定位件安裝見圖4.1-1所示。

圖4-1"底座定位件安裝施工示意

⑵、底座和塔底錨固段安裝

底座與底座定位件在工廠匹配加工，又可分開安裝調(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，然后與定位件通過拼接板連接固定。

塔底錨固段與底座通過高強螺栓連接，錨固段與底座安裝時采用履帶吊在平臺上進(jìn)行安裝。在吊裝時，錨固段由拖車裝運至鉆孔平臺，安裝吊具，50t龍門吊起節(jié)段脫離汽車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)加工廠內(nèi)制作塔柱節(jié)段時先安裝到位，否則在現(xiàn)場將很難安裝;安裝填芯砼部分的普通鋼筋時，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，通過現(xiàn)場試驗各項性能參數(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)級配;

圖4-2"索塔吊裝吊具圖

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

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，砼充滿剪力鋼筋孔洞。

⑤、根據(jù)設(shè)計要求，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)備擬采用在每個主墩承臺設(shè)置一臺大噸位直立式塔吊，以滿足本工程鋼塔柱安裝的需要進(jìn)行設(shè)計最大吊重。

塔下承臺施工時，需安裝塔底定位件和塔底錨固段，可用拖車運至鉆孔平臺內(nèi)由50t龍門吊安裝，該鉆孔平臺在塔下承臺施工完成，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。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小型吊機用于掛索施工，安裝小型吊機后將塔吊拆除。

因鋼塔柱節(jié)段均為傾斜狀態(tài)，須采用專門的吊具，吊具結(jié)構(gòu)見圖4-2所示。

2）、鋼索塔節(jié)段吊裝

鋼索塔節(jié)段吊離平臺并調(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)行對接。為使后一節(jié)段能夠較容易地定位，在對接的兩節(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，由工廠制作并參與工廠預(yù)拼裝）。節(jié)段臨時對接后即可以解除吊鉤，通過安裝在箱內(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)無損傷檢測合格后，完成一個節(jié)段的安裝。

3）、鋼索塔節(jié)段安裝操作平臺

鋼索塔節(jié)段安裝操作平臺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)，操作平臺與節(jié)段頂口塔壁通過φ20mm高強螺栓連接，上下平臺間通過設(shè)置索塔外爬梯連接。操作平臺在每個節(jié)段吊裝前安裝到位與節(jié)段同時起吊。

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)過臺風(fēng)期，因此需做好防臺預(yù)案，在臺風(fēng)來之前設(shè)置抗風(fēng)纜將索塔與臨時墩、鋼箱梁或輔助墩承臺連接固定，防止索塔因臺風(fēng)的影響而發(fā)生振動。

4.3、鋼塔柱安裝測量及線形控制要點

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

鋼塔柱安裝線性控制應(yīng)注意以下幾點：

1）、每節(jié)塔柱端面展開下料均為曲線，應(yīng)采用計算機放樣，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）、工廠內(nèi)進(jìn)行塔柱節(jié)段加工時，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形的關(guān)鍵;

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

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

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

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

5.鋼索塔施工注意事項

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，針對高空施工過程中的安全隱患的特點，我們將制定嚴(yán)格的索塔高空施工安全措施：

⑴.強調(diào)吊裝作業(yè)的危險性，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)段縱向移動時要做好一切準(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，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)問題要停止工作并及時處理后才能繼續(xù)作業(yè)。不允許機械電氣帶故障工作。

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

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

⑶濾網(wǎng)：井管外裹1層80目的錦綸濾網(wǎng);

⑷濾料：井管與井孔間的孔隙采用粗砂回填作為反濾層;

⑸成孔設(shè)備：采用GPS-10型地質(zhì)鉆機及3PNL型泥漿泵等配套設(shè)備;

⑹抽水設(shè)備：采用流量3m3/h的潛水泵抽水，并根據(jù)實際情況更換出水能力適合的水泵，降水井結(jié)構(gòu)見圖2。

圖2降水井結(jié)構(gòu)圖

五、井管施工工藝及技術(shù)要求

（一）工藝流程

施工準(zhǔn)備—放樣—鉆機就位—鉆進(jìn)—清孔換漿—井管安裝—投濾料—洗井—安裝抽水泵—抽水。

（二）技術(shù)要求

成孔：準(zhǔn)備工作完成后開始鉆孔，整孔采用一徑到底，鉆進(jìn)過程中注意觀察返漿，記錄地層情況，考慮抽水期間沉淀物可能達(dá)到的沉積高度所產(chǎn)生的影響，成井深度大于設(shè)計深度30～50cm，并保證鉆孔圓正垂直。鉆孔過程中采集土樣，核對含水層所在部位和土的顆粒組成。

清孔：井管下孔前進(jìn)行清孔作業(yè)，清孔采取注入清水置換，清孔完成測定井深。

井管安裝：清孔結(jié)束后立即吊裝井管，安順序先放已一段封死的濾管，在依次焊接，每節(jié)管焊接對直，確保井管位于孔中間，以保證井管與孔壁間間距不小于150mm，管井與孔壁間的空隙用濾料填實，再在離空口1m的位置用黏土填實。

洗井：管井安裝完成后應(yīng)及時進(jìn)行洗井，一口井能否發(fā)揮作用，取決于洗井的質(zhì)量。洗井常用活塞法或空壓機壓氣清洗發(fā)，該工程采用空壓機壓氣洗井，即成井結(jié)束后，接上空壓機進(jìn)行空壓機洗井，吹出管底沉淤，直到水清不含砂為止，洗井原理示意見圖4。

圖4洗井原理示意圖

安裝水泵抽水：洗井完成后應(yīng)立即安裝抽水泵進(jìn)行抽水，這樣既可以抽水，又可以檢驗洗井效果，如果洗井后放置一段時間再進(jìn)行抽水，井管有可能淤積，影響抽水效果。

六、降水運行及保障措施

（一）降水運行

試運行：正式降水前必須進(jìn)行試運行，以檢驗供電系統(tǒng)、抽水設(shè)備、排水系統(tǒng)等能否滿足降水要求。試運行之前，準(zhǔn)確測定各井口和地面標(biāo)高，靜止水位，然后開始試運行。試運行結(jié)果進(jìn)行記錄并備案，根據(jù)試運行結(jié)果，對于無法滿足降水要求的部分進(jìn)行相應(yīng)整改。

在降水井成井施工階段要邊施工邊抽水，即完成一口投入運行一口，力爭在基坑開挖前，將基坑內(nèi)地下水降到基坑底開挖面一下1.0m深。水位降到設(shè)計深度后，即暫停抽水，觀測井內(nèi)的水位恢復(fù)情況。

降水運行：降水在基坑開挖前20天進(jìn)行，做到能及時降低地下水位;降水井抽水時，潛水泵的抽水時間間隔自短至長，若井內(nèi)水抽干后，在5～10分鐘應(yīng)立即停泵，防止電機燒壞;在停泵30分鐘左右再開啟抽水泵進(jìn)行抽水;對于出水量較大的井，每天開泵抽水的次數(shù)相應(yīng)要增多;降水運行過程中，做好各井的水位觀測工作;對降水運行的記錄要及時分析整理，繪制各種必要的圖表，以合理指導(dǎo)降水工作，提高降水運行效果。

（二）保障措施

降水成功與否直接關(guān)系到整個工程的安全，在施工過程中要高度重視降水運行的保障措施。

首先是用電保障，在正常的降水運行過程中，必須有合理的用電保障以滿足降水的運行需求。通常要求施工現(xiàn)場應(yīng)有兩路用電，降水運行中應(yīng)保證一路用電停電后另一路用電能及時使用，確保降水井能夠在最短的時間內(nèi)正常運轉(zhuǎn)，避免影響降水效果甚至危害基坑安全。

其次是現(xiàn)場要有合理的排水設(shè)施以滿足工程的降水需求，加強地面防滲排水，確保雨季施工能及時排除地面及基坑內(nèi)積水;另外就是加強降水的運行管理，降水工人應(yīng)熟悉水泵開啟、電路切換，以確保降水連續(xù)進(jìn)行，避免因供電原因造成井底突水;抽水期間，出現(xiàn)降水正常運行但長期達(dá)不到預(yù)期效果，應(yīng)注意檢查基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)滲漏情況;降水停止并提泵后應(yīng)及時將井封閉，補好蓋板。

七、結(jié)語：

通過科學(xué)的布井，嚴(yán)格控制降水井施工質(zhì)量，以及降水運行期間的科學(xué)管理。本工程基坑施工過程中，周邊沉降較小，不均勻沉降符合規(guī)范要求，圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形符合規(guī)范要求，很好地解決了地鐵白龍?zhí)豆珗@站基坑施工的降水問題。

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