姚江大橋鋼索塔施工技術

摘要：結合姚江大橋鋼索塔施工技術實例，對鋼索塔塔底錨固段的精確定位、固定牢靠，結合段內砼與鋼箱壁的緊密結合，鋼索塔節段的空中初定位及安裝調節對接，鋼索塔在傾斜懸臂狀態下拼裝時的軸線控制，鋼索塔節段現場對接縫焊接質量控制等進行了計算復合，指出鋼索塔施工技術對同類工程索塔的設計、計算具有參考價值。

關鍵詞：姚江大橋;鋼索塔施工技術設計;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個節段，節段高度2.4m～4.8m。索塔底部T1～T4節段及塔底錨固段為鋼混結合段，內澆C40不收縮混凝土;索塔頂部T28～T31節段為斜拉索錨固區。

3.索塔鋼混結合段由T1～T4節段、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勁性骨架連接。塔底錨固段一部分預埋在承臺混凝土中，另一部分伸出承臺與索塔T1節段連接。

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-砼結合段內砼與鋼箱壁的緊密結合;

3）、節段吊裝設備的選擇和布置;

4）、鋼索塔節段的空中初定位及安裝調節對接;

5）、鋼索塔在傾斜懸臂狀態下拼裝時的軸線控制;

6）、鋼索塔節段現場對接縫焊接質量控制。

2.2"鋼索塔施工工藝

根據設計要求，鋼塔柱節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行安裝。T6～T32段將使用塔吊進行安裝。

詳細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-砼結合段施工

⑴、底座定位件安裝

底座定位件安裝時先調整標高，然后調整平面位置，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高調到位，然后通過雙向千斤頂前后、左右調節底座定位件平面位置。

定位件調整到位后與承臺內勁性骨架有效連接，復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，又可分開安裝調節，底座安裝調整可采用與定位件相同的方法，即在定位件與底座之間設置扁形千斤頂先調整標高，再調整平面位置，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龍門吊起節段脫離汽車后將之緩緩吊至在底座上方就位。

⑶、鋼-砼結合段鋼筋施工

沿鋼塔內壁水平布置的環形剪力筋必須在鋼結構加工廠內制作塔柱節段時先安裝到位，否則在現場將很難安裝;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-砼結合段混凝土施工

為保證形成的PBL剪力鍵的質量，施工中應采取以下措施：

①、砼結合段采用C40不收縮混凝土，采用進口不收縮水泥，通過現場試驗各項性能參數，以保證鋼與砼之間的緊密結合;

②、砼粗集料應選用5～20mm連續級配;

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，應使剪力鋼筋孔洞內砼氣泡能順利排出，砼充滿剪力鋼筋孔洞。

⑤、根據設計要求，分5次澆筑塔內填芯砼，且最后兩次砼的澆筑高度不大于1.2m。

4.2、鋼索塔塔身節段安裝施工

1）、鋼索塔節段安裝設備

吊裝設備擬采用在每個主墩承臺設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行設計最大吊重。

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。

因鋼塔柱節段均為傾斜狀態，須采用專門的吊具，吊具結構見圖4-2所示。

2）、鋼索塔節段吊裝

鋼索塔節段吊離平臺并調整好節段傾斜度后，塔吊繼續起鉤，將節段吊至索塔已安節段上方，然后吊鉤緩緩下落，在手拉葫蘆的輔助下，將待安節段與已安節段進行對接。為使后一節段能夠較容易地定位，在對接的兩節段間塔壁內側安裝軸套式匹配裝置和導向板（導向板為導向作用，非結構物，由工廠制作并參與工廠預拼裝）。節段臨時對接后即可以解除吊鉤，通過安裝在箱內的上下牛腿及千斤頂進行節段頂面標高和平面位置的調整，直至上口位置滿足要求為止，然后按工藝要求進行栓接和接焊縫焊接，經無損傷檢測合格后，完成一個節段的安裝。

3）、鋼索塔節段安裝操作平臺

鋼索塔節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段頂口外側，成圍閉狀態，操作平臺與節段頂口塔壁通過φ20mm高強螺栓連接，上下平臺間通過設置索塔外爬梯連接。操作平臺在每個節段吊裝前安裝到位與節段同時起吊。

4）、鋼索塔節段安裝抗風措施

由于鋼索塔節段安裝施工要經過臺風期，因此需做好防臺預案，在臺風來之前設置抗風纜將索塔與臨時墩、鋼箱梁或輔助墩承臺連接固定，防止索塔因臺風的影響而發生振動。

4.3、鋼塔柱安裝測量及線形控制要點

鋼塔柱的制作、架設安裝精度要求很高，由于塔柱節段不可能在工廠內對其進行全塔立式匹配，因此在橋位架設鋼塔過程中必須進行精密測量，以獲得鋼塔精確的三維空間坐標數據，供監控部門進行監控和修正。

鋼塔柱安裝線性控制應注意以下幾點：

1）、每節塔柱端面展開下料均為曲線，應采用計算機放樣，等離子或激光切割，減少切割變形;每節段端截面平面度應控制在0.25mm之內，以保證節段間連接光順;

2）、工廠內進行塔柱節段加工時，應采用4+1的模式，并設置相應的導向和定位件，這是保證塔柱安裝線形的關鍵;

3）、鋼塔柱加工及現場對接焊接時，應嚴格按照工廠制定的施工工藝進行焊接，控制焊接變形;

4）、采用滿足鋼塔柱節段安裝測量精度要求的高精度全站儀和精密水準儀;

5）、鋼塔對溫度的變化極為敏感，每次測量時間應選擇在夜間溫度穩定時段進行;

6）、傾斜塔柱自重對塔身軸線的影響應進行計算分析，在節段安裝時據此進行預偏調整，設置臨時索進行張拉，平衡自重產生的偏位;并根據施工實測數據對理論計算值進行修正，確保塔身軸線符合設計。

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，潛在安全隱患比較多，極易發生安全事故，針對高空施工過程中的安全隱患的特點，我們將制定嚴格的索塔高空施工安全措施：

⑴.強調吊裝作業的危險性，所有作業人員必須有醫院出具的登高作業證明。

⑵.凡進入場地進行索塔作業人員必須正確使用安全帽、安全帶、安全網、穿軟底鞋，嚴禁酒后登高，并應清除鞋底泥砂油垢。

⑶.鋼塔節段縱向移動時要做好一切準備工作，要求一次到位，不允許中途停頓。

⑷.索塔進行安裝時，要經常注意安全檢查，每安裝一節必須進行一次全面安全檢查，發現問題要停止工作并及時處理后才能繼續作業。不允許機械電氣帶故障工作。

⑸.五級風以上嚴禁作業，停止工作時要切斷電源，以防發生意外。

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

⑶濾網：井管外裹1層80目的錦綸濾網;

⑷濾料：井管與井孔間的孔隙采用粗砂回填作為反濾層;

⑸成孔設備：采用GPS-10型地質鉆機及3PNL型泥漿泵等配套設備;

⑹抽水設備：采用流量3m3/h的潛水泵抽水，并根據實際情況更換出水能力適合的水泵，降水井結構見圖2。

圖2降水井結構圖

五、井管施工工藝及技術要求

（一）工藝流程

施工準備—放樣—鉆機就位—鉆進—清孔換漿—井管安裝—投濾料—洗井—安裝抽水泵—抽水。

（二）技術要求

成孔：準備工作完成后開始鉆孔，整孔采用一徑到底，鉆進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到的沉積高度所產生的影響，成井深度大于設計深度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：井管下孔前進行清孔作業，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：管井安裝完成后應及時進行洗井，一口井能否發揮作用，取決于洗井的質量。洗井常用活塞法或空壓機壓氣清洗發，該工程采用空壓機壓氣洗井，即成井結束后，接上空壓機進行空壓機洗井，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：洗井完成后應立即安裝抽水泵進行抽水，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：正式降水前必須進行試運行，以檢驗供電系統、抽水設備、排水系統等能否滿足降水要求。試運行之前，準確測定各井口和地面標高，靜止水位，然后開始試運行。試運行結果進行記錄并備案，根據試運行結果，對于無法滿足降水要求的部分進行相應整改。

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，將基坑內地下水降到基坑底開挖面一下1.0m深。水位降到設計深度后，即暫停抽水，觀測井內的水位恢復情況。

降水運行：降水在基坑開挖前20天進行，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，若井內水抽干后，在5～10分鐘應立即停泵，防止電機燒壞;在停泵30分鐘左右再開啟抽水泵進行抽水;對于出水量較大的井，每天開泵抽水的次數相應要增多;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。通常要求施工現場應有兩路用電，降水運行中應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正常運轉，避免影響降水效果甚至危害基坑安全。

其次是現場要有合理的排水設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積水;另外就是加強降水的運行管理，降水工人應熟悉水泵開啟、電路切換，以確保降水連續進行，避免因供電原因造成井底突水;抽水期間，出現降水正常運行但長期達不到預期效果，應注意檢查基坑圍護結構滲漏情況;降水停止并提泵后應及時將井封閉，補好蓋板。

七、結語：

通過科學的布井，嚴格控制降水井施工質量，以及降水運行期間的科學管理。本工程基坑施工過程中，周邊沉降較小，不均勻沉降符合規范要求，圍護結構變形符合規范要求，很好地解決了地鐵白龍潭公園站基坑施工的降水問題。

參考文獻：

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[2]余志成，施文華.深基坑設計與施工.北京：中國建筑工業出版社，1997.

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