甬江主橋北岸索塔施工關鍵技術

任世朋，朱元元

(中鐵四局集團 第二工程有限公司，江蘇 蘇州 215131)

甬江主橋北岸索塔施工關鍵技術

任世朋，朱元元

(中鐵四局集團 第二工程有限公司，江蘇 蘇州 215131)

介紹甬江主橋(主跨468 m鋼箱混合梁斜拉橋)北岸索塔的施工，對大跨度雙塔斜拉橋索塔、液壓爬模下橫梁、中塔柱合龍段和鋼錨箱施工等關鍵技術作了較詳細的闡述，并對索塔施工設備的選型、安裝拆除時機作了敘述。工程實踐表明，該索塔施工方法合理，對鐵路斜拉橋的索塔施工提供了參考實例。

斜拉橋 索塔 下橫梁 液壓爬模 錨箱

1 工程概況

寧波鐵路樞紐工程是國家鐵路網規劃的重要建設工程之一，甬江主橋為該工程關鍵項目，長909 m，是國內首座鐵路鋼箱混合梁斜拉橋。

甬江主橋為鋼箱混合梁半漂浮體系，采用(53+ 50+50+66+468+66+50+50+53)m跨徑布置，邊跨及部分中跨244.5 m主梁為預應力混凝土箱梁，部分中跨419 m主梁為鋼箱梁。全橋布置見圖1。

圖1 橋型立面(單位:m)

橋塔采用鉆石型索塔，橋面以上索塔采用倒Y形，橋面以下塔柱內縮為鉆石形。塔底以上全高177.91 m，橋面以上塔高 141.5 m，橋面以下塔高36.41 m，橋面以上塔的高跨比為1∶3.307。索塔縱向寬度由塔頂9 m線形加寬至塔底12.53 m。

下塔柱為兩分離內傾斜塔柱，單箱單室截面壁厚為1.5 m;中塔柱為兩分離內傾斜塔柱，單箱單室截面，順橋向壁厚1.4 m，橫橋向壁厚1.2 m。中塔柱和下塔柱在塔梁交接處設下橫梁，下橫梁采用等寬度變高度截面全預應力混凝土結構。上塔柱斜拉索錨固區橫橋向寬9 m，采用單箱雙室截面，順橋向壁厚1.4 m，橫橋向壁厚0.8 m(見圖2)。

圖2 索塔構造示意(單位:cm)

為保證斜拉索與索塔錨固區結構受力的可靠性和運營期的安全性，索塔錨固采用內置整體式鋼錨箱，單塔鋼錨箱共計48節，其中C類鋼錨箱高5.66 m、質量29.6 t，其余A類和B類鋼錨箱質量均在9～15 t。

2 施工技術難點

1)塔柱結構復雜，施工設備選型與安裝時間點非常關鍵。

2)索塔高177.91 m，C50高性能混凝土黏度大、坍落度小，泵送施工難度大。

3)下橫梁與索塔交匯處，截面高度大、鋼筋密集、預應力眾多，施工難度大。

4)中塔柱合龍段為拱形結構，支架及模板設計及施工難度大。

5)鋼錨箱自重大、體積大、精度要求高。

3 索塔施工主要機械設備

甬江北岸索塔施工的主要機械設備為塔吊、電梯和混凝土輸送泵。

3.1 塔吊

為滿足左右塔肢同時施工，中塔柱及下塔柱施工期間設置2臺塔吊。綜合考慮荷載、場地及清水浦大橋距離，右塔肢安裝QTZ6016型塔吊，左塔肢采用特制臂長25 m的TC5013型塔吊。

綜合考慮鋼錨箱吊裝、爬模拆除等因素，中塔柱合龍段施工前安裝 TC7052型塔吊，拆除 QTZ6016及TC5013型塔吊。

3.2 施工電梯

現場設置2臺上海寶達SCQ200型施工電梯。下塔柱及中塔柱施工期間，左右塔肢各安裝1臺施工電梯，滿足左右塔肢同時施工需要。中塔柱合龍段施工時，拆除右塔肢電梯;中塔柱合龍段施工完成后，在左塔肢與上塔柱交匯處設置電梯平臺，安裝垂直電梯。

3.3 混凝土輸送泵

塔冠距離地面高度約為180 m，泵送壓力高，C50高性能混凝土坍落度小、黏性大泵送困難。考慮彎頭處壓力損失和泵送壓力儲備，選用三一重工的HBT80C混凝土拖泵，該拖泵有電力驅動和柴油機驅動兩種類型，為保護環境、節約成本選用電力驅動型。其主要技術參數:理論混凝土輸送量87.8 m3/h，理論最大輸送距離水平1 000 m，垂直320 m。

4 施工流程及關鍵技術

4.1 混凝土工程

索塔C50混凝土坍落度控制在180～220 mm，經過試驗選用的混凝土配合比見表1。

混凝土配合比

表1 索塔C50

1)夏季泵送混凝土措施

7至9月份氣溫達38℃，泵管在混凝土輸送摩擦和陽光暴曬下溫度高達55℃，混凝土坍落度損失大，容易發生堵管現象。采用給泵管纏繞土工布并澆水降溫的措施，利于混凝土泵送。

2)混凝土養護措施

由于索塔截面變化大，并存在混凝土齡期差等原因，塔柱根部易產生收縮裂縫［1］。為避免裂縫的產生，每節索塔混凝土終凝后覆蓋土工布并灑水，模板拆除后噴灑混凝土養護液養護［2］。

4.2 液壓爬模系統

索塔采用北京卓良ZPM-100型液壓爬模施工，主要由模板、預埋件、支架和液壓系統4部分構成。模板系統由工字木梁和維薩板組成;預埋件包含埋件板、高強螺桿、受力螺栓和爬錐;支架系統由承重三腳架、后移裝置、平臺、爬升導軌、附墻裝置和主背楞組成;液壓系統主要由液壓泵站、油缸、閥門、膠管、液壓閥和配電裝置組成［3-5］。液壓爬模構造示意如圖3。

液壓爬模優點如下:①成品混凝土外觀質量好;②有利于混凝土面的養護;③鋼木模板體系剛度大、質量輕;④爬模動力來源是本身自帶的液壓頂升系統，架體整體提升，施工效率高;⑤爬模架體采用雙埋件，單個架體的安全儲備為4倍荷載，保證了高空施工的安全性;⑥架體把索塔圍成一圈，形成封閉的六層平臺，保證高空作業安全性。

4.3 勁性骨架

勁性骨架安裝在索塔兩層主筋內側，起測量定位、鋼筋及預應力筋定位、承受人員及部分施工荷載的作用［6］。塔座澆筑前按照設計位置安裝勁性骨架預埋件，骨架立柱采用∠75×75×8角鋼，斜撐及平聯均采用∠50×50×6角鋼。勁性骨架在加工棚預制焊接為6 m標準段，吊裝至作業平臺后焊接成整體［7］，便于鋼筋和預埋件定位。

圖3 液壓爬模構造示意

4.4 下橫梁施工

1)下橫梁支架

下橫梁施工采用鋼管支架體系，鋼管立柱型號為φ530 mm壁厚10 mm，平聯及斜撐為［20mm，落架砂筒上安裝400 mm×400 mm的HW型鋼分配梁;中間設置4片加強型貝雷梁，兩端設置異型桁架連接貝雷梁;其上布設間距為0.75 m的I12工字鋼和6 mm鋼模板。支架結構形式布置見圖4。

圖4 索塔下橫梁支架布置

2)混凝土施工

下橫梁高6～7.9 m，第6，7節索塔和下橫梁混凝土共計962 m3，分兩次澆筑［8］，第一、二次澆筑高度分別為4.2 m和1.8 m。

3)下橫梁施工程序

①支架搭設、安裝平聯、砂筒、分配梁、貝雷梁及底模;②安裝橫梁及索塔第6節勁性骨架，綁扎鋼筋與預應力鋼絞線;③第6節液壓爬模爬升，橫梁側模及內模安裝，預埋件定位;④檢查驗收后，第一次澆筑混凝土;⑤混凝土養護、接茬面鑿毛，安裝橫梁與索塔第7節勁性骨架，綁扎鋼筋;⑥根據要求對部分預應力束進行初張拉;⑦索塔第7節液壓爬模爬升，下橫梁外側模及埋件安裝;⑧全面檢查驗收后第二次澆筑混凝土;⑨混凝土齡期及強度滿足張拉條件后，預應力束張拉至設計值，真空輔助壓漿［9］。

4.5 中塔柱“拉桿—撐桿”施工

中塔柱施工期間為保證結構應力和線形受控，在施工過程中設置主動拉桿，控制索塔混凝土應力不超過0.5 MPa。下塔柱拉桿采用φ32 mm精軋螺紋鋼，5根平行布置;中塔柱撐桿采用 φ530 m×10 mm鋼管，兩根平行對稱布置，層間距為18 m。

采用穿心式千斤頂對拉桿精確施加主動力。為準確地掌握索塔應力值及變化情況，在索塔下根部、下橫梁中部及拉桿處等位置，安裝應力傳感器，對索塔施工各個階段應力實時監控，并對結構線形復測。實際監控測量數據表明:施工各階段內力變化可控，成塔后線形符合設計要求。

4.6 中塔柱合龍段施工

1)中塔柱左右塔肢交叉施工

受中塔柱兩肢間距離和液壓爬模平臺寬度影響，中塔柱施工至第18節段時，兩塔肢將不能同時平行施工，一側暫停施工，另一側繼續施工兩個節段之后拆除內側爬架，暫停該側施工。另外一側繼續施工至同一標高，拆除內側爬架，將兩肢模架組拼成整體，然后進行合龍段施工。

2)拱形骨架設計與施工

拱架單元由半圓拱形構件、撐桿和水平橫桿組成，連接處均滿焊。拱架單元順橋向間距為0.6 m，共設18片拱架單元。單片拱形支架預先在地面加工場地精確制作，然后單片吊裝至指定位置拼裝。拱形支架結構形式布置見圖5。

4.7 鋼錨箱安裝定位

鋼錨箱主要由側面拉板、端板、承壓板、橫隔板和加勁肋等組成，構造見圖6。錨箱在工廠預拼裝后運至現場，除C類鋼錨箱分兩塊吊裝外均獨立吊裝。

1)基座鋼錨箱安裝

C類鋼錨箱為錨固區第一節鋼錨箱，又稱基座鋼錨箱，具有體積大、自重大、定位精度要求高等特點，安裝精度直接影響整個鋼錨箱線形，對索長確定以及張拉力影響較大。

圖5 拱形支架結構示意

圖6 鋼錨箱構造示意

在型鋼基座上設鋼管支架體系，與型鋼基座焊接，用于支承鋼錨箱中隔板，可滿足鋼錨箱分塊吊裝定位需要。型鋼基座上焊接千斤頂后座板，安裝三向式千斤頂微調系統，實現對基座鋼錨箱的精調、定位。

2)鋼錨箱連接板安裝

鋼錨箱吊裝時將連接板從側面向鋼錨箱靠攏，在定位螺栓孔內插入定位銷釘后解扣。另一側連接板仍然要從側面向鋼錨箱靠攏，人工手扶調整，使先穿入的定位銷釘再穿入該連接板的定位螺栓孔，裝好定位銷釘后拆除吊具，在兩塊連接板之間打入沖釘后，連接板即將兩半幅鋼錨箱連成整體［10］。

3)高強螺栓安裝

連接板安裝完成后，逐個抽出定位銷釘更換為高強螺栓，經過初擰、復擰、終擰后使其達到規范規定的扭矩值［10］。

4)鋼錨箱測量技術

由于日照對索塔平面位置影響較大［11］，測量作業均在夜間進行，鋼錨箱平面測量采用天寶S6全站儀，高程定位采用三角高程測量。

4.8 預應力施工

索塔鋼筋施工時安裝預應力精軋螺紋鋼筋，檢查驗收后澆筑本節混凝土。液壓爬模爬升前，檢測上一節混凝土強度，合格后按設計規定分批對預應力筋進行張拉。終張拉結束后要在24 h以內進行真空輔助壓漿。

5 結語

針對甬江主橋北岸索塔的結構特點和橋址環境，從索塔施工機械設備選型、液壓爬模施工塔身、支架現澆下橫梁、拱架施工合龍段、吊裝定位鋼錨箱等方面研究索塔施工關鍵技術，解決了鐵路斜拉橋鉆石型索塔施工難題，可為類似索塔施工提供參考。

施工區5至6月為梅雨季節，高空作業又濕又滑，施工效率明顯降低。7至9月份為臺風期，臺風來臨前對液壓爬模進行安全評估，為確保安全多采用停止作業加固爬模的應急措施，對施工進度影響較大。甬江北岸索塔高177.91 m，分33節澆筑，原計劃13個月完成，實際施工周期為15個月，類似項目可盡早完成基礎施工，為索塔施工贏得寶貴時間。

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(責任審編 趙其文)

U448.27

:ADOI:10．3969/j．issn．1003-1995．2015．08．06

2014-11-02;

:2015-05-25

中國鐵路總公司科技研發重點項目(2013G001-D)

任世朋(1983— )，男，山東菏澤人，工程師。

1003-1995(2015)08-0020-04