跨穗鹽路斜拉橋主塔施工技術

劉翔

摘要：跨穗鹽路斜拉橋是一座位于城市復雜交通環境中的四線獨塔雙索面曲線斜拉橋，曲線半徑為R=1147.8m，其上跨西環高速公路，比鄰武廣高速鐵路，橋塔結構外側距武廣高鐵最近距離為18.8m，施工難度大。該橋孔跨布置為（32.6+175+175+32.6）m，主塔為雙柱式鼎形框架結構，矩形空心截面形式，塔高141.98m（含塔座）。塔柱施工采用爬模爬架法，由于施工投影覆蓋西環高速公路，其下橫梁施工在落地式防護棚架下完成，中、上橫梁采用牛腿支承支架立模施工。

Abstract： The cable-stayed bridge crossd Suiyan road is the four lines of a single pylon and double cable plane cable-stayed bridge on curve located in the complex traffic environment of the city. The curve radius is 1147.8m. It is cross on the Xihuan central expressway， near Wuguang high speed railway. The nearest distance of the lateral pylon structure from Wuguang high-speed railway is 18.8m， the work is very difficult. The span arrangement of the bridge is （ 32.6+175+175+32.6 ） m. The main tower is double column tripod-shaped framework structure by rectangular hollow section， the height of tower is 141.98m. Tower construction is using the method of climbing formwork and climbing frame. Because the projective is covering the Xihuan expressway. The construction of lower beam is completed in the scaffold by floor type protection， the middle beam and upper beam is constructed by corbel supporting frame formwork.

關鍵詞：斜拉橋；主塔；爬模爬架；下橫梁；中、上橫梁；關鍵技術

Key words： cable-stayed bridge；main pylon；climbing frame；lower beam；middle and upper beam；key technology

中圖分類號：U445.57 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）14-0092-04

1 概述

跨穗鹽路斜拉橋是貴廣南廣鐵路的重點工程，位于穗鹽路地段上跨越城區道路交叉十字路口及廣州西環高速公路高架橋，周圍建筑較為密集，并在越過高速公路橋后比鄰武廣高鐵高架橋，因此采用大跨輕型鋼結構橋梁，避免或減少鐵路橋梁對居民、城市地面交通和高速公路高架橋的干擾。本橋按四線軌道布置，孔跨為（32.6+175+175+32.6）m，采用獨塔雙索面塔梁固結體系，主跨為175m鋼箱結構，邊輔跨為32.6m為預應力混凝土結構。

主塔為設有橫梁的雙柱式鼎形框架結構，橋面以上塔高118.9m，采用C55混凝土，兩塔柱中心間距在塔底為46.3m，塔頂為24.0m。塔柱共設有三道橫梁，其曲線形的造型與曲線主梁結合，增大了橋塔橫向剛度，以有效抵抗指向曲線內側的徑向索力，減小橋塔橫向變形、改善橫梁與橋塔交點處的受力狀態。（見圖1）

2 主塔施工

跨穗鹽路斜拉橋結構上分為塔座、下塔柱、塔梁固結區、下橫梁、塔身、中塔柱、中橫梁、上塔柱和上橫梁，共分24個施工節段。其材料、設備的水平運輸直接用汽車通過穗鹽路運輸至主塔墩位處，為便于施工材料的空間運輸，主塔曲線內、外側共設置兩臺型號分別為TC7052及D800-42的塔吊，服務于塔柱施工、防護棚架搭設等。混凝土的生產由附近拌和站供應，通過混凝土攪拌車運輸至橋塔處，利用兩臺天泵進行混凝土澆筑。其整體施工流程如下：施工準備（塔吊安裝）→塔座施工→下塔柱施工→墩旁支架及西環防護棚施工→下橫梁區塔柱施工（含下橫梁）→安裝爬模爬架→塔身施工→中塔柱施工→中橫梁施工→上塔柱及塔冠施工→上橫梁施工。

2.1 塔柱施工

主塔施工標準節取6m，在下塔柱區及上、下橫梁處設置非標準節作為調整段。單個塔柱共分為24節施工，主要采用爬模爬架法進行施工。由于施工空間受西環高速公路橋的限制，下塔柱第一節施工采取支架法進行，第二節塔柱除了塔身內側面無法安裝爬架外，其余三面可安裝爬架，利用爬架提供施工平臺，塔身內側面仍采取鋼管腳手架搭設施工平臺。第三節即可安裝塔身內側面爬架，并采取爬模爬架法完成剩余塔柱的混凝土灌注。由于主塔表面呈流線型變化，若采用鋼模，需要的鋼模規格太多，不利于模板的調整組拼，且浪費較大，故主塔爬模面板采用組拼式大塊木結合模（木膠合板用進口維薩板），爬模系統主要包括方木條、幾字型鋼、2[14b鋼帶、對拉拉桿、緊固件及扣件等，主塔內模采用木模，采取預埋角鋼牛腿搭設施工平臺進行安裝。

自動液壓爬模體系主要由液壓爬架和模板體系組成。爬架主要由懸掛件及預埋件、爬升導軌、液壓頂升設備、上部操作平臺、主工作平臺、下部作業平臺及電梯入口平臺組成。其組成示意圖如圖2。

2.1.1 爬架體系受力計算

在Midas中建立圖3所示模型，各受力桿件依次編號，由于桿件2、4、6相同，1、5相同，11、13、14、15、16相同，因此只需驗算1、2、3、7、8、9、10、11、12號桿件即可，桿件軸向應力強度設計值取為210MPa①。

工況一為工作靜止狀態下，作用形式如圖4；工況二為非工作狀態下，作用形式如圖5；風荷載取值均為Q1=7.625kN；Q2=8.17kN，經Midas計算，取最危險的一榀桁架，得到各桿件軸力圖，桿件軸力及穩定計算結果如表1。

由表1可以看出，各桿件軸向應力均小于強度設計值f=210MPa滿足規范要求。

2.1.2 爬架施工方法

爬架體系進場完成拼裝，在下橫梁區段澆筑時按設計要求預埋好爬架預埋件，同時考慮到控制待澆段與已澆段不出現明顯的錯縫及錯臺，在已澆段頂口以下15cm預埋H型螺栓，拼裝模板時，利用特制扣件，將模板底口準確落于扣件上，通過扣件卡緊模板，使模板與混凝土間沒有空隙，經技術和安全部門檢查完畢后，澆筑首節混凝土。

自爬模的頂升運動通過液壓油缸對導軌和爬架交替頂升來實現，導軌和爬模架二者之間可進行相對運動。在爬架處于工作狀態時，導軌和爬模架都支撐在埋件支座上，兩者之間無相對運動。退模后就可在退模留下的爬錐上安裝受力螺栓、掛座體、及埋件支座，調整上下軛棘爪方向來頂升導軌。待導軌頂升到位，就位于該埋件支座上后，施工人員即轉到下平臺去拆除導軌、下部埋件支座、爬錐等。在解除爬模架上所有拉結之后就可以開始頂升爬模架，導軌保持不動，調整上下棘爪方向后啟動油缸，爬模架就相對于導軌向上運動。通過導軌和爬模架這種交替附墻，提升對方，爬模架沿著墻體上升，直到坐落于預留爬錐上，實現逐層提升，達到設計位置后，做好安全防護措施，依據常規方法綁扎鋼筋，完成模板拼裝及勁性骨架安裝，檢查確認后澆筑塔身混凝土。

2.2 下橫梁施工

下橫梁的施工采用落地式支架進行，主要由鋼管立柱+縱向分配梁+橫向桁架式主梁組成。鋼管立柱由三排組成，在曲線內、外側承臺上通過預埋件各架立一排鋼管立柱，在西環高速中央分隔帶處架立一排鋼管立柱，立柱基礎采用鉆孔樁+承臺方式，布置形式見圖6。主塔下橫梁寬8m，中間截面高5m，兩端截面高7.4m，橫跨西環高速公路，其底面與西環高速公路橋面凈空為7.73m，自重約3068t，分兩次澆筑，第一次澆筑3m，第二次澆筑2m。由于下橫梁底平面為拱形曲面，故需加工特制的拱形桁架做為橫梁。

其施工主要步驟：測量定位→橫梁支架安裝→預壓→安裝橫梁底模→綁扎底板、腹板鋼筋、穿波紋管及穿束→安裝內、外側模板→檢查、鑒證→布置灌注平臺、澆注混凝土→安裝頂板底模板→綁扎頂板鋼筋→澆筑混凝土→養護、拆頂板底模板→張拉→壓漿→封端→拆除橫梁底模及支架。

2.3 中橫梁、上橫梁施工

中橫梁及上橫梁的施工均采用支架牛腿法進行，支架主梁根據結構底面線型而采用拱形桁架式結構，布置形式見圖7。支架牛腿預埋在塔柱側壁，并通過精軋螺紋桿拉緊傳力至已澆筑塔柱實體上。

由于中橫梁及上橫梁頂、底輪廓線型呈小曲率橢圓形，施工結構復雜，施工難度大，為了減少支架受力以及便于混凝土的澆筑振搗，中橫梁及上橫梁混凝土的灌注均分三次進行（括號中為上橫梁澆筑分層高度），第一次澆筑8.5m（9.0m），主要澆筑橢圓弧底板、部分腹板混凝土。待混凝土強度達到設計強度后，澆筑第二次混凝土，澆筑高度為4.5m（4.0m），主要完成隔板、部分腹板及兩橫隔板之間的頂板混凝土。待混凝土達到設計強度后，澆筑第三次混凝土，完成剩余頂板及腹板混凝土的澆筑。上橫梁混凝土施工前，因上橫梁澆筑承重荷載支撐于中橫梁上，為了增強中橫梁剛度，將中橫梁預應力進行張拉完畢后方可繼續上橫梁施工。

其施工步驟為：測量放樣→塔柱施工至中、上橫梁區→預埋中、上橫梁伸入塔柱內鋼筋→預埋牛腿→中、上橫梁區塔柱側面鑿毛→中、上橫梁支架安裝（防護平臺安裝）→底模鋪設→腳手架平臺搭設→底板鋼筋、腹板鋼筋安裝（預應力波紋管埋設）→安裝內模→安裝隔板鋼筋→安裝側模→調整模板→第一次混凝土澆筑→混凝土的養護、鑿毛→初凝后，開始第二次綁扎鋼筋及安裝模板→混凝土強度達到設計值后，開始澆筑第二次混凝土→重復上述步驟，完成第三次混凝土的澆筑→混凝土的養護、修補→模板的拆除。

3 主塔線形監控監測

橋塔的線形控制是施工監控的一項重要內容，其線形的好壞直接關系到橋塔質量、斜拉索掛設精度及鋼箱梁安裝精度等。因此，必須在施工現場設立實時測量體系，對施工過程中結構的位移、線形、溫度及沉降等進行現場實時跟蹤測量，為施工監控工作提供實測數據，即借助施工建立的平面及高程控制網，應用三角及精密水準法對橋塔進行線形監測。

主塔偏位測點分別在塔柱內外側頂面選擇一合適點位布置棱鏡，利用精密水準儀進行測量，其它幾何位置測量主要利用全站儀進行。標高測量儀器為萊卡NA2級自動安平水準儀，測距精度每公里往返測誤差為±0.7mm；軸線偏位測量及塔偏位測量采用TOPCONGTS-601A型全站儀，測角精度為±1"，測距精度為±2mm+2ppm。控制施工階段的線形測量安排在每節塔柱施工階段結束且在日落后3～4小時（夏季、秋季為日落后4～5小時）以后至次日清晨日出前進行。

4 結語

跨穗鹽路斜拉橋主塔施工受城市交通環境、施工空間、季節性臺風等因素的影響，施工難度較大，經過前期詳細的方案比選及計算研究，塔柱施工采用了科學先進的爬模爬架法，橫梁采用了不同型式的支架施工，各步驟均結合現場實際情況，嚴格按照不同階段不同措施的方案嚴格執行，順利完成施工。目前，該斜拉橋已投入使用并已正常運營4年未出現任何后期問題，對今后同類橋梁的施工具有重要的借鑒意義。

注釋：

①根據《路橋施工計算手冊》（人民交通出版設）（周水興等著）附表3-20，45號鋼材軸向應力[σ]取值為210MPa。

參考文獻：

[1]周孟波，劉自明.斜拉橋手冊人民交通出版社，2004.

[2]中鐵大橋局集團.承臺、橋墩（臺）、混凝土索塔施工MBEC 1004-2005.

[3]王澤仁，丁錫鵬.楊浦大橋東主橋塔土建施工工藝建筑施工，2009（6）.

[4]蔣本俊.武漢天興洲公鐵兩用長江大橋斜拉橋主塔施工技術橋梁建設，2008（4）.

[5]周水興，何兆益，鄒毅松.路橋施工計算手冊人民交通出版社，2004.

[6]鐵建設[2010]241號，高速鐵路橋涵工程施工技術指南，2010.