懸索橋“D”型截面混凝土索塔施工技術

王英嬌 孫鎮國

摘要：大連星海灣跨海大橋主橋為雙塔三跨地錨式懸索橋，索塔為“D”型截面，塔高112.31m，索塔處于海中，施工難度較大，本文介紹該索塔施工技術供同類型工程借鑒參考。

關鍵詞：懸索橋；索塔；施工；技術

1 工程概況

1.1 總體工程概況

大連南部濱海大道工程東起金沙灘東側的金銀山，跨越星海灣在高新園區填海區域登陸。濱海大道東端經隧道可以連接東北路及規劃中的南部快速路；西端通過高新園區的地面道路，可以連通旅順南路及河革路。主橋為雙塔三跨地錨式懸索橋，跨度布置為180+460+180=820m。

1.2 索塔概況

索塔為“門”式框架結構，由塔柱和橫梁組成，包括塔柱和上下橫梁，塔柱為鋼筋混凝土結構，橫梁為預應力鋼筋混凝土結構。

塔柱下橫梁以下部分高24.93m，以上高87.38m，全高112.31m，為“D”形空心截面，塔柱橫橋向由上至下往外側傾斜，內側斜率保持不變，外側由兩段斜率不同的直線并導半徑5000m的圓過渡形成。上部等截面段外輪廓尺寸為410cm×650cm，至塔根漸變到630cm×820cm。

塔柱順橋向在52.681高程以上部分等寬6.5m，以下由6.5m線性過渡到8.2m。在62.750高程以上塔壁厚度橫橋向0.9m，順橋向1.2m，62.750高程至21.312高程橫橋向0.9m，順橋向1.3m厚，21.312高程以下橫橋向1.1m，順橋向1.5m。

塔頂設置3.5m的實心段，塔根部設置1m的實心段。為滿足塔柱受力，在塔柱高程102.458m、62.750m、37.750m、26.925m、21.312m五處設置0.8m的橫隔板，橫隔板上設置爬梯孔。

上下橫梁為變截面矩形，上橫梁中部高度6.5m，根部高度10m，寬5.5m，上橫梁內配4束15-φ15.2和4束17-φ15.2的預應力鋼絞線。下橫梁中部高度高4.7m，根部高度6.5m，寬6.4m，下橫梁內配18束25-φ15.2的預應力鋼絞線。

1.3 水文氣象條件

水位：施工所處區域水深12～15m，設計高水位1.66m（高潮累計頻率10%），設計低水位：-1.38m（低潮累計頻率90%），施工水位0.3m。

潮汐：據歷年潮汐資料，大潮升2.9m，小潮升2.3m，平均海面1.6m，最大潮差3.9m，平均潮差3.7m。

波浪：據波浪觀測資料揭示，勘區以風浪為主，涌浪為次。星海灣海區大部分時間的波浪小于0.5m（占70%），大于1m波高的時間僅占5.7%，大于2m波高僅占0.4%，相對較平靜。

氣象：全年平均風速5.3m/s，臺風最大風速31.0m/s， 50年一遇：本市基本風壓0.65kN/㎡。

2 施工場地規劃

2.1 施工場地布置

索塔施工為純海上施工，沒有任何通道與陸地相接，施工人員和材料進場全部靠船舶運輸。為便于施工管理，索塔周圍搭設施工平臺，并設置專用過人通道。施工平臺上設置生活區和生產區，生活區和生產區之間用宣傳牌隔離，生產區內設置鋼筋、模板、鋼結構加工區以及材料存放區。索塔施工場地布置如圖1所示。

2.2 混凝土輸送

混凝土生產利用海上拌和船生產，下塔柱及下橫梁部分由拌和船布料桿直接布料，下橫梁以上部分采用臥泵（TCB80）進行泵送，塔柱混凝土澆筑采用一級泵送澆筑方案，與拌合船生產的混凝土進行連續泵送。在塔柱施工時，為保證兩塔肢平行作業互不干擾，沿兩塔肢各布置一套混凝土泵管進行塔柱混凝土施工。混凝土泵管選用高壓泵管，泵管直徑125mm，單根長度3.0m，壁厚8mm。為方便混凝土泵管的安裝、拆卸及修理，采用泵管布置在塔柱外側沿塔吊塔身上升的方案：泵管從高壓托泵處接出，經過水平管路到達兩塔肢根部塔吊基座處，然后泵管分別沿塔吊上升到塔柱混凝土施工處。

3塔柱施工工藝

3.1 塔柱施工工藝流程圖

3.2 鋼筋加工與安裝

由于主橋處于海中，對于結構的耐腐蝕性要求很高。為更好的滿足要求，混凝土采用耐久性好的海工混凝土外，浪濺區使用環氧鋼筋，普通鋼筋的加工和安裝在這里不在贅述，這里重點講述環氧涂層鋼筋施工。

（1）冷彎環氧涂層鋼筋時，所有接觸環氧涂層鋼筋的支座和芯軸等接觸區配以尼龍套筒或其它合適的塑料套筒，平板表面鋪布墊層，避免涂層與金屬物的直接接觸擠壓而破壞涂層；涂層鋼筋的彎曲直徑，對直徑d≤20mm鋼筋，小于4d；對直徑d>20mm鋼筋，小于6d，且彎曲速度低于8r/min。

（2）采用絞絲機、砂輪鋸或鋼筋切斷機對涂層鋼筋進行切斷、絞絲加工時，在直接接觸涂層鋼筋的部位，墊上緩沖材料；嚴禁采用氣割方法切斷涂層鋼筋；切斷頭以廠家提供修補涂料進行修補。

（3）綁扎環氧鋼筋使用環氧扎絲或不銹鋼扎絲，并且在綁扎過程中不得損壞環氧鋼筋涂層，有損壞的環氧涂層及時用廠家提供的環氧漆進行修補。

（4）環氧涂層鋼筋架立后，嚴禁在其上行走，且防止重物或工具跌落其上。安裝完后加強檢查，如有損傷應及時修補，待修補材料固化后方可澆筑混凝土。

（5）在澆注混凝土時選用合適的振搗方法或采取必要的措施，用插入式振動器時，用塑料或橡膠將振動器包覆，防止振搗混凝土過程中損傷環氧涂層。混凝土布料時不得沖擊涂層鋼筋，以防損壞。

3.3 液壓爬模施工

3.3.1 模板結構

塔柱模板包括外模和內模，外模板采用木膠合板+木工字梁模板體系，面板為18mm膠合板，模板高度為4800mm，澆筑標準層高為4500mm。模板豎肋為木工梁，橫楞為雙根[14型鋼。外角模采用6mm鋼板制作，角模和大面模板采用刀口相切的形式連接，以減小錯臺和模板裁切誤差，同時便于大面模板的裁切，提高施工效率。

3.3.2 液壓爬模工作原理

液壓爬模施工是索塔施工關鍵工序，自爬模的爬升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。當爬模架處于工作狀態時，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，調整上下換向盒舌體方向來頂升導軌，待導軌頂升到位，就位于該埋件支座上后，操作人員轉到下平臺拆除導軌提升后露出的下部埋件支座、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，這時候導軌保持不動，調整上下舌體方向后啟動油缸，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，互為提升對方，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。（見圖3）

3.3.3塔柱施工控制

大連星海灣跨海大橋主橋索塔處于敞開式的海域中，天氣的影響特別大，主要是大風對爬模的影響，針對這些在爬模的過程中要做好準備。

（1）確保爬模的安全性，在每個面的模板通過5T的軟吊帶與勁性骨架連接，在爬模的過程中不斷地收緊，保證爬模的安全性。

（2）控制好爬模的同步性，避免模板在爬模的過程中出現傾斜或平臺之間相互碰撞影響爬模的穩定性，在爬模的過程中控制油缸的頂起速度，保證所有油缸按照統一的速度爬升。

（3爬模過程中各機位控制人員配備對講機，保證通話暢通和統一指揮，在油缸在頂升和回油注意舌體的到位觀察，及時通知總控人員，做到出現問題及時叫停，馬上解決后在進行爬升。

（4）爬模前的全面認真檢查，特別對掛座、提升舌體、導軌的就位情況、幾層平臺是否有阻擋、平臺上雜物的清理等幾個重要的環節進行仔細檢查，保證爬模的順利進行。

（5）根據本地區的特性風多，而且陣風較大，特別是在10月份以后多西北風分級多數都在6級左右，對爬模的影響非常大，為了更好的保證爬模，爬架安全防護采用尼龍大眼網和密布網相結合，減對風的阻力，保證爬架的穩定。（見圖4、圖5）

3.4 塔柱對撐施工

由于索塔兩塔柱有內向傾角，根據監控指令要求，單個索塔兩塔柱之間需設置臨時對撐，對撐分別設置在橋塔標高49.03m和75.75m處，對撐為兩根φ800鋼管，中間設置平聯。對撐安裝時，在一端設置千斤頂實施頂推，頂推以頂推力控制為主，以索塔橫橋向變形控制橋為輔。當頂推控制達到監控指令要求后，將對撐與塔柱預埋板焊接連成整體。（見圖6）

4下橫梁施工

下橫梁采用支撐在承臺上的鋼管支架現澆施工方案，在下橫梁底模安裝時考慮預拱度的設置。橫梁施工包括橫梁支架系統施工、橫梁模板施工、橫梁鋼筋施工、橫梁混凝土施工以及橫梁預應力施工等。

橫梁采用支架法與塔柱異步施工，即先施工塔柱過橫梁，再施工下橫梁，當橫梁混凝土達到設計要求后張拉預應力，預應力按設計要求的順序對稱張拉，一次張拉完成，壓漿采用真空壓漿技術。下橫梁支架如圖7所示。

5結語

（1）本塔柱使用的是海中獨立平臺施工，沒有與陸地相連的棧橋，對場地的規劃和材料儲備問題要高度重視，提前做好策劃，有限的施工平臺要合理分配，包括鋼筋加工場、模板加工和拼裝場地和員工生活場地等要考慮周到全面。

（2）海上施工的環境影響因素考慮要全面，對施工用的各種材料要準備充足，存儲的材料至少要保證一周施工用或更長的時間，由于運輸距離都在30海里以外，受海浪和大風影響頻繁，合理安排船舶機械特別重要。

（3）做好天氣情況的跟蹤工作，根據天氣的變化合理安排現場的施工，特別是受風浪影響最厲害的混凝土澆筑工作，提前安排，合理分配工作內容。

（4）在塔柱施工中做好機械設備的配備，在全水上施工這點十分重要，所有材料全部靠船舶進行運輸和轉運，匹配經濟、靈活、適用的機械。

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作者簡介：

王英嬌，女，1984年，陜西西安，參加過舟山西堠門大橋、泰州長江公路大橋等特大跨徑橋梁的建設，現就職于中交二公局第二工程有限公

司成本管理部，負責公司成本合同管理工作。