斜拉橋索塔施工質(zhì)量控制技術(shù)

稅 寧 波, 王 紅 力

(中國水利水電第七工程局有限公司 第一分局，四川 彭山 620806)

1 概 述

斜拉橋主要由索塔、主梁、斜拉索組成，擁有單塔、雙塔和多塔式等多種結(jié)構(gòu)形式。索塔就建筑材料而言，有混凝土結(jié)構(gòu)、鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)以及鋼結(jié)構(gòu)。就該項(xiàng)目而言，索塔為雙塔形式，采用混凝土結(jié)構(gòu)。在索塔施工過程中，采用了較多的施工輔助措施，如斜面支架、液壓爬模、主動(dòng)橫撐等。由工程實(shí)踐得知：如何合理地制定施工輔助措施對該項(xiàng)目斜拉橋施工質(zhì)量的保證尤為關(guān)鍵[1]。

該工程位于金堂縣北河、中河、毗河三江匯口上游約600 m處，主跨跨越韓灘雙島及中河，邊跨跨越毗河、北河，有別于斜拉橋常規(guī)的跨越形式。

該斜拉橋索塔為鉆石型，由下塔柱、下橫梁、中塔柱、中橫梁、上塔柱、上橫梁以及塔冠組成，塔高137.5 m，采用C55混凝土結(jié)構(gòu)(圖1)。主橋?yàn)?15 m+430 m+215 m斜拉橋，橋?qū)?8 m，采用Q345qd鋼箱梁結(jié)構(gòu)；引橋總長437 m，標(biāo)準(zhǔn)跨徑為40 m、50 m，標(biāo)準(zhǔn)橋?qū)?2.5 m、36 m,采用C50預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁[2]。

2 施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

該工程考慮到政府長期用地規(guī)劃、當(dāng)?shù)厮牡刭|(zhì)條件以及橋梁的美觀，在分析了索塔設(shè)計(jì)的構(gòu)造、結(jié)構(gòu)尺寸以及外觀形式后得出了以下三個(gè)主要質(zhì)量控制要點(diǎn)：

(1)索塔外觀設(shè)計(jì)為鉆石形，高度為137.5 m，截面(5.5 m×8.8 m)相對高度較小，屬細(xì)長桿件，且索塔中塔柱屬內(nèi)傾結(jié)構(gòu)，內(nèi)傾角為77.6°，在塔柱混凝土澆筑高度上升過程中，長細(xì)比及偏心力隨之增大，對索塔的線型控制十分不利；

(2)索塔塔柱橫橋向壁厚為0.6 m，縱橋向壁厚為1.2 m(中塔柱)和1 m(上塔柱)，壁厚較常規(guī)設(shè)計(jì)要求要薄，從而造成了鋼筋設(shè)計(jì)密集、預(yù)埋件安裝難度大、振搗難度大、混凝土外觀質(zhì)量難以保證的問題；

圖1 索橋立面結(jié)構(gòu)圖

(3)上塔柱鋼錨梁牛腿設(shè)計(jì)為混凝土結(jié)構(gòu)，與鋼錨梁不能連接成一個(gè)整體，而且鋼錨梁設(shè)計(jì)為分段螺栓連接，容易出現(xiàn)鋼錨梁現(xiàn)場拼裝連接變形而導(dǎo)致鋼錨梁精確定位安裝困難的問題，進(jìn)而影響到后期斜拉索的掛設(shè)質(zhì)量。

3 針對索塔施工質(zhì)量采取的控制措施

(1)下塔柱斜面支架。下塔柱高10 m，為閉合多箱室結(jié)構(gòu)，分兩次澆筑完成，每次澆筑5 m。下塔柱傾角為62°，為保證模板安全及混凝土澆筑成型質(zhì)量，施工中搭設(shè)斜面支架對模板進(jìn)行支撐固定，單側(cè)斜面支架由8榀型鋼支架組成，通過型鋼連接在一起，以避免整體失穩(wěn)。根據(jù)受力計(jì)算，每榀型鋼支架由56B、36B以及20B工字鋼組成，各組成構(gòu)件采用雙面焊接進(jìn)行連接[3]。

(2)主動(dòng)橫撐。該工程通過設(shè)置主動(dòng)橫撐消除塔柱往內(nèi)傾斜的力，從而避免塔柱向內(nèi)發(fā)生偏移以保證塔柱外觀線形。根據(jù)塔柱受力及位移的建模計(jì)算，分別在下橫梁與中橫梁間設(shè)置了三道主動(dòng)橫撐，在中橫梁與上橫梁間設(shè)置了一道主動(dòng)橫撐，每道橫撐由2根鋼管組成。橫梁在安裝完成后，采用千斤頂給予橫撐一個(gè)起頂力，從而抵消了塔柱的內(nèi)傾位移，保證了塔柱的線形。

(3)液壓自爬模體系。該工程索塔塔柱外斷面除中橫梁無變化外，還因塔柱建筑高度高且中塔柱向內(nèi)傾斜，故對索塔中、上塔柱采用分節(jié)段的方式施工，單個(gè)節(jié)段的最大高度不超過6 m，全塔共分為25個(gè)節(jié)段，采用由專業(yè)廠家生產(chǎn)的ZPM-100型液壓自爬模體系施工。相對于翻模以及滑模而言，該爬模系統(tǒng)可以更好地適用于該工程的索塔結(jié)構(gòu)形式，可以實(shí)現(xiàn)塔柱分段連續(xù)施工，且使用過程中模板安裝簡易，操作空間大，標(biāo)準(zhǔn)化施工程度高，從而大大改善了塔柱混凝土外觀質(zhì)量，有效地保證了索塔線形[4]。

該液壓爬模體系外側(cè)爬架由上支架、三腳架、下掛架、導(dǎo)軌、埋件、附墻裝置及液壓動(dòng)力裝置組成。從上往下提供了近15 m垂直高度的操作平臺(tái)，分別由吊平臺(tái)、主平臺(tái)及上平臺(tái)組成。模板由內(nèi)、外模板組成，外模由21 mm厚進(jìn)口WISA板、H20木工字梁、橫向14#槽鋼背楞和專用連接件組成，轉(zhuǎn)角圓弧模板采用定制鋼模板；內(nèi)模全部采用定制鋼模板。

爬模使用原理：通過在塔柱混凝土內(nèi)預(yù)埋爬錐，掛設(shè)掛座，安裝受力螺栓，架體通過掛座穩(wěn)固，由架體支撐操作平臺(tái)，模板通過平臺(tái)上的后移裝置進(jìn)行安裝及拆除，人員在操作平臺(tái)上進(jìn)行常規(guī)的鋼筋綁扎、模板安裝及混凝土澆筑作業(yè)。爬模爬升原理：提前在上下兩個(gè)掛座間安裝導(dǎo)軌，架體通過滑輪、上下?lián)Q向盒與導(dǎo)軌連接，啟動(dòng)油泵，千斤頂油缸同步頂升架體往上滑移，油缸的每個(gè)循環(huán)頂升高度為30 cm，重復(fù)上述步驟，直至爬升到位。

在實(shí)際施工過程中，由于塔柱橫橋向投影面為斜面，因而爬錐預(yù)埋位置須垂直于斜面埋設(shè)，從而導(dǎo)致該側(cè)的爬模架體受力不均、往塔柱內(nèi)側(cè)傾斜，進(jìn)而導(dǎo)致該側(cè)架體重量分布不均，影響其在爬升過程中該側(cè)架體的同步性。為解決該不同步問題，技術(shù)人員在實(shí)踐過程中不斷探索，最終制定了在每個(gè)千斤頂油缸處安裝截流閥的方案，通過單獨(dú)控制每個(gè)油缸頂升的快慢，使該側(cè)達(dá)到同步爬升的效果。

(4)混凝土澆筑措施。該項(xiàng)目索塔塔柱鋼筋密集，振搗困難，很容易造成因混凝土不密實(shí)而影響混凝土的外觀質(zhì)量。為改變混凝土振搗的質(zhì)量，該項(xiàng)目技術(shù)人員自主研發(fā)了一個(gè)可伸縮式的混凝土振搗裝置。在索塔混凝土澆筑過程中，首先將振搗裝置置于塔柱內(nèi)，再將振搗棒置于振動(dòng)裝置內(nèi)，從而避免了振搗棒擾動(dòng)鋼筋而影響振搗效果。最后，振搗裝置隨單個(gè)節(jié)段塔柱澆筑高度的上升適當(dāng)?shù)厥湛s，進(jìn)而完成對該節(jié)段混凝土的振搗施工，確保了混凝土外觀質(zhì)量。

(5)鋼錨梁施工措施。針對該工程結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在上塔柱施工過程中，為減少鋼錨梁對接變形帶來的定位誤差，該工程通過設(shè)計(jì)變更，取消了鋼錨梁對接螺栓連接，將鋼錨梁在工廠內(nèi)整節(jié)加工后再運(yùn)至現(xiàn)場進(jìn)行安裝。考慮到鋼錨梁最大吊重約為7.5 t，因此，單個(gè)主塔配置了1臺(tái)川建C7050塔式起重機(jī)(起吊半徑50 m，最大吊重16 t,吊鉤有效高度約146.92 m)以及1臺(tái)川建C7022塔式起重機(jī)(起吊半徑60 m，最大吊重16 t,吊鉤有效高度約163.33 m)，分別布置于索塔的兩個(gè)側(cè)面。

在工廠內(nèi)將單個(gè)塔柱上所有的分節(jié)鋼錨梁提前進(jìn)行整體試拼裝以消除安裝誤差，便于后期現(xiàn)場安裝定位，最后再運(yùn)至現(xiàn)場進(jìn)行安裝。在現(xiàn)場施工過程中，首先將第一個(gè)鋼錨梁提前安放到位，定位準(zhǔn)確，再進(jìn)行塔柱混凝土澆筑，這樣實(shí)施可以有效地避免在混凝土澆筑過程中塔柱內(nèi)壁兩側(cè)鋼錨梁混凝土牛腿在澆筑成型后頂面高程不一致而影響到后期鋼錨梁的定位及安裝質(zhì)量。同時(shí)，制作鋼管支架用于定位第二個(gè)鋼錨梁，依此類推，直至完成最后一個(gè)鋼錨梁的定位，從而避免了多次定位安裝鋼錨梁帶來的累計(jì)誤差，確保了鋼錨梁整體施工質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了塔柱鋼錨梁的快速安裝施工[5]。

4 結(jié) 語

筆者對該斜拉橋索塔的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行了深入分析，得出了該工程索塔施工質(zhì)量控制的要點(diǎn)，制定了相應(yīng)的施工輔助措施，從而保證了索塔施工質(zhì)量。雖然施工輔助措施不盡完善，但對于該工程索塔后續(xù)施工而言，具有重要的意義。