斜拉橋主塔鋼筋節段整體吊裝施工關鍵技術

金 兵

（吉林省澤通公路開發建設有限公司，吉林 長春 130021）

1 概述

鴨池河特大橋為貴州省貴陽至黔西高速公路的控制性橋梁工程，該橋為雙塔雙索面半漂浮體系鋼桁—混凝土混合梁斜拉橋，橋梁全長1466.5m，主橋橋跨布置為（72+72+76+800+76+72+72）m，主橋長1240m，其中邊跨采用等截面預應力混凝土箱梁，主跨采用N 形鋼桁梁結構。橋梁主塔采用H 形橋塔，貴陽岸3#主塔高243.2m，黔西岸4#主塔高258.2m，全橋共192 根鋼絞線斜拉索，索長103 ～425m。

中、下塔柱按照標準節段垂直高度每節6m 進行水平分層，設若干調節段；上塔柱以每節塔柱安裝兩道鋼錨梁為控制高度（控制高度為5 ～6m）進行水平分層。3# 塔高243.2m，共劃分為43 個節段（上塔柱高86.1m，中塔柱高97.1m，下塔柱高58.0m），其中下塔柱10 個節段，中塔柱17 個節段，上塔柱16 個節段。4# 塔高258.2m，共劃分為46 個節段（上塔柱高86.1m，中塔柱高97.1m，下塔柱高73.0m），其中下塔柱13 個節段，中塔柱17 個節段，上塔柱16 個節段。

2 施工關鍵技術

2.1 施工工藝流程

塔柱鋼筋節段整體吊裝技術即將塔柱節段鋼筋綁扎工作由塔頂工作面轉移至地面胎架上進行，將鋼筋按“基準節+次節”、豎向“1+1”匹配方式組拼成整體節段，采用大噸位吊裝設備將節段鋼筋整體提吊至塔頂和已澆筑節段的鋼筋進行對接，完成塔柱節段鋼筋的施工。

2.2 主要施工設備

大型塔吊和專用吊具是鋼筋節段整體吊裝的主要施工設備。塔吊和專用吊具的技術性能必須滿足整體吊裝的使用要求，適應吊裝過程的各種施工工況，滿足鋼筋整體對接過程中的精確調整，使鋼筋整體吊裝施工安全、優質、快捷。

綜合考慮鋼筋節段的吊重、塔吊的施工工況及現場施工條件，塔吊最大吊重需滿足在30m 吊裝范圍內不小于40t，塔吊選取中聯重科D1500-63 型塔吊作為吊裝設備。

由于塔柱為帶傾角變截面構造，每節塔柱鋼筋節段的吊點位置均不同，同時為保證鋼筋接頭盡可能多的一次性成功對位連接，需采用水平方向和豎向均可調的專用吊具。

吊具桿件分為主承重梁和撐桿，主承重梁采用鋼箱結構，撐桿為工字鋼，吊耳設置在主承重梁上；吊具八字繩采用4 根兩端帶琵琶扣的等長鋼繩，八字繩下端通過卸扣與主承重梁吊耳連接，上端琵琶扣直接與塔吊吊鉤連接；節段鋼筋籠與吊架通過滑車組連接，采用四點起吊。為保證起吊水平，在扁擔梁上每個吊點處設置10t 手拉葫蘆，通過調整滑車組導線繩長來調節起吊節段頂底口水平。

2.3 勁性骨架加固優化

節段鋼筋通過勁性骨架連接成整體，鋼筋節段吊裝重量較大，起吊過程中勁性骨架易變形，為控制鋼筋骨架整體起吊過程中的變形，需在現有基礎上加強勁性骨架的設計。勁性骨架按頂口剛（減小吊裝時鋼筋節段的變形）、底口柔（保證在鋼筋對接時可進行微調）的整體思路進行設計，同時兼顧塔上鋼筋對接的可操作性。

2.4 拼裝胎架設計

根據設計圖紙要求，邊跨主梁在中跨主梁安裝之前必須完成，即邊跨主梁必須和索塔同步施工。同時結合現場場地布設及施工條件，鋼筋節段整體安裝組拼胎架需要設置在邊跨側橋梁邊廓投影線外2m 處，每個胎架平臺平面尺寸為14m×10m，高14m，每個塔肢2 個（每岸4 個）。

由于承臺附近地形較陡，胎架范圍內高差達到8m，受現場地形限制，首先利用鋼管根據實際地形搭設一個胎架平臺將胎架底調平，然后在胎架平臺上搭設拼裝胎架，每個胎架分為內支架和外支架，節段鋼筋拼裝在內外支架間進行。

2.5 節段鋼筋組拼流程

在單塔肢附近地面設置好胎架Ⅰ和胎架Ⅱ，每岸索塔共4 個胎架。

組拼流程：第一節待安裝的鋼筋整體在胎架Ⅰ組拼好→第二節鋼筋以第一節鋼筋為基模進行組拼→整體吊離第二節鋼筋至胎架Ⅱ上作為第三節鋼筋的基模→起吊第一節鋼筋至塔柱工作面上進行安裝→把第三節鋼筋吊回至支架Ⅰ作為第四節鋼筋的基模→起吊第二節鋼筋至索塔工作面上進行安裝，依次循環該過程完成所有鋼筋節段的組拼和安裝。

（1）基準節勁性骨架安裝。①依據設計圖紙，計算出基準節勁性骨架上端的空間坐標，在組拼胎架內放樣出勁性骨架下端位置；②勁性骨架最下端一道橫桿內置，防止上節鋼筋下放時，底節主筋抵住上節鋼筋籠的下平聯，影響節段下放對接；③勁性骨架采取分片組拼，通過測量放樣確認其上端空間坐標無誤后，方可焊接成整體。

（2）基準節鋼筋安裝。①先在勁性骨架水平桿上安裝15cm 長的Ф25 鋼筋作為挑筋，挑筋間距1m，安裝Ф32 水平隔離鋼筋與挑筋焊接。水平隔離筋設置在勁性骨架與主筋之間，作用為調整主筋線形，防止勁性骨架焊接變形，確保鋼筋保護層；將主筋與進行骨架隔離，勁性骨架立桿范圍內主筋連接時方便套筒施擰；預留后裝四角鋼筋位置。②依據主筋布置圖在拼裝胎架上放樣出主筋下端位置，依照放樣位置進行初步定位主筋；鋼筋上端以勁性骨架上端為基準進行測量精確定位；節段頂口鋼筋按照規范要求進行接頭錯開，相鄰兩接頭高差不小于1.4m；主筋位置調整好后，再進行仔細檢查，準確無誤后，開始進行主筋與水平筋之間的焊接，焊接時保證主筋和水平筋貼緊，并保證焊接牢固。③水平鋼筋安裝高度控制在4.05m，上、下端水平筋位置各預留1.65m 和1.7m，以便與上一節預留鋼筋連接。

（3）次節段勁性骨架安裝。①復測基準節勁性骨架頂口空間坐標，作為次節段的勁性骨架基準。②將次節勁性骨架下端與基準節勁性骨架上端進行采用螺栓臨時連接，角鋼包邊設計；勁性骨架四角圓弧中心處包邊角鋼起到二次限位作用，上下節間進行骨架連接孔采用搖臂鉆預先在場內加工，連接采用M20 高強螺栓，螺栓間距20cm，每根立柱角鋼兩側翼緣各設置1 個孔，連接時可使用2 顆連接螺栓；考慮勁性骨架安裝時定位調整，上下節勁性骨架立柱預留1cm 間隙，包邊角鋼采用長腰形孔。③勁性骨架采用成片組拼，通過測量放樣確認其上端空間坐標無誤后，方可焊接成整體。

（4）次節鋼筋安裝。①復測基準點頂口特征點處主筋空間位置，并在次節段勁性骨架上端放樣出主筋上端位置。②在勁性骨架水平桿上安裝15cm 長的Ф25 鋼筋作為挑筋，挑筋間距1m；安裝Ф25 水平鋼筋與挑筋焊接，將次節主筋下端與基準節主筋進行對接，并依照放樣位置進行主筋上端定位。③整體重量通過勁性骨架傳遞至預拼支架，此時的鋼筋接頭僅承受單根鋼筋的部分重量，受力較小便于拆除；水平鋼筋安裝高度控制在4.05m。

（5）安裝導向裝置。為便于鋼筋對接過程中定位，在基準節和次節鋼筋接觸面處設置豎向導向裝置，導向鋼套管高約1.5m，每個角點設置一根，整個塔柱橫斷面設置共計4 根導向鋼套管。導向裝置采用內外鋼套管的形式，外管采用φ168×5mm 鋼管，內套管采用φ140×5mm 無縫管，外套管在下，內套管在上，內套管下端做成50cm 長錐狀；豎向導向管與鋼筋接頭一致高，導向管可在兩節鋼筋籠拆除前進行安裝。

（6）兩節段間連接拆除。安裝吊具時先用卸扣將吊具與勁性骨架上吊耳連接，鋼絲繩輕微受力后將吊具進行四點水平調平，四點高差控制在2cm 以內，使得節段重心和理論盡量吻合；拆除次節和基準節的主筋連接，套筒拆除前每隔1m 打標記，以防塔上安裝時主筋再次對接時接錯；節段間鋼筋拆除遵循對稱均勻的原則，四角圓弧處后拆、其他角點先拆的原則；鋼筋拆除完后再拆除勁性骨架連接。

（7）次節段鋼筋吊離。上、下節連接拆除完成后可將次節段鋼筋吊離至另一胎架作為基準節。起吊必須分階段緩慢進行，起吊亮縫后暫停，仔細觀察節段的空中姿態，量測上下鋼筋接頭間距、勁性骨架四點高差，并通過吊具適當調整，盡可能使吊點與重心在地面上的投影重合，調整重心位置后可繼續緩慢起吊。次節鋼筋在下放時也需分階段、緩慢進行，下放前先在胎架上按塔柱截面放樣出勁性骨架位置；根據起吊點跟安放點理論距離控制塔吊行走小車速度，當鋼筋節段吊至投影面上方時先暫停、靜置，待鋼筋節段穩定后緩慢下放（人力輔助進行調整）；節段下放至離胎架平臺30cm 時暫停，再次檢查骨架平面位置、測量進行骨架各支點距平臺距離，平面位置容許偏差不超過2cm、四角高差不超過2cm；繼續下放至胎架平臺上，待骨架各點全部與胎架平臺觸后再松勾、卸扣。

（8）節段整體起吊、安裝。次節鋼筋調離后，即可進行基準節鋼筋的整體起吊和安裝。起吊必須分階段、緩慢進行，起吊亮縫后暫停，仔細觀察節段的空中姿態，量測吊點處四點高差，并通過吊具適當調整，盡可能使吊點與重心在地面上的投影重合。當鋼筋節段吊至塔身上方時先暫停、靜置，待鋼筋節段穩定后緩慢下放，人力輔助進行調整；節段下放至離鋼筋搭接10cm 時暫停，將導向管對位，利用導向管定位繼續下放；待鋼筋籠和已澆筑節段的鋼筋接觸時立即先將做好標記的基準鋼筋對位并進行連接，同時將四個角點的勁性骨架進行連接固定，開始連接其余鋼筋接頭。主筋連接完成后，塔吊即可松鉤，然后安裝搭接區段1.7m 范圍的水平鋼筋，至此完成一個塔柱鋼筋節段的吊裝。循環（3）～（8）項步驟，進行下一節段鋼筋綁扎。

3 工效分析

國內斜拉橋和懸索橋塔柱平均施工速度在0.7 ～ 0.8m/d，鴨池河特大橋主塔采用鋼筋節段整體吊裝施工技術可使塔柱施工速度提升至1.5m/d，大大節約了鋼筋綁扎時間，對縮短塔柱施工周期，提高塔柱施工效能起到非常重大的作用。

4 結束語

目前國內外斜拉橋斜拉橋和懸索橋主塔鋼筋施工基本上均是采用塔上散綁的施工工藝，鴨池河特大橋是國內首座成功應用鋼筋節段整體吊裝施工技術進行主塔施工的大橋，塔柱鋼筋施工高效、快捷，對接準確、精度高，縮短了混凝土塔柱節段施工周期，減少高空作業時間，降低了安全風險，創造了良好的經濟效益和社會效益。塔柱鋼筋節段整體吊裝施工技術在斜拉橋和懸索橋的塔柱施工中具有廣闊的應用前景，為今后同類橋梁的施工提供了較好的參考和借鑒作用。