組合梁斜拉橋索塔施工關鍵技術研究

徐驍

（貴州路橋集團有限公司，貴州貴陽550000）

1 工程概況

中山至開平高速公路（含小欖支線）江門段設計全長85.597km，經新會區、臺山市、開平市、恩平市等4 區（縣），串聯了江珠高速公路、新臺高速公路、開陽高速公路、270 省道、325 國道等多條高速公路和國省干線公路，是江門市南部東西向交通大道。

磨刀門西江特大橋是該標段的控制性節點工程，全橋跨徑布置為：(39+106+320+106+39)+3×(3×40)+9×(4×30)；橋梁全長為2050m，主橋由東向西上跨磨刀門水道，設計橋長610m。線路與河流交叉樁號為K45+244.8，交角約84o，橋位處河道略有彎曲，水面寬約480m，最大水深12m。

主橋橋跨布置為雙塔雙索面鋼-混凝土組合梁斜拉橋，全長610m。結合梁采用縱、橫梁結構體系，縱梁布置于橋面兩側與斜拉索位置相對應，橫向間距34.5m，采用焊接工字形截面，橫梁為變高度焊接工字形截面。另考慮鋼梁架設過程中的整體穩定性及減小預制橋面板的吊裝重量，在兩片縱梁間設有三片小縱梁，小縱梁為焊接工字形截面。縱梁、橫梁及小縱梁頂面布置有M22 剪力釘。縱梁節段之間采用M30高強度螺栓連接，橫梁與縱梁之間、小縱梁與橫梁之間采用M24 高強度螺栓連接，所有鋼梁的外表面采用重防腐油漆涂裝方案，鋼材材質采用Q345C。

2 號索塔和3 號索塔構造相同：上塔柱采用H 型橋塔，塔中心距離34.5m。承臺頂高程為+2.830m，塔頂高程為127.52m，索塔總高度為124.69m。

2 施工工藝總體概述

索塔外模采用液壓爬模施工工藝，內模采用翻模施工工藝。

上、下橫梁均采用落地支架法施工，上橫梁與下橫梁索塔異步施工。

為了滿足施工需要，特別是鋼錨梁、鋼牛腿和斜拉索的吊裝，在每岸索塔布置2 臺大型塔吊：在索塔右側布置一臺7020 型塔吊，在索塔左側布置一臺7020型塔吊。

索塔施工電梯布置：布置2 臺高度130m 左右、額定承載1t 的施工電梯。

索塔混凝土集中拌和，泵送入模，左右索塔同時澆筑，各布設一道φ125mm 泵管，在塔底岸邊布置兩臺HBT80C 泵進行泵送混凝土。

勁性骨架按分節高度分批制作安裝。

中塔柱為內傾結構，施工時為抵消索塔重力作用下的傾斜變形和彎曲應力，在塔身上設置橫向臨時支撐系統，臨時支撐采用鋼管，支撐形式為被動撐。

3 索塔施工關鍵工藝

3.1 塔柱施工

3.1.1 塔柱分節

索塔高度124.69m，節段劃分原則如下：根據塔柱形狀、結合爬模常規的施工高度及施工組織需要，主塔施工時按混凝土澆筑的高度進行垂直分段，初步計劃共分為21 個節段，其中下塔柱5 個節段、中塔8 個節段、上塔柱8 個節段，劃分原則：

（1）標準節段混凝土澆筑高度不超過6m；

（2）下橫梁、上橫梁與塔柱異步施工；

（3）施工分節盡量均勻；

根據以上節段劃分原則，將中索塔劃分為21 個節段（不包括與塔座的共澆筑段），1～4、6～12、14～20為標準節段6m/節。

3.1.2 索塔起步段施工

索塔第1、2 節段采用翻模施工，第2 節利用爬模的上平臺對鋼筋進行綁扎施工。

施工前，搭設腳手架作為施工平臺。模板采用塔吊安裝，在塔座混凝土澆筑前，根據模板圖紙要求，預埋模板安裝所需的預埋件。模板按大模板制作要求進行加工驗收，復核螺栓孔位置是否準確，吊點是否符合要求，特別檢查吊環制作焊接是否符合要求，模板安裝過程及澆筑混凝土前后進行詳細的測量定位。

圖1 塔柱起步段施工

3.1.3 索塔標準節段施工

起步段塔柱模板拆除后，在預埋件位置安裝掛座及爬模下架體(主平臺及液壓操作平臺)作為施工平臺，并吊裝勁性骨架及鋼筋節段，安裝模板及上架體，待模板加固完成后澆筑混凝土。按照第二節索塔施工步驟施工第三節塔柱，依次循環施工。

3.1.4 索塔鋼錨梁施工

斜拉索塔端采用鋼錨梁的錨固方式，每套鋼錨梁錨固1 對斜拉橋，主2、3 號索塔共有鋼錨梁52 套。鋼錨梁及鋼牛腿外委具有相應資質的專業化廠家加工，在廠內整體組裝，邊跨側端鋼錨梁底板與鋼牛腿頂板采用直接焊接的方式固定，中跨側鋼錨梁與鋼牛腿用高強螺栓先臨時固結，待全橋斜拉索張拉完成后再將其焊接形成固結。

鋼錨梁外委具有相應資質和工程業績的專業鋼結構廠異地廠內加工制造，先分為鋼錨梁及鋼牛腿制造，整體組裝試拼，工地吊裝就位后將鋼錨梁及鋼牛腿之間通過高栓連接成整體，縱、橫向限位塊在準確就位、斜拉索張拉完成后再焊接[1]。

3.1.5 索塔錨固區精軋螺紋鋼張拉施工

混凝土澆筑完成后，加強對塔柱的養護。在下一節塔柱爬模完成后，把錨盒內部填充的土工布移出（可用于下一節塔柱錨盒充填使用），擰出螺母后，采用風鎬對本節塔柱上的竹膠板錨盒進行清除，注意不要損傷壓漿軟管，塔柱預應力粗鋼筋采用2 臺穿心式千斤頂、配套2 臺油泵進行張拉。張拉設備在使用前需在經國家授權的法定計量技術機構進行配套標定，以便得知加在預應力粗鋼筋上的力和壓力計所顯示的讀數之間的關系。由于張拉端預應力粗鋼筋預留較短和張拉槽口尺寸限制，預應力粗鋼筋通過連接套筒進行接長，在預應力粗鋼筋上套入自制的錨固裝置，穿入千斤頂并在其后用錨墊板和螺母進行固定，作為整個張拉體系。預應力粗鋼筋采用分兩次張拉，初張到位一星期后進第二次張拉，張拉時以張拉噸位為主要控制，張拉時分級進行，步驟為：

0—10%—20%—100%—持續2 分鐘—錨固[2]。

預應力粗鋼筋采用單端張拉，張拉時采用張拉力和伸長量雙控，若差值在-6%～+6%內，則在二次張拉后24h 內完成壓漿；若誤差超過-6%～+6%，則分析原因，并處理后再繼續張拉至滿足要求。張拉完畢后，采用扳手旋緊螺母，然后卸載錨固。

3.1.6 索塔預埋件施工

預埋件拆除后由現場施工人員在吊籃上，對空洞處進行修飾。修補使用強度不低于主塔混凝土級別的砂漿，砂漿強度、干燥色澤需要事先經充分試配確定，確保修飾后的外觀顏色與主塔基本一致。砂漿修補后，對其進行保濕養護。

3.2 索塔上、下橫梁施工

索塔共設下、上兩道箱形截面橫梁。其中，塔柱設置2 道橫梁，其中上橫梁采用為6.6×4m～6.6×5m的變截面空心矩形斷面，壁厚為0.7m，下橫梁采用6.6×6m 的空心矩形斷面，壁厚為1m。上、下橫梁均采用C50 混凝土，下橫梁混凝土為998.4 方（單個），上橫梁混凝土為456.2 方（單個）。預應力管道采用塑料波紋管，真空輔助壓漿工藝。上橫梁內布置28 束19Φs15.2 鋼絞線，下橫梁內布置60 束19Φs15.2 鋼絞線，所有預應力錨固點均設在塔柱外側。橫梁外模采用大面積鋼模，內膜采用木模。

圖2 上、下橫梁1/2 立面圖

下橫梁采用落地支架法施工工藝，混凝土分兩次澆筑，每次澆筑的高度為3.5+2.5m，分三次張拉預應力鋼束；橫梁支架必須預壓以消除非彈性變形，預壓重量不少于橫梁荷載的1.1 倍。上橫梁同樣采用落地支架法施工工藝，混凝土按照一次澆筑。預應力鋼束按照一次張拉。上下橫梁支架荷載均按照一次性澆筑荷載進行設計，塔柱與上、下橫梁均采用異步施工。

4 結語

中山至開平高速公路磨刀門西江特大橋的主橋橋跨布置為雙塔雙索面鋼-混凝土組合梁斜拉橋，其中的索塔施工技術難度大，對成橋后整體安全和使用性能影響較大。本文較為全面地分析介紹了索塔塔柱和上下橫梁施工的關鍵工藝，施工質量得到了保證，可為類似工程提供參考與借鑒。