特大橋橋塔施工重難點及應對措施

摘" 要：該文以某特大跨河大橋主橋橋塔施工為例，從施工重點難點及安全角度，對主塔采用封閉液壓爬模、上下橫梁采用支架法和托架法施工、塔柱采用階段澆筑等，其施工工藝復雜、克服重難點影響較多、覆蓋全面，通過對主塔施工關(guān)鍵技術(shù)的總結(jié)和闡述，詳細介紹主塔施工的具體工藝及流程。該文旨在為類似工程施工的優(yōu)化設計提供參考。

關(guān)鍵詞：橋梁工程；主塔；液壓爬模；關(guān)鍵技術(shù)；施工工藝

中圖分類號：U445.4" " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2024）25-0157-04

Abstract： Taking the construction of the main bridge tower of an extra-large river-crossing bridge as an example， this paper adopts closed hydraulic climbing form for the main tower， support method and bracket method for upper and lower crossbeams， stage pouring of tower column and so on from the point of view of key difficulties and safety in construction. Its construction technology is complex， overcoming many important and difficult influences and comprehensive coverage. Through the summary and exposition of the key technologies of the main tower construction， the concrete technology and process of the main tower construction are introduced in detail. The purpose of this paper is to provide reference for the optimal design of similar projects.

Keywords： bridge engineering; main tower; hydraulic climbing form; key technology; construction technology

隨著國民經(jīng)濟的不斷發(fā)展，我國交通網(wǎng)絡建設也得到空前的發(fā)展。然而，我國地大物博，地理環(huán)境和地形條件較為復雜，道路施工往往要跨越河流、穿越既定線路、橫跨山脈等，橋梁施工的作用愈發(fā)突出，尤其是特大橋、大跨度橋梁的施工成為當前線路施工中的重要環(huán)節(jié)[1-2]。而作為大跨度橋梁的重要受力構(gòu)件，橋塔施工可以有效分擔斜拉橋主纜所承受的豎向荷載，減輕橋梁的負荷，而橋塔施工控制中主塔應力計算及橋塔偏位控制最為關(guān)鍵，對橋梁的成橋狀態(tài)造成直接影響[2-4]。為此，開展大跨度橋梁橋塔施工控制關(guān)鍵技術(shù)研究，具有重要意義。

1" 工程概況

本文以某特大橋施工為例，該大橋全長2 190 m，孔跨布置為41～32 m雙線簡支梁+2～24 m雙線簡支梁+1×（80+80+310+80+80） m鋼混組合梁斜拉橋+1～（80+80）m T構(gòu)，設計為高速鐵路大橋。橋址北岸為天然陡坎，高差達8 m，南岸較為平坦，為河漫灘。橋址河段較順直，河道寬約600 m，現(xiàn)狀主河槽寬約260 m，河道縱比降約為0.7‰。該河段為砂土質(zhì)河床，水流較急，河床較為穩(wěn)定，枯水位時水深1.5～3.0 m。航道等級為預留IV級。

44#墩主塔總高度為114.5 m，45#墩主塔總高度為118 m。主塔單側(cè)對稱布置14對7 mm帶環(huán)氧涂層的平行鋼絲斜拉索。橋塔為花瓶型，下塔柱外傾、中塔柱內(nèi)收、上塔柱為垂直結(jié)構(gòu)。橋塔由塔座，下、中、上塔柱及下、上橫梁組成。下、上橫梁為預應力混凝土構(gòu)件，塔座，下、中、上塔柱為鋼筋混凝土構(gòu)件。下橫梁、下塔柱采用單箱雙室截面，其他構(gòu)件采用單箱單室截面。44#、45#塔座頂面以上塔高分別為111.5、115 m，橋面以上塔高89.45 m，中、上塔柱分別長55、 42.2 m，下塔柱44#、45#分別為14.3、17.8 m。上塔柱橫向中心距為14.0 m（18.2 m），至下橫梁軸線交點處外擴至22.4 m（26.612 m）。上塔柱頂端設計為向內(nèi)的楔形造型，塔柱外側(cè)設置大尺度倒角，上橫梁頂、底面為弧形，下橫梁為直線加圓倒角。44#、45#塔在迎水面設破冰棱，高度分別為6.15、9.65 m。塔座采用C50混凝土，破冰棱采用C55混凝土，橋塔采用C55混凝土。

2" 工程重難點分析

該工程受到自身施工條件、周邊環(huán)境等影響，存在如下重難點。

一是該工程橋塔高度118 m，測量控制難度大，橋塔線型控制、鋼錨梁安裝定位控制難度大，索塔結(jié)構(gòu)多種工況及日照溫差、風荷載等因素影響下的索塔各部位的應力狀態(tài)和變形控制難度大。

二是鋼錨梁施工，斜拉索錨固區(qū)鋼錨梁制作、安裝精度要求高，單節(jié)鋼錨梁重8.9 t，鋼錨梁安裝定位難度大。

三是索塔混凝土最大泵送高度約118 m，混凝土強度等級、抗裂及耐久性要求高，泵送難度大。

四是橫梁距施工基準面較高，下橫梁施工高度15 m，橫跨26.6 m；上橫梁施工高度70.5 m，橫跨18.2 m。施工難度高，安全風險大。

五是據(jù)凌汛查勘資料記載，工程河段流凌日期最早在11月中下旬，流凌至封凍一般為20 d左右，最長為30 d，最短為6 d，開河日期約在3月上旬。凌汛期最大冰塞壅水位為1 083.48 m（上一年最高1 085 m），最大冰壩水位1 085.46 m。因凌汛期影響，橋塔受冰凌沖刷，破壞混凝土結(jié)構(gòu)物。

六是爬模施工，塔高且位于大風地區(qū)，安全風險高。

針對工程存在的上述重難點問題，在施工過程中：①根據(jù)控制要素制定專項方案，并組建專業(yè)測量班組進行現(xiàn)場施工測量；②委托專業(yè)鋼梁加工廠進行加工制造，采取絲杠、千斤頂及塔壁預埋頂推等方式進行精確定位，吊裝前在現(xiàn)場進行二次預拼裝，控制安裝精度；③根據(jù)泵送高度配備泵送設備，嚴格控制混凝土質(zhì)量，橋塔混凝土采用自動噴淋及表面包裹覆水養(yǎng)護膜方案；④下橫梁采用支架法施工，上橫梁采用托架法施工，對受力桿件及支架進行專項設計，對支架進行超載預壓。嚴格控制各類材料的質(zhì)量檢測；⑤在凌汛期來臨前，在迎河側(cè)設置攔冰壩，并安裝破冰凌防護鋼板，加強對塔柱保護；⑥采用全封閉液壓爬模，確保作業(yè)安全。

3" 橋塔施工的工藝流程

橋塔施工的工藝流程主要包括：準備工作、下塔柱施工、下橫梁施工、中塔柱施工、上橫梁施工和上塔柱施工。具體工藝流程如下。

一是下塔柱施工，承臺、塔座施工時預埋加強型鋼、勁性骨架、破冰棱及塔柱鋼筋等主體構(gòu)件和下橫梁支撐體系、塔吊基礎等輔助預埋件，施工采用汽車吊吊裝、汽車泵泵送澆筑完成，下塔柱采用懸臂模施工，3次完成混凝土澆筑施工，單次最大澆筑高度4.45 m。

二是對兩塔肢之間的液壓爬模結(jié)構(gòu)拆除，其他三面正常爬升至待施工位置；完成下橫梁支架的搭設，并對其進行預壓，預壓荷載為支架恒載110%，以消除支架的非彈性變形。下橫梁鋼筋、預應力、模板分2次施工完成；澆筑下橫梁，待混凝土強度、彈模達到設計要求，按設計圖紙分步張拉橫梁預應力鋼束，并對管道進行壓漿、封錨。

三是中塔柱施工采用液壓爬模，施工過程中安裝塔柱主動橫撐；塔柱施工過程中注意對電梯、塔吊、電力、排水系統(tǒng)、照明和爬梯等預埋件的安裝施工；中塔柱分9個澆筑節(jié)段，最大澆筑高度6 m，當前塔吊高度為95 m。

四是施工過程中，同步施工上橫梁牛腿預埋件，搭設施工平臺；對兩塔肢之間的液壓爬模結(jié)構(gòu)拆除，其他三面正常爬升至待施工位置；安裝上橫梁支架體系；立模、綁扎上橫梁鋼筋，安裝橫梁預應力鋼束錨墊板，鋪設預應力管道、穿入預應力鋼束等；上橫梁分2次澆筑成型，待混凝土強度達到設計強度的95%，按設計要求分步張拉橫梁預應力鋼束，并對管道進行壓漿、封錨。

五是上橫梁施工完成后，拆除模板及支架；繼續(xù)完成上塔柱施工；施工時注意索導管定位及環(huán)向預應力安裝、張拉、壓漿及封錨；按照由下至上的順序，完成索塔上塔柱結(jié)構(gòu)施工。

六是主塔施工完成后配合爬模拆除、斜拉索施工、橫撐拆除、施工平臺拆除和塔頂防水等附屬施工。

4" 橋塔關(guān)鍵施工技術(shù)探討

4.1" 下塔柱施工技術(shù)

44#下塔柱高度10.89 m、45#下塔柱高度14.39 m，塔柱外側(cè)設置大尺度倒角，44#塔、45#塔在迎水面設置破冰棱。塔柱四角均設倒角，內(nèi)緣設置（30×30） cm的倒直角外緣靠近、遠離線路側(cè)分別設置（35×35） cm、（35×80） cm的倒直角。塔座采用C50高性能混凝土，橋塔采用C55高性能混凝土。塔座混凝土澆筑后進行下塔柱施工，44#墩下塔柱分3個節(jié)段，第一節(jié)澆筑高度4.096 m，第二節(jié)澆筑高度3.904 m，第三節(jié)澆筑高度2.886 m，總體施工高度11.75 m。45#墩下塔柱分4個節(jié)段，第一節(jié)澆筑高度3.0 m，第二節(jié)澆筑高度4.45 m，第三節(jié)澆筑高度4.0 m，第四節(jié)澆筑高度2.936 m，總體施工高度15.25 m，采用翻模施工的方法。

大塊模板采用液壓爬模系統(tǒng)模板，模板液壓系統(tǒng)暫不安裝，利用塔吊提升模板，模板安裝前安裝下塔柱勁性骨架及加強型鋼，綁扎安裝鋼筋，勁性骨架及塔柱縱向主筋與塔座相應預埋鋼筋按設計要求進行連接。第一節(jié)段混凝土澆筑后，利用塔吊或吊車搭設整體鋼管腳手架作為操作平臺，大塊模板利用塔吊或吊車提升安裝第二節(jié)段模板。針對迎河側(cè)下塔柱施工時，同步施工同節(jié)段高度的破冰棱，破冰棱與下塔柱轉(zhuǎn)角處區(qū)段應采用優(yōu)質(zhì)木模板與大模板連接，避免拼縫處在澆筑過程中出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象，保證脫模后橋塔混凝土外觀質(zhì)量。

塔柱內(nèi)側(cè)的加強型鋼接頭位置與鋼筋接頭錯開為同類別，接頭錯開同一截面按50%控制，接長時采用同類別鋼板作為外襯板，將上下節(jié)加強型鋼連接在一起，焊接形式與加強型鋼同類別。在加強型鋼焊接完成后采取超聲波探傷檢測焊接接縫。

4.2" 橫梁施工技術(shù)

中塔柱和下塔柱在塔梁交接處設下橫梁，下橫梁高4.5 m，與塔相交位置局部加厚，橫橋向長26.61 m，順橋向?qū)?.5 m，采用單箱雙室截面，頂、底板厚度為0.6 m，邊中腹板厚度均為0.7 m，在支點位置設有0.8 m厚的橫隔墻，每塔下橫梁共有2道支點隔墻。下橫梁頂面布置有支承墊石及阻尼器錨固塊。上塔柱和中塔柱在轉(zhuǎn)折處設上橫梁，上橫梁跨中高4.0 m，根部高5.39 m，橫橋向長18.2 m，順橋向?qū)?.4 m，采用單箱單室截面，跨中截面頂、底板厚度為0.6 m，腹板厚度為1.0 m。

下橫梁采用支架現(xiàn)澆法施工。支架體系由鋼管立柱、工字鋼、貝雷梁、牛腿和鋼桁架等組成。鋼管立柱采用直徑630 mm×10 mm厚鋼管。柱頂分配梁為雙拼HM588×300H型鋼，鋼桁架采用工28B工字鋼焊接形成，沿豎向設置槽鋼橫向連接系。鋼管立柱上方安裝雙拼HM588×300H型鋼分配梁，分配梁上依次安裝鋼桁架、工14面板分配梁、150 mm×150 mm方木，下橫梁底模采用18 mm厚竹膠板，側(cè)模、端模采用定型鋼模板，內(nèi)模采用木膠板。內(nèi)、外側(cè)模采用拉桿及內(nèi)支架調(diào)整和固定。使用全站儀及水平儀、水平尺，從柱頂下方垂球同時檢測管柱垂直度。在垂直度滿足施工需求后立即施焊。管樁搭設時底部采用加勁板與基礎預埋鋼板連接，設置16道85 mm×10 mm×25 mm的加勁板，以此增加支架體系的承壓面積，保證管樁的穩(wěn)定性。鋼管柱安裝定位后，鋼管柱間設置人型連接件。

上橫梁采用牛腿頂托法施工。支架體系由預埋牛腿、砂箱、HM588×300H型鋼主分配梁、I28B桁架梁和I14次分配梁等組成，在混凝土澆筑至上橫梁中心以下7.18 m處開始預埋木方盒，預留口間距4.4 m。左右塔肢各預留2個預留口，預留口安裝支撐牛腿。在預留口內(nèi)橫橋向貫穿塔肢預留2根直徑32 mm通長的PVC管，里面貫穿精軋螺紋鋼，將安裝牛腿緊固防止牛腿托架脫落。牛腿安裝后施工貫穿塔肢安裝直徑32 mm的精軋螺紋鋼，精軋螺紋鋼上下間距195 mm，底部精軋螺紋鋼距離牛腿底部725 mm，精軋螺紋鋼端部使用配套螺母緊固。在托架頂部安裝砂箱，便于后期支架拆除使用。砂箱里裝有精選的工程砂，砂箱底部設計有漏砂孔，當需要拆除支架時，只要把砂箱中的砂子放出，貝雷梁就被緩慢下落。

4.3" 塔柱施工技術(shù)

中塔柱高度49.41 m，上塔柱高度39.9 m。塔柱四角均設倒角，內(nèi)緣設置（30×30） cm的倒直角外緣靠近、遠離線路側(cè)分別設置（35×35） cm、（35×80） cm的倒直角。中塔柱為兩分離式傾斜塔柱，順橋向?qū)?.0～7.51 m，水平橫橋向?qū)?.21 m，采用單箱單室截面，順橋向塔壁厚度為1.1 m，橫橋向塔壁厚度為0.9 m，在頂部及與下橫梁交界部范圍內(nèi)壁厚逐漸加厚。中塔柱在橋面處設有1.8 m×1.0 m進人孔，電力管線從該處通過，進人孔處設置安全門。

上塔柱為斜拉索錨固區(qū)，兩分離式豎直塔柱的塔柱中心距為14.0 m。上塔高42.2 m，順橋向?qū)?.0 m，橫橋向?qū)?.2 m，采用單箱單室截面，順橋向塔壁厚度為1.0～1.1 m橫橋向塔壁厚度為0.8～0.9 m，在頂部及與中塔柱交界部范圍內(nèi)壁厚逐漸加厚。16號斜拉索與上塔柱采用齒塊銷連接，內(nèi)壁設有斜拉索錨塊7—14號斜拉索與上塔采用鋼梁連接，牛腿采用鋼牛腿，塔壁內(nèi)設有井字形環(huán)向預應力。塔頂部設有進人孔。

在橋塔施工過程中，全斷面的液壓爬模爬升體系均同步爬升，帶動面板木梁模板共同均勻上升。倉內(nèi)施工的方法為：上塔柱斜拉索錨固區(qū)布置5-？準15.2 mm、7-？準15.2 mm、9-？準15.2 mm的預應力鋼絞線采用井字形布置，鋼束采用單端張拉的方式，分別錨固于索塔側(cè)壁、拉索錨固壁外表面上，圓形金屬波紋管成孔，真空輔助壓漿。索塔錨固區(qū)適當配置環(huán)向預應力，采用“井”字形布置的5-？準15.2 mm、7-？準15.2 mm、9-？準15.2 mm預應力鋼絞線，采用低回縮錨具，通過二次張拉將錨具變形和鋼束回縮量控制在1 mm以內(nèi)，以減少短預應力鋼絞線的預應力損失，提高預應力效率，保證預應力效應。

施工作業(yè)時在塔外施工平臺進行張拉作業(yè)，上塔柱環(huán)向預應力采用單端張拉，同一層布置的鋼束同時張拉，為減少預應力損失，環(huán)向預應力鋼束采用低回縮錨具及二次張拉工藝。鋼束張拉后及時壓漿。預施應力采用雙控措施，預施應力值以油壓表讀數(shù)為主，以預應力筋伸長值進行校核預施應力過程中，應保持兩端的伸長量基本一致。

5" 結(jié)束語

在特大跨河大橋橋塔施工過程中，根據(jù)控制要素制定專項控制方案提升應力及變形控制，采用絲杠、千斤頂及塔壁預埋頂推等方式進行精確定位，確保斜拉索錨固區(qū)的施工及安裝精度，采用自噴及表面包裹覆水養(yǎng)護膜方法保證混凝土強度等級、抗裂及耐久性，橫梁采用支架法及托架法進行施工，并進行超載預壓等方法，對橋塔的重難點進行關(guān)鍵工藝提升和優(yōu)化，確保施工安全和質(zhì)量保證。

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