斜拉橋塔柱施工技術(shù)探討

摘要 以探索斜拉橋塔柱施工技術(shù)作為研究目的，文章采用理論結(jié)合實(shí)例的方法，探討了羅埠河特大斜拉橋的大型獨(dú)塔塔柱施工技術(shù)，案例主塔下塔柱采用定型鋼模板施工，上塔柱采用爬模法施工。結(jié)果顯示，塔柱的尺寸、外觀質(zhì)量、結(jié)構(gòu)性能等均達(dá)到驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。由此可見(jiàn)，對(duì)于大型斜拉橋高大塔柱可采用上、下塔柱分層施工的辦法，對(duì)于高大的上塔柱通過(guò)爬模法施工能夠有效保證其施工質(zhì)量，值得推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞 斜拉橋；塔柱施工技術(shù)；主塔施工；施工技術(shù)；質(zhì)量控制

中圖分類號(hào) U445.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2024）16-0061-03

0 引言

斜拉橋是跨河橋梁通常采用的結(jié)構(gòu)形式，主塔是斜拉橋中的重要支撐結(jié)構(gòu)。在大型斜拉橋中，主塔往往體積十分龐大，這使得主塔施工具有一定難度?；诖?，該文以羅埠河特大橋的主塔施工為例，該橋梁就是一座典型的大型斜拉橋，上塔柱高達(dá)35.7 m。結(jié)合該工程塔柱結(jié)構(gòu)的高大構(gòu)造，案例工程決定采用定型鋼模板與爬模法進(jìn)行施工，取得了理想的施工效果，具體如下。

1 項(xiàng)目概況

1.1 項(xiàng)目基本情況

羅埠河特大橋分左右幅錯(cuò)孔布置，其中左幅橋長(zhǎng)847.5 m、右幅橋長(zhǎng)847 m，主橋結(jié)構(gòu)形式為非對(duì)稱鋼-混梁獨(dú)塔單索面斜拉橋，橋梁整幅布置，標(biāo)準(zhǔn)斷面寬29 m。鋼梁及混凝土梁均采用大懸臂箱形斷面，塔柱采用獨(dú)塔柱，矩形斷面，高99.415 m，主跨及邊跨設(shè)置14對(duì)斜拉索。

主塔采用C50現(xiàn)澆混凝土，按鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，全高（承臺(tái)頂面算起）99.415 m，塔柱采用矩形空心斷面，外側(cè)設(shè)置倒角。塔冠高度為4.415 m，上塔柱35.7 m，中塔柱37.3 m，下塔柱22.0 m；上、中塔柱橫橋向?qū)挾染鶠?.5 m，下塔柱橫橋向?qū)挾葹?.0 m。

橋塔縱橋向塔頂寬度為5.0 m，塔底寬為7.714 m，塔柱豎向按照1∶70變化。上塔柱標(biāo)準(zhǔn)壁厚設(shè)計(jì)為0.7 m（順橋向）、1.2 m（橫橋向），中塔柱標(biāo)準(zhǔn)壁厚設(shè)計(jì)為0.7 m（J順橋向）、1.2 m（橫橋向），下塔柱標(biāo)準(zhǔn)壁厚設(shè)計(jì)為1.5 m（順橋向）、1.5 m（橫橋向）。

1.2 項(xiàng)目特點(diǎn)及施工難點(diǎn)

該橋上塔柱高度較高，為獨(dú)塔塔柱，施工過(guò)程中均為懸臂結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定性及剛度均較差，且與梁連接處為固結(jié)體系，施工難度與以往直線形塔柱相比大幅增加。

該橋主塔宜采用爬模法施工，采用高質(zhì)量模板及大角度液壓爬升系統(tǒng)，確保主塔混凝土外立面線形平順、表面光滑、內(nèi)部密實(shí)。

爬架系統(tǒng)需要經(jīng)常調(diào)整，且必須保證恢復(fù)及時(shí)，爬架系統(tǒng)使用周期長(zhǎng)、次數(shù)多，這對(duì)施工組織管理提出了更高要求。

2 斜拉橋塔柱施工關(guān)鍵技術(shù)分析

2.1 施工工藝流程

結(jié)合該項(xiàng)目特點(diǎn)，制定主塔及0#塊施工工藝流程如圖1所示[1]：

2.2 下塔柱施工

下塔柱采用定型鋼模板進(jìn)行施工，塔柱主筋采用機(jī)械套筒連接，接頭部位相互錯(cuò)開(kāi)35 d（d為直徑），錯(cuò)開(kāi)數(shù)量不小于主筋總數(shù)的50%。下塔柱模板及鋼筋采用汽車吊進(jìn)行吊裝，待塔吊安裝完成后轉(zhuǎn)為塔吊吊裝。模板安裝前應(yīng)對(duì)表面進(jìn)行打磨除銹清理，并涂刷脫模劑，模板拼縫處采用厚雙面膠進(jìn)行粘貼，補(bǔ)齊拼縫。鋼模分塊吊裝，先用定位銷對(duì)模板進(jìn)行定位，通過(guò)垂直度調(diào)整模板豎直，再通過(guò)螺栓對(duì)模板進(jìn)行連接、固定。

2.2.1 施工平臺(tái)布置

下塔柱施工時(shí)，在鋼模上設(shè)置施工平臺(tái)以便工人站在平臺(tái)上拼裝、拆除模板。平臺(tái)采用[10槽鋼設(shè)置成牛腿形焊接在鋼模板上，上鋪腳手板；外側(cè)采用鋼管設(shè)置高度為1.2 m的防護(hù)欄桿，每道牛腿間距1.5 m，每側(cè)模板處水平布置5道。

2.2.2 下塔柱澆筑節(jié)段劃分

下塔柱分4次澆筑，為避免承臺(tái)與塔柱混凝土間隔時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，混凝土因徐變不同而產(chǎn)生裂縫，底部2 m段與承臺(tái)混凝土應(yīng)同時(shí)澆筑，其余澆筑節(jié)段每次不超過(guò)6 m。

2.3 0#塊施工

2.3.1 0#塊結(jié)構(gòu)

0#塊施工縱向延大里程方向長(zhǎng)度為10.25 m，小里程方向?yàn)?0 m，總長(zhǎng)度為20.25 m，橫斷面寬度為29 m。采用鋼管樁與盤扣組合支架體系進(jìn)行0#塊施工，以保證塔柱與主梁之間的整體性以及結(jié)構(gòu)受力合理。

2.3.2 0#塊施工技術(shù)方案

0#塊混凝土澆筑分兩次澆筑，第一次澆筑底、腹板，第二次澆筑頂板，鋼筋及模板也分兩次安裝。為便于第二次立模澆筑翼板，澆筑腹板時(shí)，腹板混凝土面應(yīng)高出翼緣板根部高程2～3 cm。

（1）支架搭設(shè)

支架搭設(shè)施工步驟如下：承臺(tái)預(yù)埋支架鋼板—加工安裝630鋼管立柱—加工安裝雙拼50H型鋼橫梁—加工安裝單拼32b工字鋼縱梁—搭設(shè)盤扣支架。

（2）模板制作安裝

0#塊模板采用竹膠板加方木的形式，模板本身應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，應(yīng)能可靠地承受施工過(guò)程中所產(chǎn)生的各種荷載。0#塊節(jié)段的模板分為底模、外側(cè)模、內(nèi)側(cè)模、頂模及端頭模，且均采用竹木模[2]。

1）底模。0#塊底模墩身范圍內(nèi)采用竹膠板，其下面橫向鋪設(shè)8 cm×8 cm的方木，間距為0.3 m（箱室及翼緣處）和0.16 m（實(shí)體段），方木安裝在橫向I10工字鋼上。2）外側(cè)模。采用15 mm厚的竹膠板，模板利用8 cm×8 cm的方木做成骨架結(jié)構(gòu)，方木的順橋向間距為25 cm，方木外側(cè)再利用鋼管固定且腹板內(nèi)外側(cè)采用對(duì)拉螺栓拉緊。3）內(nèi)側(cè)模和頂模?？紤]0#塊內(nèi)梁體截面變化大，模板通用性差，內(nèi)側(cè)模板采用木模制作。內(nèi)模就位后，與外側(cè)模用穿心拉桿相連，并加固。進(jìn)人孔模板用竹膠板方木制作、拼裝，頂板進(jìn)人孔模板的直徑設(shè)置為80 cm。頂板澆筑完成后，在頂板底面安裝吊竹膠板加方木模板，用鐵絲加固，進(jìn)行頂板進(jìn)人孔澆筑。4）端頭模板。端頭模板是保證0#塊端部及預(yù)應(yīng)力管道成形要求的關(guān)鍵，由于預(yù)留鋼筋密集，板端模板使用15 mm的竹膠板配方木，以便拆模。

（3）支架預(yù)壓

采用荷載實(shí)際重量1.2倍的混凝土塊，縱向從0#塊的中心向四周進(jìn)行對(duì)稱布載，橫向從結(jié)構(gòu)中心線向兩側(cè)進(jìn)行對(duì)稱布載。

（4）鋼筋安裝

待0#塊支架預(yù)壓完成后，立即依次進(jìn)行底板下層鋼筋、底板上層鋼筋、腹板鋼筋、穿設(shè)底、腹板預(yù)應(yīng)力筋成孔管道波紋管、頂板和翼板下層鋼筋、頂板和翼板上層鋼筋的安裝，然后穿設(shè)頂板縱向及橫向預(yù)應(yīng)力筋成孔管道波紋管。

鋼筋半成品在鋼筋加工場(chǎng)制作，按規(guī)格型號(hào)分別堆放，運(yùn)至橋位。確認(rèn)模板平面位置和標(biāo)高正確無(wú)誤后，方能進(jìn)行鋼筋安裝。

（5）混凝土澆筑

混凝土由自拌混凝土站集中拌制，通過(guò)運(yùn)輸罐車運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)，采用汽車泵泵送入模。澆筑混凝土前，應(yīng)對(duì)支架、模板、鋼筋、波紋管和預(yù)埋件進(jìn)行檢查，確保其無(wú)破損且位置和尺寸正確[3]。

1）混凝土澆筑順序。0#塊混凝土分兩次進(jìn)行分層澆筑，先澆筑底腹板，再澆筑頂板，每層澆筑厚度不超過(guò)30 cm。0#塊混凝土平面采用分區(qū)澆筑，澆筑順序?yàn)橄葷仓八菇腔炷?，再澆筑固結(jié)段箱梁腹板混凝土，最后澆筑頂板及翼緣混凝土。腹板澆筑順序?yàn)橄戎懈拱?，后邊腹板?）混凝土振搗。混凝土采用插入式的振動(dòng)器振搗，派有經(jīng)驗(yàn)的混凝土工負(fù)責(zé)操作。操作插入式振動(dòng)器時(shí)宜“快插慢拔”，移動(dòng)間距不得超過(guò)其作用半徑的1.5倍，與側(cè)模應(yīng)保持5～10 cm的間距，插入下層混凝土5～10 cm左右。將所有部位均振搗密實(shí)，密實(shí)的標(biāo)志是混凝土停止下沉，不再冒氣泡，且表面呈現(xiàn)平坦、泛漿。3）混凝土養(yǎng)護(hù)。混凝土澆筑完成且人員能在表面站立不塌陷后，及時(shí)采用土工布及薄膜覆蓋并進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，其養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得少于7 d。然后采用土工布間隔塑料薄膜的保溫層進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，形成多層空氣腔進(jìn)行保溫、保濕養(yǎng)護(hù)。隨混凝土的澆筑順序，及時(shí)封上塑料膜作為密封層，防止混凝土熱量散失，使其表面濕潤(rùn)，然后鋪上土工布。

（6）支架模板拆除

1）架體拆除應(yīng)自上而下逐層進(jìn)行，嚴(yán)禁上下層同時(shí)拆除。在拆除作業(yè)過(guò)程中，當(dāng)架體的自由端高度大于兩步時(shí)，必須增設(shè)臨時(shí)拉結(jié)件。2）架體應(yīng)先拆除后搭設(shè)的部分，后拆除先搭設(shè)的部分。梁下架體的拆除，宜從中部開(kāi)始，對(duì)稱地向兩端拆除，而懸臂構(gòu)件下的架體，則宜從懸臂端向固定端拆除。

2.4 上塔柱施工

2.4.1 液壓爬模施工

中上塔柱分為1#～18#節(jié)段，塔柱采用液壓自動(dòng)爬模施工技術(shù)施工，鋼筋采用勁性骨架支撐定位，而混凝土采用地泵泵送。塔柱施工工藝流程：施工放線—?jiǎng)判怨羌馨惭b—?jiǎng)判怨羌芏ㄎ粶y(cè)量檢查—鋼筋接長(zhǎng)及綁扎鋼筋—安裝內(nèi)、外側(cè)模板—澆筑混凝土—養(yǎng)護(hù)、鑿毛—導(dǎo)軌提升—爬架提升—重復(fù)進(jìn)行下一節(jié)段施工直至整個(gè)塔柱施工完成[4]。

0#塊施工結(jié)束后，將廠家定制生產(chǎn)的架體吊裝至橋面，在第1節(jié)段施工完成后安裝爬模體系。架體安裝在首次澆筑時(shí)預(yù)埋設(shè)在墻體混凝土下1 100 mm位置處的埋件系統(tǒng)上，自第1節(jié)開(kāi)始利用爬模體系進(jìn)行施工，直至第18節(jié)施工完畢。

2.4.2 勁性骨架施工

勁性骨架安裝時(shí)應(yīng)先臨時(shí)固定，再進(jìn)行測(cè)量定位，待精度滿足要求后進(jìn)行焊接固定，相鄰骨架間用連接角鋼做水平撐和斜撐焊接成整體。塔柱勁性骨架為型鋼焊接而成的桁架結(jié)構(gòu)，主要材料為型鋼。

2.4.3 鋼筋加工及安裝

鋼筋在鋼筋加工場(chǎng)制作成形，用平板車運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)安裝。

鋼筋安裝的總體順序：豎向主筋—環(huán)向水平筋—內(nèi)外層主筋間的閉合型箍筋—倒角鋼筋及拉鉤筋。

（1）豎向主筋接長(zhǎng)、定位

勁性骨架按設(shè)計(jì)位置安裝就位，并在勁性骨架上由測(cè)量人員放出塔柱節(jié)段上口平面中心線，再根據(jù)中心線放出豎向主筋的位置。先接長(zhǎng)內(nèi)側(cè)主筋再接長(zhǎng)外側(cè)主筋。

（2）水平筋綁扎

主筋接長(zhǎng)完畢后，在豎向鋼筋上做出水平筋記號(hào)，然后分層綁扎水平筋，鋼筋綁扎間距應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。水平筋接頭采取綁扎搭接，搭接長(zhǎng)度不小于35d（d為鋼筋直徑）。

（3）閉合型箍筋綁扎

水平箍筋為兩根“U”形鋼筋進(jìn)行對(duì)接，接頭采用綁扎搭接，搭接長(zhǎng)度不小于35 d（d為鋼筋直徑）。

（4）倒角鋼筋及拉鉤筋綁扎

綁扎完成一層水平鋼筋后，按設(shè)計(jì)位置及傾斜角度在水平筋和主筋上標(biāo)記號(hào)，然后綁扎倒角鋼筋。在塔柱倒角處，內(nèi)外層主筋采用拉鉤筋連接，拉鉤筋兩端彎鉤須鉤于豎向主筋與水平環(huán)向筋的外側(cè)。

2.4.4 模板施工

塔柱模板外模采用液壓爬模模板，安裝爬架并對(duì)其進(jìn)行固定。

內(nèi)模板面板采用21 mm竹膠板，木工字梁采用80 mm×200 mm型號(hào)，模板背楞外模采用雙14號(hào)槽鋼。與外模對(duì)應(yīng)布置，采用對(duì)拉拉桿與外模進(jìn)行整體加固，塔柱內(nèi)腔搭設(shè)扣件式腳手架，作為內(nèi)腔操作平臺(tái)，并輔助內(nèi)模定位。

2.4.5 混凝土施工

上塔柱采用地泵泵送，地泵設(shè)置在橋梁左幅，泵管每3 m設(shè)置一道附壁，橋下通過(guò)鋼管樁進(jìn)行設(shè)置，橋上在塔柱上通過(guò)預(yù)埋鋼板進(jìn)行設(shè)置。

（1）混凝土攪拌與運(yùn)輸

混凝土在拌和站拌制，混凝土攪拌設(shè)備必須標(biāo)定合格，確保計(jì)量準(zhǔn)確?；炷敛捎霉捃囘\(yùn)輸，運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)澆筑前，應(yīng)高速翻轉(zhuǎn)30～60 s，以確?；炷恋木鶆蛐浴?/p>

（2）混凝土振搗

振搗采取快插慢拔方式，嚴(yán)格控制棒頭插入混凝土的間距、深度與作用時(shí)間。振搗時(shí)應(yīng)密切觀察振搗情況，在混凝土泛漿、不再冒出氣泡時(shí)即視為混凝土振搗密實(shí)，杜絕漏振及過(guò)振現(xiàn)象，防止混凝土表面出現(xiàn)蜂窩、麻面、空洞等缺陷。

混凝土振搗間距應(yīng)小于40 cm，振搗上層混凝土?xí)r應(yīng)插入下層混凝土5 cm以上。每個(gè)振動(dòng)點(diǎn)的振搗時(shí)間控制在35～45 s。

（3）拆模與養(yǎng)生

非承重模板在混凝土強(qiáng)度達(dá)到2.5 MPa后即可拆除，而承重模板必須在混凝土強(qiáng)度達(dá)到80%后方可拆除模板。養(yǎng)護(hù)采取噴淋養(yǎng)護(hù)方式。拆模后，在每節(jié)段頂部布置一圈軟水管，按50 cm間距在水管上鉆孔，采取高壓水泵供水，讓養(yǎng)護(hù)水自然噴出并沿著塔身流淌，形成保濕養(yǎng)護(hù)。

2.4.6 錨導(dǎo)管安裝

全橋共設(shè)14對(duì)斜拉索，塔上錨固形式采用錨導(dǎo)管錨固，而塔上錨套管依靠勁性骨架定位。首先利用塔吊吊裝索管定位架，并測(cè)量精確定位。錨管定位骨架安裝完畢后，在勁性骨架上安裝橫向和豎向的調(diào)節(jié)裝置，由測(cè)量人員對(duì)錨導(dǎo)管管口進(jìn)行精確放樣，并用手拉葫蘆調(diào)整角度對(duì)錨導(dǎo)管進(jìn)行定位，直到定位精度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后固定[5]。

2.4.7 主塔塔冠施工

主塔塔冠計(jì)劃采用木模板，8 cm×8 cm的木方作為背楞，間距為30 cm。主楞為兩根?48的鋼管，布置間距為60 cm×60 cm，通過(guò)?12的對(duì)拉螺桿緊固，模板通過(guò)塔吊進(jìn)行安裝。

3 斜拉橋塔柱施工質(zhì)量控制措施

3.1 施工準(zhǔn)備階段質(zhì)量控制措施

在施工準(zhǔn)備階段，應(yīng)嚴(yán)格依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙和相關(guān)規(guī)范要求，對(duì)施工材料進(jìn)行細(xì)致的質(zhì)量檢測(cè)與驗(yàn)收，尤其是混凝土原材料及預(yù)應(yīng)力筋的力學(xué)性能指標(biāo)必須滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，確保塔柱結(jié)構(gòu)的內(nèi)在質(zhì)量基礎(chǔ)牢固。

3.2 施工過(guò)程中質(zhì)量控制措施

（1）對(duì)于塔柱的混凝土澆筑，應(yīng)控制混凝土的配合比、澆筑速度和振搗方式，確?；炷辆鶆?、密實(shí)。

（2）對(duì)于塔柱的鋼筋骨架，應(yīng)檢查鋼筋的規(guī)格、數(shù)量、間距等是否符合設(shè)計(jì)要求，并采取有效的固定措施，防止鋼筋移位或變形。

（3）在塔柱模板安裝過(guò)程中，需采用精密測(cè)量?jī)x器進(jìn)行高精度定位，并確保模板剛度、強(qiáng)度以及接縫嚴(yán)密性符合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，以防止混凝土澆筑后出現(xiàn)變形或滲漏現(xiàn)象，影響塔柱的幾何尺寸準(zhǔn)確性和結(jié)構(gòu)完整性。

（4）對(duì)于預(yù)應(yīng)力施加過(guò)程，需精確計(jì)算預(yù)應(yīng)力筋的張拉力值，嚴(yán)格按照張拉順序和程序進(jìn)行操作，確保預(yù)應(yīng)力的有效傳遞和分布，增強(qiáng)塔柱結(jié)構(gòu)的承載能力和抗裂性。

3.3 施工后期質(zhì)量控制措施

施工完成后，應(yīng)對(duì)塔柱的尺寸、外觀質(zhì)量、結(jié)構(gòu)性能等進(jìn)行全面檢查和評(píng)估。如果發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題或不符合要求的情況，應(yīng)及時(shí)采取補(bǔ)救措施或修復(fù)，確保塔柱的質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上，主塔作為斜拉塔橋的重要支撐結(jié)構(gòu)，務(wù)必要加強(qiáng)其施工質(zhì)量；對(duì)于大型斜拉塔橋，其主塔結(jié)構(gòu)十分龐大，建議采用分層施工。案例工程結(jié)合實(shí)際情況決定采用上下分層的施工方式，以定型鋼模板作為下塔柱施工方案，使其結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定；上層采用爬模施工，以保證其結(jié)構(gòu)質(zhì)量。結(jié)果顯示，塔柱的尺寸、外觀質(zhì)量、結(jié)構(gòu)性能等均達(dá)到驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，驗(yàn)證了該工程方案的可行性，值得同類工程參考借鑒。

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