矮塔斜拉桥施工实例分析
2018-05-07
一、工程概述
某桥梁主梁采用单箱3室大悬臂变截面预应力砼连续箱梁，支点梁高3.0 m，跨中梁高2.1m，梁底立面按二次抛物线变化；斜拉索采用环氧喷涂钢铰线，锚固点布置在箱梁的中室内，索塔为钢筋砼独柱实心矩形截面，塔高20m，布置图见图1。
图1全桥布置（单位：cm）
二、桥梁施工
（1）支架搭设
进行临时固结及墩顶0-1#块施工后，0-1#块支架利用临时支撑立柱上预埋的牛腿和主墩墩身作为支架的主要承重结构，牛腿上安放贝雷托梁，并在托梁与牛腿之间安装双拼16#工字钢及双拼10#槽钢作为卸架垫块。由于承台横桥方向长度远小于箱梁顶板长度，为支撑0#块箱梁两侧突出的4.5 m翼缘板，利用原老桥外侧浆砌块石护坡混凝土基础以及主墩承台搭设贝雷支架，贝雷支架上方搭设双拼40a#工字钢作为盖梁，盖梁上方铺设20a#工字钢作为翼缘板模板支点。 0-1#块底模纵梁前端支撑在托梁上，后端支撑在主墩墩顶上，同时在墩顶和纵梁之间设卸架垫块。
考虑到本桥现浇支架的结构特点，0-1#块除翼缘部分重量外，其余全部作用在墩顶区域或通过底模纵梁作用在临时锚固立柱的牛腿和墩身上，受力基本通过钢性构件进行传递，支架经论证未进行预压处理。
（2）混凝土浇注
箱梁混凝土设计强度等级为C50，由于0-1#梁段预应力管道集中，钢筋密集，混凝土量大，施工难度较大，为保证施工质量，采取如下措施：
①严格按照设计配合比施工。
②混凝土水平分层浇注厚度为30 cm左右，灌注时要前后左右基本对称进行，浇注时要确保在下层混凝土初凝前浇注上层混凝土。
③为保证混凝土从梁顶直接泵入底板和腹板下部时灌注和振捣质量，在腹板下部的内模向上沿高度每2 m、水平每3 m梅花形预留40 cm×40 cm的“天窗”，“天窗”处斜置一个簸箕以便于腹板下部混凝土的灌注，此口同时做捣器的进出口，当施工到“天窗”高度时关闭“天窗”。
④混凝土采用插入式振动器振捣。底板、隔墙等较厚部位采用70型，腹板部位采用50型，锚垫板后等钢筋较密部位采用30型。振捣器要“快插慢拔”，插入点要均匀排列，防止漏振；插入点间距不宜大于振动棒作用半径的1.5倍，最边沿的插入点距离模板应不大于10 cm；每插入点的振捣时间应使砼表面呈现浮浆和不再下沉，一般为20～30 s；上层振捣时插入下层5～10 cm。
⑤顶板表面混凝土用平板式振捣器振捣拖平，人工用模盒压实抹平，并将表面的浮浆刮除，待顶板混凝土表面稍结硬后进行二次收面压实。
⑥混凝土要分散缓慢卸落；振捣混凝土时避免振动棒与波纹管接触；混凝土入模过程中注意对波纹管保护，防止波纹管碰撞变形。
（3）索塔施工
在0-1#块施工完毕后进行桥梁索塔的施工。大桥索塔高20 m，为钢筋混凝土独柱实心矩形截面，顺桥向长3.1 m，横桥向宽1.5 m。
索塔施工分5个节段施工，每节段高约为5 m，砼方量约为24 m3。施工过程中每节段的模板不拆除，直至全部塔施工完成后拆除。每节段的主要施工顺序为：绑扎钢筋及安装劲性骨架→安装鞍座钢管（上部时）→安装调整模板→浇筑混凝土→拆模→养护。为有效控制钢筋骨架整体垂直度，便于施工质量控制，在主塔钢筋骨架内部设置劲性骨架，与钢筋骨架焊接成空间桁架结构。
斜拉索钢铰线通过分丝管穿过塔身，分丝管分别由31根Φ28 mm（外）×3 mm的钢管焊接成整体，埋设于混凝土塔内。安装前先按预定位置将锚管安装于钢筋骨架上，预留一定调节空间，随钢筋骨架一块吊装就位。钢筋骨架焊接牢固后，在骨架上定出锚管附着点位置，用手拉葫芦辅助调整锚管精确就位，位置准确后用钢板将分丝管与钢筋骨架焊接牢固。分丝管安装完毕后用全站仪进行复测，保证斜拉索锚固中心点高程不超过±10 mm，轴线偏差不超过±5 mm，角度误差不得大于5″。
塔柱混凝土浇注施工时，混凝土由外侧向内侧对称、均匀布料，振捣采用插入式振捣棒进行振捣，为确保振捣密实，采用人工入腔内振捣。振捣时注意防止漏振和过振，尤其在分丝管锚管侧周边混凝土必须振捣到位，确保砼内实外光。
（4）挂篮悬浇施工
本桥所使用的后置式挂篮为菱形桁架式，由于本桥全宽27 m，同一平面上采用平行式4片挂篮整体施工，挂篮总重量（包括内、外模板）为65 t，适应最大梁段长度为5 m。挂篮在墩顶0-1#块件上进行安装，挂篮在安装前应注意检查各有关尺寸，如吊杆孔位置、底锚孔位置等。挂篮安装就位后必须保证承重架顶面水平，并根据所施工梁段的底板纵坡，调整后横梁的位置，以保证吊杆处于竖直状态。挂篮在2#块施工前进行预压，检验挂篮结构安全性，测定挂篮主承重架、吊杆在试压时的弹性下挠数值，绘制挠度曲线，作为修正施工立模标高的依据。
由于影响悬臂施工的因素较多，造成了设计状态和实际施工状态的差异，为了达到设计的理论线形，必须通过实际测量资料的积累和分析，找出各阶段的挠度变化规律，修正各项计算参数，使计算状态基本吻合实际。考虑施工过程的连续性，在实际施工中还采用相对标高和绝对标高立模相结合的方法指导现场施工，以减小温度等因素对主梁标高的影响，在相对标高计算时考虑挂篮自重的影响。施工中力求永久荷载和临时荷载的平衡施工，在长悬臂状态测量标高时，要注意临时荷载不平衡的影响。
施工注意事项：①梁段悬臂浇筑时，“T构”两端施工荷载要尽可能保持平衡，并注意左右偏载；②浇筑梁段混凝土时应水平分层，一次整体浇筑成型，当混凝土倾落高度大于2 m时，采用导管输送，保证混凝土的浇筑质量；③为避免主墩产生过大的不平衡弯距，两端砼的浇筑必须尽量平衡，混凝土浇筑应按先浇筑梁段前端，后浇筑梁段后端，从两侧腹板向中间方法进行，采用水平分层法施工，分层厚度以30 cm为宜；④混凝土表面标高控制由焊在桥面钢筋上的测量点用弦线找平；⑤对后锚钢筋施加预应力、控制下横梁的平整度等措施，可有效地降低块件的接头高差。
为确保主桥悬浇箱梁内（3-8#梁段）斜拉索预埋管安装精确，采用以下措施加强安装质量控制：①安装前要复核设计图纸提供的数据，利用数据计算出成桥后预埋管平面坐标位置及标高。根据立模标高以及各工况主梁曲线变化计算预埋管施工控制平面坐标位置及标高。②在挂篮立模标高调整到位以后根据预埋管与该块件特征部位的相对关系进行定位预埋管，并根据施工控制平面坐标位置及标高进行复核。 ③在挂篮上制作定位支架，支架上用2个3 t葫芦吊起预埋管，使其锚板与模板上理论位置重合，测量锚点中心和高程后，对称点焊固定，后水准仪复核导管前点高程、后锚板上、下高程，无误后全站仪测量管口轴线及平面位置，直至导管上下口坐标无误后；最后采用钢筋与主梁钢筋骨架焊接固定，同时与底模点焊，以保证锚板中心孔的位置和高程及倾斜度。预埋管标高调整和固定见图2、图3。
图2 图3
（5）合龙段施工
合龙段的施工流程为：挂篮拆除→悬臂端施加平衡配重→安装体内劲性骨架及合龙吊架→立模绑轧钢筋浇注混凝土、等重卸荷→养护、张拉→吊架拆除。
施工注意事项：①劲性骨架的锁定安排在夜间22∶00～24∶00时进行。为缩短劲性骨架合龙时的焊接时间，劲性骨架安装后预先焊好一端，合龙时安排4台焊机同时焊接另一端，另外张拉部分预应力束。②合龙段混凝土浇注安排在凌晨0∶00～2∶00时进行。在施工中，合龙段混凝土配合比中加入早强剂，及时张拉合龙段的预应力束。③为减少现浇段在合龙后自由移动的阻力，现浇段的支架采用碗口支架形式。④加强混凝土覆盖养护，保持潮湿状态。⑤及时解除支座的临时约束，及时进行体系转换。凿除临时支承垫块时要先中间后两边，严格控制前后、左右对称进行。墩梁临时锚固的放松需做到缓慢均衡释放，确保结构的稳定性。在整个过程中，注意各梁段的标高变化以及永久支座的变形。⑥提前2～3个块件进行挠度和高程的联测与监控工作，并及时进行合理的调整，确保合龙时的高差在规范要求的±20 mm、轴线偏差10 mm范围内。
（6）斜拉索施工
斜拉索每根拉索由31根直径为15.2 mm单根环氧喷涂钢铰线组成，单根拉索张拉力为2 850kN。每个塔上设有6对12根斜拉索，全桥共24根。斜拉索梁上纵向标准间距4.5 m，塔上竖向间距为191.1～199.5 cm，斜拉索在塔顶连续通过鞍座，两侧对称锚于梁体，为防止拉索在分丝管内滑动，在塔柱两侧斜拉索出口处，设有灌注环氧砂浆的斜拉索锚固装置。斜拉索锚具采用可换索式OVM250AT-31群锚体系。钢铰线采用单根两端张拉，一次张拉到位，施工中根据桥梁监控数据分析未进行整索张拉调整索力。为保证斜拉索的施工质量，请专业生产厂家负责斜拉索的生产安装及斜拉索张拉封锚等工作。
斜拉索施工机具包括挂索和张拉机具，主要有：YDCSl60-150千斤顶、ZB/4-500B油泵、传感器、检测仪、镦头器、HDPE焊机、卷扬机、切割机、张拉撑脚支座等。
斜拉索施工工艺流程及施工注意事项：①张拉端锚具安装。安装时注意使锚具注浆孔在下、排气孔在上定位好；锚板孔与塔上分丝管锚孔要相互对齐，以免钢铰线打绞。②挂索。由于索鞍管内有分丝管，拉索顺序应自上而下逐行进行；单根挂索按顺序先后穿过防松装置、抗滑锚具、分丝管，继续将钢铰线穿出前端的HDPE管到达预埋管口，然后穿出端锚具直至单根张拉所需的工作长度；应注意钢铰线的HDPE护套的保护和防止发生钢铰线缠绞现象发生。③单根张拉。张拉采用YDCSl60-150千斤顶进行张拉。鉴于钢铰线外涂有镀锌层，为防止影响工作夹片的锚固效果和锚固安全，采用两端同时进行张拉，一次张拉锚固。每根钢铰线的拉力以控制压力表读数为准，传感器读数进行监测。第1次加载至单根钢铰线设计张拉应力的15％；第2次张拉应力到100%后持荷2 min后锚固，严格控制工作夹片的跟进平整度；两侧同时均衡加载，力求两端控制应力控制在设计允许范围之内。④锚固筒内段剥皮、清洗。每根钢铰线张拉完成后，即按给定长度将锚固筒内段的钢铰线PE剥除并清洗干净。⑤紧索、减振器及管口索夹安装。单根张拉结束后应立即进行梁端紧索、减振器及索夹安装等工作。减振器推入较正管内，再收紧螺栓，按内缩外涨原理，使其内外分别与索体和调整护管壁紧紧相贴。在成型的索体相应位置装上钢质索夹并收紧螺栓，使索与索夹之间紧密。⑥防护。锚具外露钢铰线的保护罩和梁端预埋管内灌注无粘结筋专用防护油脂防护；塔端锚固筒内灌注环氧砂浆防护。环氧砂浆灌注在全桥合龙后及桥面铺装完成后进行。
三、结束语
在本桥施工过程中，由专门的监控单位对桥梁各施工阶段的工况进行监控，及时对立模标高进行修正，保证成桥线形。塔柱内拉索分丝管、梁段内拉索锚垫板、钢管等的预埋采用其在结构内的相对位置进行控制，用施工绝对位置进行复核，确保了工程的质量和效率。大桥挂篮采用后置式的菱形挂篮，施工时先移挂篮后挂索，具有结构受力明确、自重小、移动方便等优点，在矮塔斜拉桥施工中值得推广。矮塔斜拉桥的关键施工环节临时固结施工、墩顶0-1#块施工、索塔施工、挂篮悬浇施工、合龙段施工和斜拉索施工在具体施工时要结合工程实际情况选择具体施工方案。
作者简介：李健文；男；1986年11月出生；广东南海人；于2009年毕业于广东工业大学；现从事城市道路、桥梁工程管理工作。
