谈自锚式悬索桥主塔施工技术
2018-05-21
引言
本桥是采用“顶推法”施工的自锚式悬索桥，位于南昌市赣江铁路桥下游，南主桥距赣江铁路大桥下游约300m，北主桥距赣江铁路大桥约800m。该桥为南昌市“三环十一射”路网骨架中的第一环路上的重要市政基础设施，区内交通便利。
工程概况
南昌市洪都大桥工程北起昌九立交，向南出线，经过庐山南大道，跨越铁路货场、京九铁路、赢上河、丰和北大道、赣江北支、扬子洲、赣江南支、止于南岸洪都北大道与滨江路青山路立交。主线全长9.523公里，其中主桥长3300米（北主桥、扬子洲高架桥、南主桥），北引道长约4200米，南引道长约2000米。汽车荷载等级为城-A级、公路-Ⅰ级；设计车速为60公里/小时；设计洪水频率为1/300；通航标准为：南主桥为内河Ⅳ-3级，北主桥为Ⅱ-3级，桥梁和路基同宽为35.5米。
2.主塔施工方案
本工程主塔采用独柱直塔，向上采用直线向圆曲线过渡，塔顶做成弯月状。主塔总高75m。施工中采用三维坐标法与天顶测角法相结合的方案实施索塔的施工测量。
2.1主塔施工均采用翻模施工，下塔柱分3节段施工，上塔柱分13节段施工。
2.2每个塔柱施工阶段的垂直起重设备采用一台250t·m塔吊，其基础埋置临时墩台内，布置在塔柱下游侧。水平运输由南北两侧临时出运码头用驳船运至现场。
2.3塔柱施工阶段人员上下通道：下塔柱施工采用钢结构爬梯，中上塔柱施工时布置1台电梯，其起始平台附着在塔柱外侧壁。
2.4北侧塔柱混凝土由一座2×75m3/h的陆上搅拌站提供，南侧塔柱砼采用商品砼，2台HBT60混凝土泵泵送。浇注采用2台HBT60混凝土泵泵送。下塔柱高16.88m，上塔柱高58.12m。
2.5塔柱施工测量及变形观测
以校核后的承台上的控制点为基准点，用经纬仪和检定的钢尺测量，准确地定出下塔柱的位置，精确测定塔柱中心点的座标和高程，作为塔柱测量基准点并逐步向上传递。对塔柱的施工放样，充分考虑日照与大气温差引起塔柱变形对测量工作的影响，通过变形观测，掌握塔柱在自然条件下的变化规律。
3.主要施工方法
3.1塔柱施工分节
整个塔柱共划分为16节段（标高＋15.0m～＋90.00m），具体划分情况如下：
下塔柱分三个节段施工，节段高依次750、750、188cm高；塔柱交叉点施工高度为400cm； 上塔柱空心段标准节段施工高度为500cm，分6个节段，最上节段高度为490.9cm；上塔柱实心段400cm，为1个施工节段；上塔柱横隔梁段分4个施工节段。
3.2塔柱支架搭设
下塔柱支架采用φ48mm钢管脚手架搭设，外部环绕塔柱四周成环状搭设，以形成封闭的操作平台，内腔除预留模板安拆空间外，尽量满布，以保安全。支架根据施工需要分节段进行搭设，并附墙固定。支架搭设间距为100cm×100cm×120cm，主要用以临时固定接长钢筋，并为模板支、拆简易操作平台之用。下塔柱脚手架直接坐落在承台上。
钢箱梁安装完成后才能进行上塔柱支架的搭设。上塔柱支架同样采用φ48mm钢管脚手架搭设，外部环绕塔柱四周成环状搭设，以形成封闭的操作平台，内腔除预留模板安拆空间外，尽量满布，以保安全。支架根据施工需要分节段进行搭设，并附墙固定。支架搭设间距为100cm×100cm×120cm，主要用以临时固定接长钢筋，并为模板支、拆简易操作平台之用。上塔柱脚手架直接坐落在钢箱梁上。
塔柱劲性骨架制作、安装按塔柱浇筑分层高度，劲性骨架标准加工长度为9.0m，采用角钢制作。劲性骨架采用矩形小断面桁架结构，竖向采用∠75×7角钢，横向、斜向采用∠63×5。在后场分榀分节段加工，船运至现场塔吊吊装。安装时在混凝土顶面外露角钢上贴焊同型号短角钢作为骨架底口安装定位装置，测量应严格控制骨架位置。
3.3塔柱钢筋施工
塔柱主筋采用等强度滚扎直螺纹连接技术，接头为标准型，先在后场对钢筋墩粗、套丝，并在一端丝头上拧上套管，然后运到前场逐根接高拧紧。为保护钢筋丝口及套管内螺纹，在加工好的主筋丝头上及套管端头分别套上塑料保护帽。承台施工结束，先将承台与塔柱的混凝土顶面凿毛，调整预埋钢筋，并按9m定尺接高钢筋。主筋依靠劲性骨架上的定位框精密定位，逐根就位后进行直螺纹接头连接，箍筋和拉筋利用主筋定位绑扎。为保证塔柱钢筋保护层厚度，确保混凝土的耐久性要求。在塔柱施工时，钢筋采用梅花形预制混凝土保护层垫块。钢筋下料时,切口端面应与钢筋轴线垂直,不得有马蹄形或挠曲。镦粗头不得有与钢筋轴线相垂直的横向裂纹。不合格的镦粗头，应切去后重新镦粗，不得对镦粗头进行二次镦粗。受力钢筋焊接或绑扎接头设置在内力较小处，并错开布置，对于绑扎，两接头间距离不小于1.3倍搭接长度。电弧焊接和绑扎接头与钢筋弯曲处的距离不应小于10倍钢筋直径，也不宜位于构件最大弯矩处。
3.4塔柱模板施工
塔柱外模采用翻模，内模采用组合钢模板，面贴透水模板布。面板采用δ6mm钢板，面板后布置竖向次肋[6.3，间隔300-330mm布置，水平加强肋为2[14a槽钢，间距85-90cm ；凹进部分采用桁架结构，桁架宽度500mm，桁架主骨为][12槽钢，间隔50mm布置，中间撑杆为][6.3槽钢。直撑杆间隔500～1100mm布置，并在桁架主骨及撑杆之间布置δ=10mm的接点板进行连接加强。塔柱内模采用定型组合钢模组拼，外用[8槽钢竖向加劲，水平加强肋为2[8槽钢。转角、倒角采用木模。
下塔柱第一段模板支撑在承台表面，模板安装前用铝合金条作靠尺，模板下用木板调平，在塔柱轮廓线内设置水泥砂浆带，防止漏浆。塔身模板竖向分块，根据索塔结构以及施工要求的节段，模板立面配置分为三部分，下塔柱1#～2#节段，每节段高7.5m，考虑制作及运输方面等问题，本模板设计每节段分为3节制作，每节高2.50m。下塔柱3#节段，节段高1.88m，一节制作成型。塔柱交叉点（4#节段），节段高4.0m，一节制作成型。上塔柱空心节段34.909m，共分7个施工节段（5#-11#）；下为6个标准节段，每节段高5m，上为1个非标准节段，节段高4.909m；标准节段分两节制作，每节高2.5m；非标准节段分两节制作，节高分别2.5m、2.409m。上塔柱实心段4m，为12#施工节段，每节段高分别为3.9m、3.1m、4.3m、3.541m，每施工节段模板一节制作成型。
3.5塔柱砼施工
塔柱采用C50混凝土，采用一级泵送工艺。塔柱为C50高强混凝土，具有高集料、低水灰比、高泵扬程、早强、缓凝等特性。塔身高75m。混凝土采用泵送入仓，泵送垂直距离较大，施工时对混凝土的可泵性、和易性、泌水性以及缓凝、早强等性能要求很高。
塔柱混凝土施工时，由1台HBT60拖泵泵送混凝土入仓。塔柱施工面设软管对称布料，每段混凝土分层浇筑，分层厚度30cm，混凝土浇筑采用拖泵泵送，串筒下料入仓，自由下料高度小于1.5m。进行多点下料，严禁用振动棒进行赶料，下料位置应避开预应力波纹管和预埋件等。振捣时要快插慢拔，按照先中间后四周进行振捣，“梅花状”布设振动棒，每次插入距离不大于振动棒作用半径或小于30cm，并且要求振动棒要插入到下一层混凝土内5～10cm，每棒振动时间为15～30s，严防漏振、欠振、过振和振动棒冲击预应力管道、排气孔位置和模板。特别加强俯面砼振捣。在浇筑过程中及浇筑完毕后，认真冲洗掉在塔柱上的砼，以免污染已浇筑好的老砼面。充分考虑塔柱的收缩、徐变和弹性压缩的影响，塔柱的每次浇筑高度比理论高度增高一定数值。施工时，实测塔身混凝土的弹模，并参照塔柱分段临时测点的高程变化，经综合分析后确定最终的增高值，在浇筑塔顶时进行一次调整。塔柱混凝土施工缝处理及养护采用人工方法凿毛。其中支立模板前凿毛清理至露出粗骨料后，用高压气冲洗，浇筑前先对砼面润湿。根据气候采用不同方式，夏季拆模前蓄水养护，拆模后喷洒养护液进行养护，并覆盖塑料薄沫养护层；冬季采用低温成膜性能好的养生液均匀涂刷两道。
4.结语
本工程2006年10月1日开工，2008年9月底全部工程施工完成。在大桥主塔施工过程中，建立并保持一个健全的工程质量保证体系，完善质量管理制度，建立质量控制流程，分部工程一次验收合格率达到100%，确保工程质量评定为获得江西省优质样板工程，争创国家优质工程奖。
参考文献：
[1] 张哲.混凝土自锚式悬索桥[M].北京：人民交通出版社，2005.
[2] 严国敏.现代悬索桥[M].北京：人民交通出版社，2002.
