斜拉桥塔柱索鞍施工工艺研究

赵丽敏

摘要：本文结合郑州市某快速通道项目斜拉桥大桥的施工实例，对斜拉桥劲性骨架的安装定位、索鞍安装、塔柱施工等的施工技术进行了详细介绍

关键词：斜拉桥、主塔、索鞍、安装定位、施工工艺

1.工程概况：

该桥采用波形钢腹板PC箱梁部分斜拉桥，结构体系采用连续—刚构形式。P2、P3主墩（下塔柱）均为变宽度矩形双肢实心薄壁墩，横桥向左右两侧各设置一对，桥墩横向宽从墩底9.4m变化至墩顶的11.25m，墩高分别为26.5m和30m。Pl 墩为矩形实心薄壁墩，墩高为18m。承台采用8.0m×28.0m矩形承台，下设12根直径1.8m钻孔灌注桩基础，呈矩形排列。索鞍采用分丝管结构，拉索中每一根钢绞线穿过对应的导向钢管内，形成分离布置，主塔采用C50混凝土。

2.劲性骨架的安装定位施工工艺

劲性骨架的安装精度直接影响着钢筋、模板、拉索锚固系统的安装，因此在施工中相当重視。施工过程中劲性骨架在预制场地按节预先加工成型，运至现场吊装就位。采取在地面整体制作，单节骨架的高度与混凝土分段高度匹配。每节劲性骨架的制作，先加工长边方向两个小片，再组合成骨架整体。

2.1 劲性骨架单片制作：为方便加工，根据骨架制作的重复性，在平台上实样划出各大小片的尺寸、型钢布置位置。加工时要求主要受力型钢及边角型钢位置严格控制，精确度在±3mm内，并且严格按钢结构施工技术规范施工，通过采取设置焊接胎架和劲性夹具的措施来控制焊接变形，减小加工误差。

2.2 组装：单片加工先加工小片，再加工大片。大片制作好一片即与小片组拼而形成单侧组合骨架。根据塔柱尺寸和设计图纸要求在加工平台上画出骨架横截面整体尺寸，组装时采用靠架法：在骨架空档内放一大靠架（约5m高），把单侧组合骨架定于大靠架两侧，四角点对齐尺寸线。用垂球或经纬仪校核垂直度，确保结构的精度，制作精度偏差±5mm之内。

2.3 劲性骨架塔上安装：劲性骨架在地面加工制作好以后，利用施工塔吊吊装，在塔柱施工节段位置就位，骨架安装位置高出混凝土分界面15cm～50cm，上、下两节段间用螺栓连接。骨架安装前，须对已有骨架四个角点放点控制，同时调整控制点，四个上角点用球或经纬仪校核偏差，各角点偏位控制在±1mm之内。劲性骨架作为供测量放样、主筋安装、立模、拉索管道安装就位依托的受力构件，安装质量很重要。

3、索鞍的定位安装

劲性骨架定位后即开始斜拉索索鞍的定位。加入定位系统的劲性骨架用量为图纸设计劲性骨架的2倍。根据索鞍的斜率、锚点坐标、索鞍长度，利用空间三维坐标关系推算出索鞍上下口放样控制点A、B两点的三维坐标，作为测量时的主要控制点。

4、塔柱施工脚手架及步梯的搭设

在主塔及副塔周围用脚手架钢管搭设双排脚手架，脚手架内侧与塔柱间距应符合要求，以便模板安装与拆除。脚手架每层铺木板，便于施工人员围绕塔柱操作及行走方便。随着塔柱增高，周围脚手架在每层模板拆除后用一层钢管紧顶在塔柱上，使整体脚手架稳定。副塔悬空位置先搭设悬空平台，采用在箱梁顶面预埋钢板，用型钢焊接通往副塔，且型钢之间相互连接形成整体，在平台上部搭设双排脚手架，周围脚手架必须形成整体形势。在主塔一侧安装步梯，紧挨脚手架与其连成整体，作为施工人员上下使用

5、塔柱钢筋制作与安装

首先对进场钢筋进行原材料和焊接及机械连接试验。各型钢筋在钢筋加工场地内制作成型，然后运输至施工现场进行安装；在制作过程中按照设计尺寸在制作平台上精确定位，对于弯曲钢筋在正式制作前先按照放样尺寸进行试制作，然后检测制作尺寸与设计是否相符，无误后即进行批量制作并按照同一类型钢筋进行编号、挂牌、标识、捆绑堆放，并作良好的支垫和严密的覆盖，以防止其锈蚀。

钢筋的安装按照设计图纸及相关规范的要求进行，为保证钢筋整体的稳定和施工安装的精确，钢筋依靠劲性骨架进行空间定位；其接头在制作配料时控制在规范要求内，连接采用电弧焊接和直螺纹连接，其连接形式及相应指标值按照设计要求及技术规范进行控制。

按照设计要求，受力主筋（≥Φ22）采用机械连接（剥肋滚压直螺纹连接），加工的直螺纹丝头的长度、牙形、齿距等必须与连接套的长度、牙形、齿距一致，且经配套的量规检测合格。其主要特点是连接速度快，对中性好，工序简单，安全可靠，无明火作业，可全天候施工，适用范围广泛，能有效提高工程质量。不受热轧带肋钢筋内径允许偏差影响，螺纹精度高，丝头表面光滑、牙型饱满。

钢筋安装前，预先在已支立好的节段劲性骨架顶面四周内外侧加焊钢筋定位架。利用劲性骨架上的钢筋定位架支撑及拉住斜面上的钢筋，并将主筋绑扎成型，牢固连接钢筋节段骨架。

5、塔柱模板施工

模板制作是考虑到主塔为变截面结构及副塔曲线双向内倾，塔柱下半节分主塔和两个副塔，到14.9米高度处合为一体，采用钢板、槽钢及角钢焊接组合。整塔共分为7个节段，模板分块间的联结采用栓接，模板组合联结采用2[10槽钢栓接；在端模侧不考虑设对拉拉杆，在内、中间设有M25对拉拉杆，拉杆间距竖向100cm，横向100cm布置每排设4根。随着塔身截面的缩小相对减少拉杆。工作平台搭设在模板上部与脚手架之间。

塔柱模板提升系统：采用附着式塔吊进行模板提升和其他各类材料的垂直运输。模板的拆卸是采用人工配合手拉葫芦来完成，把手拉葫芦悬挂在上一节模板上，下边吊住下一节模板，模板松动后临时掉在手拉葫芦上，然后用塔吊放到地面上。人员上下由施工脚手架人梯上行下走。

6、预应力施工

本桥在曲线外侧副塔设置预应力钢束，每个副塔设置两束5-Φs15.2预应力，上部采用H15-5锚具，下部采用M15-5锚具，钢束下料长度为28.7m。0#块施工时，首先要按照图纸尺寸预埋锚垫板、波纹管等材料，随着副塔柱的增高在每个循环把波纹管衔接好，待预应力顶端混凝土强度及弹性模量满足设计要求后张拉压浆。

7、 混凝土的浇筑

塔柱浇筑采用卧泵、塔吊配合的施工方案。

混凝土振捣也是一个重要环节，由熟练的专业操作工来进行。漏振或振捣不足容易形成蜂窝麻面或气孔较多。过振又会使混凝土造成离析和泌水，粗骨料下沉，砂浆上浮且表面形成鱼鳞纹。因此在操作过程中，振动棒要快插慢抽，每一部位振捣时间以混凝土面不再下沉，不再冒气泡，表面呈现平坦、泛浆为宜。振动棒移动间距不要超过振动棒作用半径的1.5倍，插入下层混凝土的距离为5～10cm，距模板的距离应保持在5～10cm，避免振动棒碰撞模板、对拉螺杆等。

结语：

主塔是斜拉桥的主要受力构件，桥梁上部结构的荷载通过主塔传递到基础。索鞍作为斜拉索的转向结构，将经斜拉索的横载、活载传递到塔柱上，主塔和索鞍的精密定位非常重要，受实际施工条件限制，该大桥的高塔柱及索鞍的定位施工难度大，要求精度高，在施工过程中成功采用预制劲性骨架整体安装的施工工艺，操作简便，安全可靠，具有较好的参考和推广价值。

参考文献：

[1] 惠涛，张建勋，李凯章.大跨度波形钢腹板部分斜拉桥设计特点.波形钢腹板预应力组合箱梁设计、制造与安装论坛论文集.人民交通出版社股份有限公司.2014

[2] 中华人民共和国交通部JTJ/TF50-2011 公路桥涵施工技术规范北京：人民交通出版社，2011

[3] 周拥军、刘宇峰，槟城二桥主塔索鞍安装定位施工技术，中外公路，2015（1）