安丘青云大桥主桥桥塔施工关键工序分析与控制

魏道凯

摘要：本文对安丘青云大桥主桥桥塔施工的关键控制工序进行了分析，介绍了塔身和横梁方案的选择依据，斜拉桥索塔施工关键控制措施，为以后同类型的桥梁施工积累了经验和提供了借鉴。

Abstract： In this paper， the key control procedures for the construction of the main bridge tower of Qingyun bridge in Anqiu are analyzed， the selection basis of the scheme of the tower body and the beam is introduced， key control measures for cable tower construction of cable-stayed bridge， it has accumulated experience and reference for bridge construction in the same future.

关键词：主桥桥塔；塔身；横梁；关键工序；分析与控制

Key words： main bridge tower；tower body；beam；critical activity；analysis and control

中图分类号：U443.38 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）31-0127-03

0 引言

斜拉桥由于桥塔造型美观，作为景观桥梁，在城市建设中得到了广泛应用。安丘青云大桥主桥采用斜拉桥，桥塔设计考虑到安字的第一个拼音字母，同时参考青字的汉字结构，采用A字型桥塔设计。桥塔为钢筋混凝土结构，底面高程为39.886m，塔顶高程127.886m，索塔总高度为88m，桥面以上塔的高度为75.0m。索塔分为上、中、下三部分，下塔柱高10m，中塔柱高38.0m，上塔柱高40.0m。

1 工程概况

索塔顺桥向宽6m；上、中塔柱横桥向宽3.5m，下塔柱由上至下横桥向宽度由3.5m渐变至6.0m。主梁在桥塔处支撑在下塔柱所设的附加墩柱上，墩柱高9.356m，顺桥向宽度3m，横桥向变宽3.457m-4.054m，墩柱壁厚0.6m。中塔柱直线段斜率为3.732：1，下塔柱外侧斜率为2.585：1。

桥塔塔身标准截面挖空尺寸均为3.6m×2.1m，截面为矩形空心截面，横桥向宽度为3.5m，顺桥向宽度为6m。顺桥向塔壁厚1.2m，横桥向塔壁厚0.7m，下塔柱截面挖空尺寸不变，横桥向壁厚0.7m-1.53m。

桥塔共设三道横梁，横梁均位于上塔柱范围内，分别在桥面以上42.75m、56.25m、66.75m处。横梁均为箱型截面，高2.5m，宽5.4m，塔底板厚均为0.5m，腹板厚为0.8m。

为满足结构受力要求，上塔柱、横梁均为预应力混凝土结构。上塔柱斜拉索锚固区塔壁内配置了U型预应力钢绞线。上、中、下横梁均配置8束15-19钢绞线，预应力锚固均采用深埋锚工艺。

桥塔包括下塔柱（包括附加墩柱）、中塔柱、上塔柱、横梁，采用C50混凝土。塔柱采用矩形空心截面，横梁采用箱型截面，横梁内设置预应力钢束，上塔柱内设置预埋管锚固斜拉索。

2 方案选择

2.1 模板方案

高桥塔的模板方案有三种，分别为翻升模板、滑升模板、爬升模板。因本桥设计采用A字形空心塔，采用滑升模板难以控制施工质量，可以采用翻升模板和爬升模板。翻升模板采用塔吊提升模板，具有工艺简单，施工措施费用低等优点，在40m以下的桥塔施工中应用较为普遍。但翻升模板具有模板拼缝多，混凝土外观质量控制难度大，高空作业安全风险因素多等缺点。本桥桥面以上塔的高度是75m，为防止模板拼缝错台、漏浆，保证混凝土的外观质量，加强安全防护，降低桥塔高空作业中的安全风险，决定采用爬升模板。爬升模板虽造价高，但工艺成熟，施工安全可控，同时能保证混凝土的外观质量。

2.2 横梁的施工时间

本桥设三道横梁，横梁的施工时间有横梁与塔身有同时施工，先施工塔身后施工横梁两种方案。横梁与塔身同时施工具有利于控制工程质量，桥塔整体性好的优点。先施工塔身后施工横梁具有施工进度快的优点。由于本桥的横梁采用预应力设计，同时工期紧，综合考虑，采用了先塔身后横梁施工方案。该方案比横梁与塔身同时施工方案缩短了一个月工期。

3 关键施工工序控制措施

3.1 爬模加工

本桥桥塔采用A字形设计，在施工时，由于自重的作用桥塔根部会产生拉应力，为防止拉应力超出设计造成混凝土开裂，应尽量减轻模板自重。本桥模板面板采用21mm厚木胶合板面板，背面用H20木工字梁，以减轻自重，增大模板刚度。爬升模板由预埋件、附墙装置、导轨、模板支架、模板及液压动力装置等组成。本桥桥塔施工投入2套ACS100液压自动爬升模板，该系统能自动爬升并兼做施工平台，可用于完成钢筋绑扎、混凝土浇筑、养护等桥塔施工的全部工作。在桥塔施工过程中，全断面的ACS100爬升架体均同步爬升，带动大面板木梁模板共同均匀上升。单个油缸通过控制调节器相互协调同步工作。另外，液压油缸还配备了防止油管破裂的安全装置。为提高混凝土表面质量，爬模锚固预埋件采用预埋锥型螺母，可随施工节段连续周转使用，锥型螺母每次使用后人工反向将其拧出，孔洞及时用同标号砼填筑。爬升导轨采用ZPM100II，長7.8m，液压油缸额定荷载100kN；额定压力32MPa，油缸行程300mm；伸出速度约400mm/min。每侧爬模主桁架重量5.6T，总重13.5T。

3.2 桥塔爬模施工

3.2.1 下塔柱施工

下塔柱（包括附加墩柱）直接用定型钢模板，分两次浇筑成型，由于下塔柱是实心结构，属于大体积混凝土，混凝土浇筑前预埋了冷却管，通过冷却管降低了混凝土水化热，防止了温差裂缝的发生。

3.2.2 爬模基准段施工

中塔柱起始段先用爬模模板浇筑一段，向上施工开始安装爬靴。剩余部分中塔柱和上塔柱全部采用爬靴进行爬模施工。基准段施工完成后在基准段上进行爬模拼装，拼装过程中可能会遇到配件不匹配，需要重新修整、加工的情况，计划工期应不少于一个月的时间。

3.2.3 爬模工作平台

采用ACS100液压自动爬升模板，分为5层工作平台，采用固定扶梯相连，在同一平面上，平台间连成一条贯穿的通道。5层工作平台，自上而下分别为1号、2号、3号、4号、5号。1号平台用于钢筋存放，2号平台用于钢筋绑扎，3号平台用于模板操作，4号平台为液压操作工作平台，5号平台为拆卸爬锥及表面修补工作平台。爬模工作平台做好安全防护措施，防止人员坠落和高空抛物造成安全事故。

3.2.4 模板安装

爬模通过爬架进行爬升，爬架通过预埋在塔柱砼内的锚固螺栓固定在塔柱上。爬模爬升就位后，开始模板就位。在每个外侧面模板上下缘标记出模板中心点，外侧模安装就位时使模板中心线与塔柱中心线对齐，用导链平移，垂直度采用侧面的调节螺杆和下部的螺旋进行调节。为防止混凝土浇筑时漏浆，在模板接缝处贴一层海绵条，在模板下缘与塔柱接缝处用原子灰封堵。

3.2.5 爬模混凝土浇筑

采用爬模模板浇注中塔柱、上塔柱砼。上塔柱和中塔柱施工共分18个施工段，每段浇注4.5m（第17、18号段除外，17号段高2m，18号段高4m）。拆模后及时喷涂混凝土养生液，防止干缩裂缝的发生。

3.2.6 模板拆除、安装预埋件

混凝土强度符合要求后，将内模支撑杆及对拉螺杆拆除，旋转外模调节支撑杆，使模板与混凝土面脱离，用扭距扳手将外模整体向外移50cm后，将面板表面清理干净，并安装悬挂件，用螺杆固定在锥形套筒上。

3.2.7 导轨爬升

在外侧模板外移50cm，悬挂件安装完成后，开始爬升导轨。拆除导轨与下悬挂件的钢销，将千斤顶上下端连接的两个自锁提升件的转向开关同时转向上位，启动油泵，将导轨提起，每次提升50cm，千斤顶连续工作，自动带着导轨上升，至上端悬挂件后，用钢销将导轨锚固，导轨爬升完成。

3.2.8 爬模顶升

轨道提升并固定在锚固挂件上后，开始爬模顶升。爬模顶升时四面同步提升，同一面的两条轨道行程基本一致，确保爬架平稳上升。爬升时先放开液压杆上端的爬靴的限位锁，顶升液压杆将上爬靴顶升一个行程（约30cm，此时爬模随上滑靴一起提升），上爬靴卡入轨道的卡槽后其限位锁自动回位锁定；液压杆回油收缩带动下爬靴上升一个行程（约30cm），下爬靴卡入轨道的卡槽后其限位锁自动回位锁定；如此重复顶升将爬模顶升至设计高度的4.5m。最后一个顶升行程是将爬模桁架上端的固定卡槽挂在塔柱外侧的固定挂架上。每次顶升后要及时将爬模下端的附墙撑顶紧。

3.3 桥塔水平横撑

由于桥塔向内倾斜，随着施工高度增加，弯矩会逐步增大，在横梁下方两斜腿间设置水平横撑，施加一定的外力以抵消水平力。水平横撑采用双肢H588×300型钢，共两组，两组中心距离约5m，中部设置型钢平联形成整体。型钢两端放置在钢牛腿上。牛腿按塔柱内倾角度设置，采用I20型钢焊接。横撑在腹板位置焊接两个反力架，采用两个200T千斤顶施加水平推力。千斤顶顶到位后横梁前端塞入型钢及钢板垫紧。水平横撑采用整根吊装，起吊设备采用塔吊。利用爬模爬架预埋件及牛腿做成工作平台。水平横撑安装先利用预埋在混凝土内锥形螺母形成牛腿，通过型钢支架形成工作平台，吊装水平横撑。采用2台200t液压千斤顶在水平横撑一端同步施加顶推力，以平衡索塔自重产生的拉应力。施加力的同时应观测水平横撑的挠度、塔柱的变形情况、塔柱根部的受力情况。顶力满足要求后，用楔块将钢管与横撑支座顶紧并固定，然后用连接钢板焊接加固，最后千斤顶回油、卸落。

3.4 劲性骨架施工

设置劲性骨架的目的是为方便施工，便于斜拉索预埋管的安装定位。劲性骨架采用后场分阶段施工，现场吊装，并用型钢连成整体的施工方法。施工每一节段桥塔前先安装劲性骨架。劲性骨架竖向杆件为L10×10角钢，横杆及斜杆采用L5×5角钢，杆件之间互相焊接，组成桁架。

3.5 预埋管的安装定位

预埋管的准确定位是斜拉索顺利安装和张拉的前提。本桥为双索面A形塔独塔混凝土斜拉桥，每侧索面布置16根索导管，总共64根索导管。在施工时根据索塔锚固区锚垫板中心点TP1的空间相对坐标TP1（X1，Y1，Z1）；斜拉索的纵向倾角（即斜拉索的竖直角在顺桥向竖平面上的投影角）和斜拉索水平投影的横向偏角（即斜拉索与顺桥向轴线所成的水平角）等参数设计计算确定每一根索导管的空间位置。

3.6 横梁施工

本桥设三道横梁，下横梁采用水平横撑作为支撑纵梁。经验算，横梁混凝土浇筑完成后，支撑纵梁应力为119MPa，小于允许应力180MPa，最大变形为27mm，小于允许变形30mm，满足要求。利用已浇筑完成的横梁，搭设满堂支架，依次进行中横梁和上横梁的施工。

由于采用了先施工桥塔后施工横梁方面，预留施工缝钢筋的连接和接合面混凝土凿毛是施工质量控制的重点。横梁预埋在塔身中的钢筋采用直螺纹连接方案，由于钢筋接头不可避免的全部在同一个断面上，为保证质量，采用了墩粗直螺纹连接技术，并在设计图纸的基础上增加了5%的钢筋数量。混凝土浇筑前认真检查预埋螺纹的位置、固定情况、顶面與外侧模板的接触情况、采取防止水泥浆进入的措施；仔细检查混凝土接合面的凿毛情况，通过可靠的措施保证了塔身与横梁结合面处的施工质量。

3.7 施工总结

①爬模施工工艺安全可靠，同时能保证桥塔线形和混凝土外观质量，是斜拉桥桥塔施工优先选择的施工工艺。

②本桥爬模现场安装原计划20天，实际时间用了50天，比原计划滞后30天，造成桥塔进度控制的被动。为保证总体工期不变，将塔身横梁同时施工方案变更为先塔身后横梁的施工方案，本项变更，节省了桥塔施工时间约30天。

③劲性骨架对于斜拉桥预埋管的准确定位是必不可少的，设置劲性骨架是安装预埋管的必要措施。

④为了保证横梁支架的稳定性，横梁混凝土分二次浇筑是必要的。

⑤采取措施以防止混凝土内外温差过大造成桥塔混凝土温差裂缝；采取措施以防止拆模后养护不及时造成桥塔干缩裂缝。以上措施对于保证桥塔施工质量是十分必要的。

4 结束语

本桥为城市景观桥梁，施工工期为15个月，工期短，同时外观质量要求严。在本桥的桥塔施工中，施工前通过可靠的风险分析、严谨的验算、完善的方案制定做好开工前的各项准备工作，在施工中注重对工程施工关键工序、关键环节的控制，做到了在保证质量和施工安全的前提下加快施工进度，为以后类似工程的施工管理工作积累了经验。

参考文献：

[1]罗显平，翁方文，郑建新.大跨斜拉桥索塔施工及控制技术研究[J].公路，2017，05.

[2]胡晓东，陈平.甬江铁路斜拉桥索塔塔梁同异步施工方法对比分析[J].铁道标准设计，2016，01.

[3]程伟.大跨径公路斜拉桥索塔施工安全风险分析与控制[J].华东公路，2015，08.