准格尔黄河特大桥主塔与下横梁异步施工技术

于得安，姜永生

（中交第二航务工程局有限公司第五工程分公司，武汉430011）

1 工程概况

1.1 概述

准格尔黄河特大桥设计为双塔双索面混凝土斜拉桥，主桥跨径布置为160m+440m+160m，该结构采用空间双索面、扇形布置、双边箱形主梁、塔梁分开的半漂浮式结构。

主塔采用双柱变截面“A”形塔，空心薄壁结构。8#主塔顶标高1 214.633m，底标高（即承台顶面）986.033m，主塔总高度为228.6m。中、上塔柱横桥向内侧斜率为1/7.038。8#主塔共设上横梁1道、中横梁1道、下横梁2道。

主塔断面为空心箱形结构，中上塔柱截面尺寸为8.0m×4.5m，塔柱混凝土厚度顺、横桥向均为1.2m，上塔柱设环向预应力；主塔下横梁宽度7m，高5m。

1.2 施工背景

该桥桥址位于内蒙古鄂尔多斯市与呼和浩特市交界位置。冬季寒冷，夏季雨多，施工有效时间短。本地区年平均温度为6℃，日照时长2 836h，全年蒸发量为2 454mm，相对湿度56%；冬季时间为11月～次年3月，积雪最大厚度21～30cm，冻结最大深度1.5m，日平均最低气温为-23.3℃。

依据现场实际情况，项目部提出下横梁与主塔异步施工方案，即主塔施工到下横梁位置后，继续施工主塔，待浇筑到指定节段，再施工下横梁，此施工方案可以节省一定工期。

在建设单位及设计单位的指导下，通过设计单位建模计算并论证后，允许塔梁异步施工方案实施。

2 塔梁异步施工流程及施工要点

2.1 总体施工流程

具体施工流程内容如下所述：

1）主塔采用液压爬模施工，自第3节开始为标准节段，每节段施工高度4.5m；

2）主塔第9节、第10节段施工时在下横梁范围内预埋横梁连接钢筋、加强筋及预应力钢束波纹管；

3）主塔节段施工时同步搭设下横梁落地钢管支架、安装横梁底模，将底板两束钢绞线各张拉750kN作为临时拉杆；

4）临时拉杆张拉后塔柱继续浇筑，施工12～16节段；

5）在主塔12～16节段施工时同步进行下横梁施工；

6）待下横梁混凝土强度达到设计要求后进行横梁预应力束张拉施工，预应力施工原则“由上到下、由内到外、对称施工”【1】；

7）下横梁预应力施工完成后，主塔液压爬模爬升，继续进行后续节段浇筑。

2.2 施工要点

塔梁异步施工过程中，需注意以下几点内容：

1）在主塔施工时，同时施工下横梁落地钢管支架。

2）主塔施工到下横梁底板后，先将横梁底板两束预应力钢绞线进行安装施工作为临时拉杆，并对临时拉杆进行张拉。

3）主塔施工到第9节段、第10节段后，继续施工到主塔第11节段，主塔内预埋下横梁钢筋及波纹管，波纹管必须精确定位，保证后续下横梁预应力精准施工。

4）主塔12～16节段施工时，下横梁模板、钢筋、混凝土及预应力同时进行施工。在此情况下，下横梁施工减少占用主线工期，因此塔梁异步施工可节省一定工期。

3 施工中采取的措施

3.1 新旧混凝土交界面的质量控制

3.1.1 增加凿毛厚度

在下横梁与主塔的混凝土连接面，精确放样下横梁位置，弹出下横梁尺寸线，且对横梁尺寸线采用切割机进行切缝处理，将尺寸线内进行凿毛处理，凿至露出粗骨料，保证凿毛后的下横梁边线顺直。

3.1.2 对接缝位置进行特殊处理

具体来说，对接缝位置进行特殊处理可分为以下几点：

1）在混凝土施工前，详细检查模板接缝，并加固倒角底模模板，以确保混凝土正常连续浇筑。

2）在倒角混凝土面和模板接缝处添加填充物，避免漏浆。

3）施工过程中加强振捣，适当布设人孔，避免出现振捣死角。

4）混凝土浇筑过程中要安排专人进行模板巡视，如果发生局部漏浆情况，对漏浆部位及时处理并将浆液及时清理。

3.2 预防施工初始裂缝扩展

下横梁采用32束19-φs15.24mm预应力钢束设计，预应力钢束为横梁与主塔之间的有效约束。在浇筑完混凝土并满足设计要求后立即张拉下横梁预应力束。

3.3 异步施工钢筋接头处理

下横梁横向钢筋为φ28mm螺纹钢，施工采用滚扎直螺纹套筒连接。

JGJ 107—2016《钢筋机械连接技术规程》中对同一断面接头数量有相关解释：当在同一连接区段内必须实施100%钢筋接头的连接时，应采用Ⅰ级接头【2】。

依据以上规范，主塔与横梁异步施工拟在塔柱内预埋套筒接头，并保证接头达到Ⅰ级。

3.4 增加施工缝加强钢筋

为加强主塔与横梁结合质量，在主塔施工缝处加设φ20mm连接钢筋，施工中先将钢筋弯曲成90°紧贴模板，拆模后凿毛调直连接钢筋。

3.5 塔柱设计主动拉杆

依据施工方案，在横梁预应力张拉前，塔柱已施工至16节段（16节段高度68.4m）。由于主塔呈向外侧倾斜，设计单位根据施工方案进行分析，对横梁施工进行局部调整，在主塔施工到第12节段时，张拉两束底板束作为塔柱横向拉杆，两束钢束各张拉750kN，共计1 500kN。待下横梁浇筑完成，按图纸要求对2束拉杆钢束进行二次张拉，使张拉应力达到设计要求。张拉具体钢束详见图1。

4 施工控制及效果

4.1 施工质量控制

4.1.1 横梁钢筋、预应力施工

图1 下横梁临时拉杆布置图

主塔第9节段、第10节段施工期间，下横梁主筋连接套筒要在塔柱里预埋，主筋套筒连接达到Ⅰ级。第9节段、第10节段施工时，预埋套筒一半与钢筋连接，一半用填充物封堵，套筒固定在主塔钢筋上与模板贴紧，混凝土浇筑时避免对套筒产生扰动。待下横梁施工时，清理填充物并将横梁主筋与套筒进行连接，由于主筋的长度不断变化，下料存在一定难度，所以主筋最后一个接头采用单面焊接连接。

主塔第9节段、第10节段浇筑前预埋预应力钢束波纹管，预应力钢束波纹管埋设位置必须精准，为以后横梁预应力施工做好准备。安装时，必须精确定位，确保后续横梁预应力顺利施工。

4.1.2 临时拉杆施工

主塔施工超过下横梁位置，但横梁未浇筑，主塔形成悬臂工况。为了减少自由端长度，主塔施工时，主塔向外倾斜，横桥向外侧斜率1/28.325，内侧斜率1/15.198，张拉2束底板束作为塔柱横向临时拉杆，2束钢束各张拉750kN，共计1 500kN，且将下横梁支架和主塔相固结，减小塔柱12～16节段施工时产生的弯矩。

4.2 施工安全保障

主塔和下横梁采用异步施工。主塔施工时，下横梁同步施工，主塔工作面与下横梁钢管支架、钢筋、模板、混凝土、预应力施工产生了交叉施工。

为避免出现安全隐患，采取对施工操作工人进行安全教育、主塔爬架挂安全网、专职安全员巡视等措施，确保主塔和下横梁交叉施工安全。

4.3 工期分析

主塔和下横梁同步施工与异步施工相对比，异步施工可以在主塔施工的同时进行下横梁施工，2个工作面同时进行施工，可以节约施工工期。依据现场情况，施工起止日期比较见表1。

依据以上分析，与塔梁同步施工方案相比，塔梁异步施工方案节省工期15d。

表1 异步施工和同步施工起止日期对比

5 结语

准格尔黄河特大桥采用塔梁异步施工工艺，在项目准备期，对异步施工的难点以及风险进行了充分的计算和分析，并制定了相应的措施方案，保证主塔施工顺利实施。

主塔施工期间，通过精心组织安排，针对相应问题采取相应措施，确保主塔施工质量及安全。塔梁异步施工为项目节省工期15d，减少了项目工期压力。事实证明，准格尔黄河特大桥塔梁异步施工技术是可行的。