弧线形索塔塔顶合龙施工技术*

陈大淀，杨军宏，刘 健

(中交路桥华东工程有限公司，上海 201210)

1 工程概况

宁波舟山港主通道项目舟岱跨海大桥主通航孔桥为三塔整幅钢箱梁斜拉桥，跨径布置：(78+187+550+550+187+78)m，斜拉桥主墩共计3个索塔(见图1)。索塔采用钻石形塔身，由下塔柱、中塔柱、上塔柱和下横梁组成。中塔与边塔合龙段在横桥向尺寸及高度完全相同，但在纵桥向中塔比边塔要宽出2m。合龙段分上合龙段与下合龙段，下合龙段至上合龙段间为中空，但外侧有70cm厚的装饰板，装饰板底部为圆弧形。

索塔高度180m，节段划分原则如下：标准节段混凝土浇筑高度不超过5.0m,下横梁与相应位置塔柱异步施工；施工分节尽量均匀，并兼顾索塔内箱隔板施工。根据节段划分原则，将中索塔划分为42个节段，中塔分成41节浇筑，包括第0节起步段2.1m(其中0.6m同塔座一起浇筑)。

图1 桥梁总体布置(单位：m)

2 合龙段托架设计

2.1 下合龙段

索塔下合龙段采用托架法进行施工，索塔施工中设置预埋件，焊接支撑牛腿作为托架支撑点，托架平台由2HN600×200主承重梁、2I25a承重梁、[10分配梁组成。合龙段横隔板托架如图2所示。

图2 下合龙段托架

2.2 上合龙段

索塔上合龙段采用托架法进行施工，索塔施工中设置预埋件，焊接支撑牛腿作为托架支撑点(见图3)。

图3 上合龙段托架

3 合龙段施工

3.1 合龙段工艺流程

塔柱施工至31节时，进行预埋件的预埋工作，第31节混凝土浇筑完成之后，进行牛腿、型钢抄垫、主梁及支架的搭设作业，支架检查无误后开始下合龙段施工作业，具体施工流程如下。

1)第1阶段 ①搭设下合龙段及圆弧段支架； ②立模、绑扎钢筋并浇筑下合龙段及圆弧段混凝土。

2)第2阶段 ①通过在下合龙段顶部埋设预埋件，设置支撑，搭设索塔第34节侧模支撑结构；②立模、绑扎钢筋并浇筑34节混凝土。

3)第3阶段 ①通过在索塔第34节埋设爬锥，布置牛腿及承重梁，设置支撑结构搭设索塔第35节侧模支撑结构； ②立模、绑扎钢筋并浇筑索塔第35节混凝土； ③用同样的方法进行索塔第36节施工。

4)第4阶段 ①在索塔第36节顶部埋设爬锥，布置牛腿、型钢抄垫及承重梁，用碗扣式脚手架支撑侧模及上合龙段底部模板； ②立模、绑扎钢筋并浇筑索塔第37节混凝土。

3.2 支架施工

3.2.1下合龙段支架施工

为提高现场施工作业效率，下合龙段支架所用的预埋锚筋及钢板、型钢抄垫及圆弧段装饰板支架均在现场预制加工，在支架搭设时通过塔式起重机安装到设计位置。

1)牛腿 下合龙段支架采用牛腿作为承重结构，单个索塔共14个此类型牛腿，两侧塔肢各7个。牛腿采用9根锚筋作为主要受力构件，锚筋与钢板进行穿孔塞焊，同时在锚筋与钢板接触处进行焊接，焊缝高度不小于10mm。为加强预埋件抗剪能力，在锚筋四周增设4个角钢，为方便焊接角钢内直角朝外(见图4)。

图4 牛腿结构

在进行索塔第31节钢筋绑扎作业时需提前预制好板2、锚筋、角钢并预埋到设计位置，待混凝土浇筑完成、外模板拆除完成后再将板1、板3与板2进行焊接。

2)型钢抄垫及主承重梁 为保证支架结构均匀受力，牛腿上部设型钢抄垫，型钢抄垫为3拼I20，左右塔柱各1道型钢抄垫。主梁为双拼HN600×200，主梁搭设在型钢抄垫上，单个索塔共7道主梁(见图5)。

图5 型钢抄垫及主承重梁结构

为保证抄垫能够整体受力，因此施工时将抄垫与牛腿、主梁接触处进行满焊，尤其注意外侧2根I20焊接质量，防止结构因局部应力过大导致变形。由于抄垫在塔柱外侧倒角处断开，因此用型钢及钢板将抄垫进行连接，保证抄垫的整体性。

3)下合龙段支架 下合龙段支架采用钢管配合型钢的方式，钢管底部搭设在主承重梁上，在钢管顶部放置承重梁及分配梁以支撑下合龙段底部模板及混凝土自重。钢管之间设置型钢连接系以增强支架整体稳定性及强度，钢管与侧模背楞之间采用型钢进行连接以支撑侧模。

钢管采用钢平台平联管加工而成，采用现场拼装的方法搭设下合龙段支架。钢管与上、下承重梁接触处用三角板进行连接并对承重梁进行加劲处理以增强稳定性，型钢与钢管接触处均需满焊。

4)圆弧段装饰板支架 圆弧段装饰板支架采用I20制成，提前在平台或后场将支架预制好，再分片将支架吊装上主梁，支架底部在水平方向焊接钢板以增加支架与主梁接触面积。在竖向支架与主梁连接位置增加加劲板以增强稳定性(见图6)。

图6 圆弧段装饰板支架

两圆弧段装饰板支架之间以及与钢管支架间采用槽钢或工字钢相连接以增强整体稳定性，支架顶部采用工字钢加工成圆弧形状，上铺方木或工字钢分配梁以支撑圆弧段装饰板底部模板。

3.2.2索塔第34节侧模支架施工

在下合龙段施工时，预先在顶部设预埋件，预埋件由耳板、面板、锚筋组成。斜撑一端通过螺栓固定在耳板上，可绕耳板进行旋转，使用时将斜撑另一端与模板背楞进行焊接，起到支撑塔柱侧模的作用，在索塔第34节施工完成后可将斜撑拆卸下来反复使用(见图7)。在塔柱内侧四周相应位置预埋爬锥，布置牛腿以便在索塔第34节施工时托住侧模底部，单个索塔共布置8个牛腿。

图7 索塔第34节侧模支架结构

3.2.3索塔第35，36节侧模支架施工

索塔第35节侧模支撑方式与第34节类似，均采用斜撑配合耳板的方式，此处斜撑可重复使用第33节的斜撑，但耳板需重新加工。

在索塔第34节施工时，就需在设计标高提前预埋爬锥，待混凝土浇筑完成后安装牛腿、搭设主承重梁，在主承重梁上沿顺桥向布置7道分配梁以支撑侧模。单个塔柱共6个牛腿、3个主承重梁及7个分配梁。

索塔第36节侧模与第35节侧模支撑方式完全相同，材料也可重复使用，只需将斜撑及主梁裁断至设计长度并减少两根分配梁即可完成。

3.2.4上合龙段支架施工

上合龙段支架采用牛腿作为主要受力构件，在索塔第36节施工时就预先进行爬锥的预埋工作，待混凝土浇筑完成后进行牛腿、型钢抄垫、主梁、支架的搭设工作。

抄垫采用4拼I25制成，抄垫为通长结构，搭设在牛腿上，抄垫与牛腿、主梁接触处进行满焊，尤其注意外侧2根I25焊接质量，防止结构因局部应力过大导致变形。主梁沿横桥向布置，搭设在抄垫上。采用碗扣式脚手架以方便拆除作业，支架顶部撑住模板背楞，脚手架中心间距60cm，两侧处进行加密间距为30cm，每3层脚手架设置1层剪刀撑，支架底部直接架设在主梁上。

3.2.5支架施工技术要点

1)下合龙段原设计全部采用型钢支架，自重过大，加工困难且安装复杂。现场实际施工过程中进行支架优化，将下合龙段由型钢支架改为钢管支架，两钢管之间采用型钢进行连接，但是圆弧段装饰板支架不变继续使用型钢支架，此优化经过验算承载力满足要求且大大减轻架体自重，便于安装，此项不仅节约材料还节省人力，提高经济效益，加快施工进度，可进行推广使用。

2)下合龙段支架牛腿预埋爬锥时抗拔能力较弱，预埋锚筋抗剪能力较弱。本项目牛腿采用锚筋配合角钢的方式，抗拔力由锚筋承担，抗剪由角钢承担，大大提升牛腿支架的整体承载性能，增加安全性。

3)一般项目每节塔柱侧模均单独搭设支架会造成材料严重浪费的现象。本项目将索塔第34节侧模支架设计成可拆卸的结构形式，计算好上下两节塔柱在横桥向上的长度差，提前设计好主梁、斜撑及耳板的位置以便改制，极大改善材料浪费现象，提高经济效益。

4)上合龙段顶部封闭，仅设有一个人孔，支架拆除施工不便。故采用碗扣式脚手架，人孔可满足脚手架拆除，便于施工，节约人力成本。

3.2.6钢筋、混凝土及模板施工要点

1)合龙段钢筋施工技术要点 ①钢筋绑扎时需特别注意主筋连接质量，连接套筒施拧完毕后钢筋丝头外露不得超过2丝； ②钢筋骨架安装完成后及钢筋绑扎完成后需对骨架空间位置进行测量，确保钢筋位置准确； ③钢筋数量及钢筋间距需满足设计要求，严禁私自更改钢筋间距或减少钢筋数量； ④环向箍筋在断开位置需进行焊接，单面焊接长度≥10d，双面焊接长度≥5d； ⑤由于海上施工环境腐蚀性较大，钢筋绑扎完成后需迅速完成后续工作并进行混凝土浇筑，防止钢筋锈蚀，若由于特殊原因无法在短时间内浇筑混凝土，需在钢筋上涂刷水泥浆防锈蚀； ⑥钢筋在钢锚梁索导管口及预应力深埋筒附近割断后需对钢筋进行补强处理。

2)合龙段模板施工技术要点 ①所有索塔内侧竖向模板均需采用牛腿或分配梁托住，防止模板在混凝土浇筑过程中产生竖向滑移； ②不同模板背楞接触处需用型钢或钢筋焊接在一起，增强模板整体强度及稳定性； ③由于合龙段存在大量倒角，模板安装过程中确保每个倒角模板都被支撑到位； ④模板之前需在面板上涂刷一层脱模剂以方便模板拆除周转使用； ⑤模板在安装完成之后，需检查钢筋保护层厚度是否满足要求并按实际情况对模板或钢筋进行调整。

3)合龙段混凝土施工技术要点 ①下合龙段需将左右幅混凝土同时浇筑； ②混凝土需分层浇筑，每层厚度为50～70cm； ③由于索塔塔柱存在倾角，应先浇筑俯面混凝土，防止因混凝土的侧压力导致脱模； ④索塔合龙段区域存在大量预应力管道，混凝土浇筑时应避免混凝土及振捣棒冲击管道； ⑤索导管口及预应力深埋筒混凝土需振捣充分，否则很容易开裂。

4 结语

本工程索塔施工工期紧张、施工环境恶劣、危险系数较高。在设计期间，已决定部分结构采用预制施工的方法，在施工时由后场加工为半成品运输至现场直接安装以节约现场施工时间，且支撑结构材料大部分能重复利用，减少加工时间及材料用量，缩短施工周期，提高经济效益。支架、钢筋、模板、混凝土施工过程中施工区域全封闭，提高了现场高空作业的安全性。

通过现场主通航孔桥索塔合龙段施工，证明本标段优化后的合龙段施工工艺总体可行，施工过程中支架、钢筋、模板、混凝土施工质量均满足规范要求，施工进度及安全性均满足施工要求，并由现场实际进行支架结构优化，提升安全性，提高经济效益与社会效益，可为此后类似工程索塔合龙段施工提供施工思路，具有较大的参考价值及推广应用前景。