自錨式懸索橋主塔施工工藝和控制措施

陳春娟

(黑龍江省水利四處工程有限責任公司，黑龍江牡丹江 157000)

自錨式懸索橋主塔施工工藝和控制措施

陳春娟

(黑龍江省水利四處工程有限責任公司，黑龍江牡丹江 157000)

以牡丹江市西十一條路自錨式懸索跨江大橋工程為例，對其施工中自錨式懸索橋主塔施工工藝和施工控制措施進行闡述，希望對類似工程施工有所幫助。

主塔施工;塔梁分離;塔柱施工;控制措施

盡管自錨式懸索橋在國外產生發展較早，在國內卻很少建造，相關文獻也很少，使這種橋型在國內的發展遠遠落后于國外。2002年在大連建成了世界上第一座加勁梁采用鋼筋混凝土材料的自錨式懸索橋。此后大連理工大學橋梁研究所又設計了多座鋼筋混凝土自錨式懸索橋，為國內橋梁的建設提供了寶貴的經驗。

1 工程概況

牡丹江市西十一條路自錨式懸索跨江大橋工程南起牡丹江南岸興隆街(K0+100.585)，北至牡丹江北岸海浪路(Kl+839.893)主橋位于牡丹江上，全長1 739.308 m。該橋為牡丹江第一座懸索橋。其中樁號K0+414.939～K1+312.939及K1+377.439～K1+457.439的范圍內為橋梁工程范圍，橋梁總長978 m。主橋采用60m+140m+60m兩塔三跨混凝土自錨式懸索橋橋型方案。主梁采用兩側單箱單室混凝土箱梁，主梁之間用橫梁橋面板連接。工程于2010-09月開工，2012-07竣工。主體工程2011-11完工。

2 施工工藝

自錨式懸索橋主要由主塔(包括基礎)、主纜(也稱大纜)、加勁梁、錨碇(分重力式和隧道式)、吊索(也稱吊桿)、鞍座(主鞍座和散索鞍座)及橋面結構等組成，本文主要介紹主橋塔柱的施工工藝。

2.1 主塔概況

本橋采用塔梁分離體系，主塔穿過(主梁開孔)。塔頂設置橫梁結構，橫梁為預應力混凝土結構。混凝土塔柱自下到上分2個節段，分別為：下塔柱標高226.500～241.500 m;上塔柱標高241.500～276.500 m;下塔柱橫橋向寬度為2.5～3.5 m，縱橋向由塔根處6 m變到4.5 m。下塔柱為空心結構，壁厚0.4 m，在塔根5 m處進行加厚，縱橋向漸變為1.5 m，橫橋向漸變為1.0 m。左右塔柱在與至梁相接處各設置一個牛腿，牛腿上設置主梁支座。上塔柱橫橋向保持2.5 m寬度，縱橋在塔頂主索鞍處漸變至5.1 m。塔頂段為鋼混凝土組合結構，混凝土與鋼結構之間通過剪力釘連接，中間開設3.5 m高的空腔以放置索鞍。該段在塔頂上橫梁預應力張拉完畢且纜吊系統施工完畢后施工。

圖1 塔柱及邊墩構造圖

2.2 施工綜述

塔柱分層澆筑施工，單個塔柱分12個施工節段，分節高度為4.6 m+2×4.5 m+4.38 m+4×4.5 m+2.72 m+2.5 m+1.8 m+3.0 m。塔柱外模板采用機械提升的懸臂爬模，下塔柱內模采用竹膠模板，模板高度4.6 m。上塔柱橫梁采用支架與塔柱同步現澆施工，橫梁外模板采用竹膠板施工。混凝土輸送采用兩臺HBT80C-2118D型高壓混凝土泵，混凝土振搗采用插入式振搗棒振搗。選用一臺獨立固定式150 t·m型塔吊作為塔柱施工的主要起重設備，塔吊布置在主跨側主橋中心線上，距離主塔中心線7.5 m，塔吊基礎采用鋼管樁基礎。每個塔柱橫橋向主梁外側布置一個爬梯，供施工人員使用。

2.3 塔柱施工

2.3.1 塔柱鋼筋工程

2.3.1.1 勁性骨架施工

為滿足塔柱鋼筋定位及測量放線的需要，塔柱施工時設置勁性骨架。為方便安裝，勁性骨架采用后場分榀分節段加工，現場吊裝，并用型鋼連成整體的總體施工方法。

勁性骨架是測量放樣、鋼筋安裝、模板安裝等施工定位的基礎，其精度對塔柱的施工質量和施工進度有很大影響，因此在加工制作時應認真檢查，嚴格控制勁性骨架的空間尺寸，保證其加工精度滿足施工要求。

勁性骨架標準節加工高度根據塔柱施工分節高度確定。為能提高骨架的施工功效，根據塔柱截面的結構形式，每節勁性骨架分成4大標準塊，在后場進行批量生產。

2.3.1.2 鋼筋安裝

施工用的鋼筋表面應潔凈，使用前應將表面油漬、漆皮、鱗銹等清除干凈，鋼筋應平直，無局部彎折。鋼筋在鋼筋棚中嚴格按圖紙尺寸加工成型，并分類堆放，最后由平板車運至施工現場綁扎安裝。

鋼筋安裝應嚴格按設計圖紙施工。主鋼筋連接按施工規范操作。鋼筋的交叉點應用鐵絲梅花形綁扎結實，必要時，亦可用電焊點焊，但不能燒傷主筋。為保證保護層厚度，應在鋼筋上加設水泥墊塊，同時墊塊與鋼筋應扎緊，并錯開布置。

在鋼筋安裝前首先在勁性骨架上安裝鋼筋定位圈，每3 m高設一道。定位圈安裝采用測量精確放樣，以保證鋼筋安裝準確。在安裝模板前，應在內外層鋼筋上布置足夠數量的鋼筋保護層墊塊，以保證鋼筋保護層厚度。

2.3.2 塔柱模板工程

主塔模板采用懸臂模板系統，其主要由爬架(挑架、斜撐、主梁三角架、吊平臺等組成)和模板(面板、背楞骨組成)兩大部分組成。為了提高混凝土結構物外觀質量，模板采用木模板。每個塔柱配置一套模板，模板的安裝利用塔吊或者吊車進行吊裝。

制作和安裝模板時注意事項為：

1)模板嚴格按設計圖紙進行組拼，經檢驗合格后方可使用。模板板面之間應平整，接縫嚴密，不露漿。

2)鋼筋安裝工作應配合進行，妨礙綁扎鋼筋的模板應待鋼筋安裝完畢后安設。

3)模板用拉桿固定。

4)澆筑墩身混凝土的同時，試驗室做好試件并加以養護，待混凝土抗壓強度≥2.5 MPa時，由試驗室通知現場技術人員拆除模板。

5)模板的拆除應遵循先支后拆，后支先拆的順序。

圖2 懸臂模板系統結構圖

圖3 模板安裝示意圖

2.3.3 塔柱混凝土工程

塔柱采用C50混凝土，混凝土用水泥、砂、石料避免采用可能發生堿集料反應的材料。待完成模板安裝并經監理工程師驗收合格后，便可進行混凝土澆筑。在進行混凝土澆筑前，應對混凝土面灑水濕潤，但不能有積水。混凝土采用臥泵分層澆筑，分層厚度為30 cm。采用插入式振搗器振搗，振搗混凝土時需快插慢拔，同時要垂直插入混凝土中，嚴禁用振搗棒拖混凝土布料，振搗棒移動間距不得超過有效振動半徑的1.5倍。布料時，混凝土自由落體高度≤2 m，＞2 m則設置串筒布料。

混凝土澆筑完成后，應在收漿后盡快覆蓋和灑水養護。覆蓋時不得損傷或污染混凝土的表面，灑水的次數以能保持混凝土表面經常處于濕潤狀態為度。

對于大體積混凝土的養護，應根據氣候條件采取控溫措施，并按需要測定澆筑后的混凝土表面和內部溫度，將溫差控制在設計要求的范圍內。混凝土強度達到2.5 MPa前，不得使其承受人員、工具、模板、支架等荷載。

塔柱內外側混凝土養生采用塑料薄膜包裹的方法進行自養。塔柱混凝土的養護時間不得小于規范及設計要求。

2.3.4 主塔預埋件施工

主塔預埋件主要包括2類：一是結構預埋件，另一類是施工預埋件。主塔預埋件數量多，施工要求高，埋設難度大。預埋件埋設質量直接影響到后期結構物施工，預埋件施工由現場技術員專門專項負責，建立預埋件檢查復查制度，并做好記錄，確保數量足夠和位置準確。

為保證塔身的美觀，施工預埋件均采用埋入混凝土壁內2 cm左右，保證一定的缺口深度，預埋件加工時表面鍍鋅，以防銹蝕污染塔柱。施工完成后，在預埋件表面焊接金屬網，再用與塔柱混凝土顏色一致的砂漿進行封堵。凡屬于結構預埋件，均嚴格按設計圖紙要求進行加工防銹和埋設。

3 施工控制措施

自錨式懸索橋主塔混凝土施工控制、主塔混凝土外觀及節段線形控制是主塔施工控制重點。

3.1 主塔混凝土施工控制措施

懸索橋一般主塔較高，塔身大多采用翻模法分段澆筑，在主塔連結板的部位要注意預留鋼筋及模板支撐預埋件。對于索鞍孔道頂部的混凝土要在主纜架設完成后澆筑，以方便索鞍及纜索的施工。主塔的施工控制主要是垂直度監控，每段混凝土施工完畢后，在第二天早晨8：00～9：00間溫度相對穩定時，利用全站儀對塔身垂直度進行監控，以便調整塔身混凝土施工，應避免在溫度變化劇烈時段進行測試，同時隨時觀測混凝土質量，及時對混凝土配比進行調整。混凝土施工控制注意事項為：

1)通過對原材料的質量檢驗與控制、混凝土配合比的確定與控制、混凝土的生產和施工過程各工序的質量檢驗與控制，以及合格性檢驗控制，使混凝土的質量符合規定要求。

2)加強對塔身高性能混凝土的研究，應用設計允許的最小水泥用量，降低水灰比，采用混凝土“雙摻”技術，優化施工配合比。

3)嚴格控制混凝土原材料質量，保證均滿足施工配合比要求，同時加強施工原材料的現場質量管理工作。

4)在進行混凝土拌制過程要保證計量準確，保證施工配合比的準確性。同時要加強骨料含水量的檢測工作，并即時進行拌和用水量的調整。

5)加強現場施工質量管理。銹蝕的鋼筋不得用于工程施工。澆筑混凝土前，應先把模板內的雜物及鋼筋上的污垢清理干凈，對模板、鋼筋、預埋件等進行全面檢查，并灑水濕潤混凝土。混凝土采用臥泵泵送入模，且應水平分層澆筑，每層澆筑厚度≤30 cm。同時應在下層混凝土初凝或能重塑前澆筑完上層混凝土。在澆筑過程中，如混凝土傾落高差超過2 m，應采用設置溜槽或串筒的工藝進行施工，防止出現混凝土離析。

6)混凝土澆筑應連續不間斷進行，如因故必須間斷，其間斷時間應小于已澆混凝土的初凝時間，若大于時，則應按施工縫處理后才能繼續進行澆筑。

7)混凝土振搗采用插入式振動器，振搗應嚴格按規范要求操作，其移動間距不應超過振動器作用半徑的1.5倍，同時振動棒應垂直插入下層混凝土5～10 cm，每一部分須振動到該部分混凝土密實為止，即混凝土停止下沉、不冒氣泡，混凝土表面實現平坦、泛漿為止;振動完畢后振動棒應邊振邊徐徐提出，同時應避免碰撞模板、鋼筋及預埋件。

8)混凝土澆筑完畢后，應在混凝土頂面收漿后盡快予以覆蓋和灑水養護，模板拆除后應對塔柱表面采用混凝土養護劑進行噴膜養護。

9)避免過高或過低的極端溫度進行混凝土澆筑。在夏天施工，需要時可應用冷卻水或集料的方法，降低混凝土入模溫度，或在晚間進行混凝土施工;在冷天，應采用熱水進行混凝土拌制，并做好養生過程的保溫工作。拆除模板后，應防止混凝土表面溫度降低產生冷沖擊。

3.2 主塔混凝土外觀及節段線形控制措施

主塔混凝土外觀線形主要通過先進合理的混凝土配合比、嚴格的振搗養護工藝、高質量模板體系、脫模劑、保證勁性骨架剛度和支架強度和剛度、建立高精度測量控制網和施工先進測量儀器和嚴格管理措施等措施加以保證。結合本橋的構造特點，采取以下控制措施：

1)對塔身混凝土配合比進行優化選擇，整個塔身使用同一廠家水泥、同一料場同材質碎石、同一料場中砂拌和混凝土、同一廠家外摻劑，混凝土攪拌要均勻，防止因外摻劑等分布不均勻而導致的混凝土顏色不一致，確保整個塔身色澤一致。

2)塔身模板以剛度控制設計，其剛度滿足澆筑混凝土及拆模時不變形，塔身外模板均采用大塊鋼模板，以減少模板接縫。相鄰模板之間采用螺栓緊固，螺栓布置間距≤20 cm，確保模板連接平順、無突變。模板接縫用橡膠條密封，防止漏漿。

3)模板使用前用鋼絲刷將表面浮銹清除干凈，并涂抹脫模劑，模板每拆翻一次均要用鋼絲刷將模板表面浮漿清除干凈，涂上脫模劑后周轉使用。

4)塔身施工放樣采用天頂準直儀鉛垂線控制法和全站儀三維坐標法兩種方法相互校核，觀測時實行兩人復核制度，確保塔身放樣準確，防止因測量誤差而導致的塔身線條不平順。

5)塔身混凝土澆筑前，嚴格按照規范要求在鋼筋表面設置混凝土墊塊，墊塊布置間距≤40 cm，防止鋼筋保護層過小而出現露筋。混凝土澆筑時，嚴格按照規范要求進行混凝土布料及振搗，防止混凝土離析、漏振、過振翻砂等現象發生。

6)所有塔身施工預埋件設置時，其表面低于混凝土表面3～5 cm，施工完成后用同標號砂漿封填到與原混凝土面平齊。

7)塔身混凝土拆除模板后，采用防水紙包裹養護，防水紙采用大幅寬紙，用膠帶紙緊密黏合，使整個混凝土表面形成完全的防水覆蓋。

8)除與橫梁銜接部位外，塔身施工不留設垂直施工縫，留設的施工縫保持水平，當混凝土達到一定強度后，人工鑿毛，用壓力風將表面浮漿、雜物吹干凈，并用灑水壺灑水保持施工縫混凝土表面保持濕潤直到澆筑新混凝土。

9)對于每一個施工階段，計算了每個塔肢的階段目標線形。第N個施工階段的階段目標線形，主要包含彈性壓縮和收縮徐變、第N階段的預拱和基礎的壓縮及沉降。為了達到目標線形的要求，在每個施工循環過程中的線形修正，都涵蓋了施工期間所有的結構位移。線形修正包括超長、預拱和模板的預偏補償。主塔還需補償地基沉降影響。基礎沉降值需按基礎沉降監測資料確定。根據施工監測資料分析結果，如有需要，必須在放樣時考慮由于基礎沉降影響的修正。

U44

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1007-7596(2011)06-0051-03

2011-07-18

陳春娟(1972-)，女，黑龍江牡丹江人，工程師。