秋浦河矮塔斜拉主橋總體施工技術

江錫龍，朱立山

(1.池州市公路管理局，安徽池州 247000;2.湖南路橋建設集團公司，湖南長沙 410004)

1 工程概況

秋浦河主橋為(80+140+80)m跨徑布置的矮塔斜拉橋，主梁為三跨連續整體式變截面連續箱梁。索塔高23.5 m，為鋼筋混凝土獨柱實心矩形結構，截面尺寸為3 m×4 m。斜拉索為雙索面，每個塔均設有9對斜拉索。梁上錨固點順橋向間距為5 m，橫橋向間距為1.3 m。

主橋共包含 8#、9#、10#、11#四個墩身，其中 9#、10#為主橋主墩。具體見圖1。

圖1 主橋南跨布置圖(單位:cm)

2 樁基施工

主墩每承臺下均有16根直徑2 m的鉆孔灌注樁，其中9號墩樁長 30.2 m，10號墩樁長 42.9 m，采用C30水下混凝土，按端承樁設計。

主墩墩位均位于河床上，樁基上部覆蓋層基本為淤泥質土，下部伸入微風化基巖。由于樁基鉆孔深度大，成樁時間長，為確保在洪水期來臨前完成基礎施工，結合本橋端承樁的設計特點，對于淤泥質土層，采用沖擊鉆快速沖擊成孔，并利用優質泥漿在孔壁形成穩定泥皮，確保樁孔穩定;對于高硬度的微風化巖層，采用回旋鉆機刮刀鉆頭反循環鉆進成孔。同時，為防止孔內沉淀過厚，影響端承樁的受力性能，在鉆孔完成后，利用新鮮泥漿置換孔內的鉆孔泥漿。

樁基施工時，由于水深較淺，在墩位處修建平島作為主要的施工平臺。

3 承臺施工

主墩基礎為矩形承臺，承臺平面尺寸為19.5 m×19.5 m，厚5 m，采用C30混凝土。為有利于施工，承臺施工均安排在枯水季節施工。圍堰分兩次進行澆筑，澆筑高度分別為2 m、3 m。

3.1 主橋9#墩承臺鋼板樁圍堰施工

9#墩緊側鄰枯水期徑流，無法采用明挖基坑。根據現場的實際施工條件，采用鋼板樁圍堰進行施工，為確保承臺的施工質量，圍堰與承臺間保持1.5 m間距，以有利于大面積鋼模板的安裝。圍堰內部共采用兩道內撐，每道內撐均位于每層混凝土頂面。每施工完一層混凝土，在承臺混凝土及鋼板樁圍堰間分層夯實回填沙礫，然后拆除其頂面相應層內撐。承臺混凝土施工完成后，即可拔除鋼板樁(見圖2)。

圖2 鋼板樁圍堰承臺施工示意圖

3.2 主橋10#墩承臺明挖基坑施工

10#墩離枯水期徑流距離較遠，且承臺地勢較高，承臺底標高位于枯水期水位以上。施工時，采用明挖基礎施工?；娱_挖深度為8 m以上。由于墩位處覆蓋層主要為淤泥質土，土體穩定性較差，施工時，采用了緩坡、分級開挖、反壓護腳、局部支擋、坡面防護、集中排水等措施確保了基坑的邊坡穩定，防止基坑垮塌(見圖3)。

3.3 承臺大體積混凝土溫控

承臺施工的關鍵問題就是大體積混凝土溫度控制，為利于大體積混凝土溫度控制:①將承臺分兩次澆筑，每層厚分別為2 m、3 m，此種分層方法也方便墩身鋼筋預埋;②對承臺混凝土配合比進行專門設計及試驗，以配制出泵送性能良好、水化熱低、抗裂性能好的承臺大體積混凝土，在施工時對混凝土配合比進行嚴格控制;③按要求控制混凝土澆筑溫度，布設冷卻水循環降溫。

4 主塔施工

大橋主塔設計為實心矩形截面，主塔底截面尺寸為3 m×4 m，塔高23.5 m，布置在中央分隔帶上。塔柱分節段進行施工，共8節:標準節段高度為3 m，共七節;塔頂段節段高2.5 m。

大橋主塔鋼筋密集，豎、橫、縱向鋼筋間距最小為10 cm，混凝土澆筑振搗難度大;索塔內預埋的斜拉索分絲管索鞍體積、重量大，安裝精度要求高;景觀性要求高。

施工時，考慮到這些因素，采取了一系列技術措施確保了塔柱施工質量、外觀滿足設計要求:

1)為減少塔柱錯臺，采用翻模法進行節段混凝土澆筑施工。

2)考慮到塔柱截面較小，且為實心結構，采用無對拉螺桿大剛度模板施工技術進行混凝土澆筑:模板體系取消常規設置的對拉螺桿，通過在模板外側設置大剛度橫向鋼圍檁，模板轉角處布置斜向拉桿拉桿，形成平面“□”受力體系，以有效抵抗混凝土澆筑時的側向壓力。

同時，通過采用大剛度的I36b型鋼圍檁;調整混凝土初凝時間;合理控制澆筑速度等技術措施降低混凝土側壓力，減少模板的變形。

3)為確?；炷潦┕べ|量，在鋼筋綁扎時，預設布料孔、振搗孔。

4)混凝土塑料膜包裹保濕養生，即可防止混凝土表面微裂紋的產生，又可避免混凝土表面污染，確保外觀色澤美觀。

5)索鞍安裝采用型鋼制作的勁性骨架進行定位，同“初調—精調”方式確保索鞍位置符合設計要求。

5 主橋上構箱梁懸臂施工

主橋混凝土梁段總長300 m，分離式雙箱室結構，全寬34 m。0號塊梁高4.5 m，梁長8 m，為直線段;跨中合龍處梁高2.5 m，梁長2 m;箱梁高度、底板厚度均按二次拋物線變化。梁標準斷面如圖4所示。

圖4 混凝土梁標準斷面圖(單位:cm)

主橋上構箱梁從墩頂0號塊開始施工，主橋共2個“T”，各有14對懸澆段，其中梁段數及梁長從墩頂至跨中依次為:1～5號梁段為5×3.4 m、6～13號梁段為8×5.0 m、14～15號梁段為2×4.0 m、合龍段為2.0 m。0、1號塊擬采用支架現澆施工，2～15號塊采用掛籃懸澆施工。懸臂澆筑最重梁段為6號梁段，重約 463.5 t。

5.1 四柱桁掛籃設計

懸臂澆筑節段采用三角形輕型掛籃進行施工。掛籃主要由以下部分組成:三角形主桁系統，懸吊系統，行走系統，錨固系統，模板系統，單個掛籃重達150 t。掛籃結構系統見圖5。

掛籃主桁采用三角型結構，為型鋼與斜拉板組合結構，單個掛籃采用四片主桁，主桁之間利用平聯聯結成整體;懸吊系統及底籃系統橫梁均采用桁架梁，為解決主桁架、橫梁系統受力不均勻、沉降變形大的問題，設計時采用總變形控制。

圖5 掛籃結構圖(單位:cm)

5.2 掛籃結構驗算

整套掛籃的設計采用了ansys通用有限元程序，按照掛籃實際結構建立1/2空間模型進行整體分析計算。考慮掛籃承受的荷載有懸澆節段箱梁混凝土自重、人行荷載、施工荷載、掛籃荷載、工作平臺荷載等，掛籃最不利荷載按6號梁段463.5 t計算，并考慮5%的超方。

由于箱梁翼板懸臂長，重量大，荷載主要作用于前吊模梁懸臂段，所以前吊模梁懸臂端絕對位移相對較大，最大為33 mm，在澆筑混凝土前，須對外側模前端進行預抬高處理，以滿足施工要求。掛籃各構件總體位移及其變形模擬如圖8所示，其中底?？v梁相對前下橫梁的相對最大位移為8 mm，滿足要求(見圖6)。

圖6 掛籃整體變形圖

5.3 掛籃的施工

掛籃拼裝和預壓:

拼裝掛籃時，利用墩側1臺120 t·m塔吊將主桁架及平聯各構件吊裝至橋面進行拼裝，由于前吊橫梁重量大，無法一次吊裝就位，因而采取分段吊裝至支點位置，高空拼焊;底籃系統、外側模及其行走梁則利用0號節段現澆支架作為掛籃拼裝平臺，利用掛籃的懸吊系統整體起吊就位。

預壓荷載選用大型沙包，總加載量按最大節段箱梁重量463.5 t的1.05倍實施，荷載在掛籃上按混凝土澆筑施工時的實際受載模擬布置。同時，為減少堆載高度，部分沙包堆載采用鋼筋代替。

荷載分4級進行加、卸載。在主桁架及底模板各設4個測點，外側模前端外側角點各設1個測點。加載前和每級加、卸載時對掛籃各測點進行觀測并記錄，以形成荷載—撓度曲線圖，為梁段的立模標高提供依據。

5.4 掛籃的移動和懸臂澆筑

由于掛籃橫向寬度大，主桁架片數多，為確保各主桁架能同步前移，掛籃行走系統采用可調同步前移液壓頂推系統。該系統由油泵、大行程液壓桿等組成。液壓桿頂升端連接于主桁架前支點，后點支撐于掛籃縱移軌道上。液壓桿相互之間通過三通管、分支油管采用并聯方式與油泵連接，以實現各液壓桿同步頂升，確保掛籃各主桁架能同步整體前移;同時，通過各分支油管油閥的開、關實現單、多臺液壓桿的靈活頂升，確?？蓪崿F掛籃上下游端相對平面位置的調整。

箱梁混凝土總體按懸臂端向根部的方向進行澆筑。澆筑時，先施工箱梁底板混凝土，再澆注腹板、橫隔板混凝土，最后澆注頂板混凝土。豎向采用30 cm厚度進行分層澆筑。

由于箱梁橫向寬度大，荷載分布不均勻，混凝土澆筑在橫橋向上應進行對稱澆筑，澆筑時兩側腹板混凝土高差不得大于1 m。

6 斜拉索施工

6.1 斜拉索體系

秋浦河矮塔斜拉主橋采用鋼絞線斜拉索體系，體系由可換索式OVM250AT－43/55群錨錨具+多層防護的環氧樹脂斜拉索組成。見圖7。

圖7 斜拉索體系組成

6.2 斜拉索體系選型

斜拉索為橋梁易損構件，為提高其耐久抗腐蝕性及后期易維護性，施工時，對大橋的斜拉索體系進行了選型。通過對比，最終選擇了可換索式OVM250AT－43/55群錨錨具+多層防護的環氧樹脂斜拉索組成的斜拉索體系，該體系具有以下特點:

1)采用環氧鋼絞線斜拉索體提高斜拉索耐久抗腐蝕性。

2)采用可換索式OVM250AT－43/55群錨體系提高斜拉索后期易維護性。

6.3 斜拉索安裝

根據池州秋浦河特大橋斜拉主橋斜拉索單根鋼絞線間相互無粘結的特性，安裝時，采用單根掛索、單根張拉的施工方法。即通過斜拉索組成的鋼絞線的單根掛索實現整束斜拉索的掛索完成;通過斜拉索組成的鋼絞線單根張拉實現整束斜拉索的張拉到位。

6.3.1 斜拉索掛索

單根穿索前，按設計要求，在鋼絞線的穿索路線上安裝好PE套管、錨杯、護套等其它附屬構件，同時，在其內部采用張緊的臨時鋼絞線對PE套管進行空間定型。然后，由梁面一端的PE套管底口穿入，經過塔柱索鞍，由塔柱另一端梁面的PE套管底口穿穿出。再將鋼絞線兩端穿入梁索導管并伸出索道管的錨墊板、錨杯并留有足夠工作長度。

由于大橋塔柱較矮，整個施工過程均采用人工穿索，塔端搭設腳手架平臺作為施工平臺。

6.3.2 斜拉索張拉

斜拉索多根鋼絞線分先后依次進行單根張拉，每一根張拉的鋼絞線會使梁端上抬，致使前面張拉的鋼絞線縮短，產生應力損失。鋼絞線張拉順序越靠前的，損失越大。

因此，斜拉索鋼絞線單根張拉時，為防止索力不均勻，各鋼絞線根根據張拉順序不不同而張拉控制力不同:首根張拉的鋼絞線張拉控制應力相對于設計控制應力放大，然后，逐根遞減，直至到最后一根張拉的鋼絞線應力等于設計控制張拉應力。

首根張拉的鋼絞線的張拉控制應力=設計控制張拉應力+斜拉索全部張拉完成后的梁端上抬量導致的單根鋼絞線應力損失值。同時，該張拉控制應力應在施工過程中根據實際情況進行修正。

每根斜拉索張拉控制應力的理論遞減值=斜拉索全部張拉完成后的梁端上抬量導致的單根鋼絞線應力損失值÷斜拉索根數。實際施工過程中，由于多種因數的影響，每根斜拉索的理論遞減值不一定等于實際遞減值，理論遞減量在實際施工中僅具有參考價值。

施工時，通過在首根張拉的鋼絞線下設置壓力傳感器，實際測定每根斜拉索張拉后的首根鋼絞線應力損失值，作為下一根斜拉索張拉的張拉控制應力實際遞減值。

于是，張拉過程中各鋼絞線的控制應力=前一絞線張拉力－前兩根絞線放張后傳感器讀數的差值。

通過該方法，進行秋浦河大橋斜拉索的張拉，經測定，斜拉索鋼絞線的應力偏差值均在設計及規范允許的范圍內。

7 結語

矮塔斜拉橋結合了連續梁橋和斜拉橋的剛性、柔性美，具備優雅的美學景觀效果和可觀的經濟效益，且其應用的跨徑布置靈活，施工簡便，在國內具有越來越大的發展潛力。秋浦河矮塔斜拉橋的成功建設也將為同類型橋梁的建設提供寶貴的借鑒經驗。

［1］JTJ 041－2000，公路橋涵施工技術規范［S］.

［2］李繼東.超寬橋面矮塔斜拉橋設計及施工概況［J］.鐵道建筑，2006(8).

［3］楊文淵，徐 犇.橋梁施工工程師手冊(第二版)［M］.北京:人民交通出版社，2003.

［4］王俊義.國內第一座部分斜拉橋—漳州戰備大橋設計［J］.華東公路，2003(1):13－15.

［5］喬 燕，孫傳智.振動頻率法測試斜拉橋拉索索力的應用研究［J］.公路工程，2009，34(1):128 －131.

［6］劉英富，周可夫.PC斜拉橋參數敏感性分析研究［J］.公路工程，2009，34(5):109 －111.

［7］鄧 敏.獨塔斜拉橋結構動力特性分析與沖擊系數測試［J］.公路工程，2010，35(2):53 －56.

［8］郭翠翠，王 波，張華兵.斜拉橋索－塔－梁耦合參數振動［J］.公路工程，2010，35(3):52 －57.

［9］蒯行成，王雅妮，劉偉綱，等.三角形掛籃結構設計計算［J］.公路工程，2011，36(1):41 －44.