安丘青云大橋主橋橋塔施工關鍵工序分析與控制

魏道凱

摘要：本文對安丘青云大橋主橋橋塔施工的關鍵控制工序進行了分析，介紹了塔身和橫梁方案的選擇依據，斜拉橋索塔施工關鍵控制措施，為以后同類型的橋梁施工積累了經驗和提供了借鑒。

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.

關鍵詞：主橋橋塔；塔身；橫梁；關鍵工序；分析與控制

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

中圖分類號：U443.38 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）31-0127-03

0 引言

斜拉橋由于橋塔造型美觀，作為景觀橋梁，在城市建設中得到了廣泛應用。安丘青云大橋主橋采用斜拉橋，橋塔設計考慮到安字的第一個拼音字母，同時參考青字的漢字結構，采用A字型橋塔設計。橋塔為鋼筋混凝土結構，底面高程為39.886m，塔頂高程127.886m，索塔總高度為88m，橋面以上塔的高度為75.0m。索塔分為上、中、下三部分，下塔柱高10m，中塔柱高38.0m，上塔柱高40.0m。

1 工程概況

索塔順橋向寬6m；上、中塔柱橫橋向寬3.5m，下塔柱由上至下橫橋向寬度由3.5m漸變至6.0m。主梁在橋塔處支撐在下塔柱所設的附加墩柱上，墩柱高9.356m，順橋向寬度3m，橫橋向變寬3.457m-4.054m，墩柱壁厚0.6m。中塔柱直線段斜率為3.732：1，下塔柱外側斜率為2.585：1。

橋塔塔身標準截面挖空尺寸均為3.6m×2.1m，截面為矩形空心截面，橫橋向寬度為3.5m，順橋向寬度為6m。順橋向塔壁厚1.2m，橫橋向塔壁厚0.7m，下塔柱截面挖空尺寸不變，橫橋向壁厚0.7m-1.53m。

橋塔共設三道橫梁，橫梁均位于上塔柱范圍內，分別在橋面以上42.75m、56.25m、66.75m處。橫梁均為箱型截面，高2.5m，寬5.4m，塔底板厚均為0.5m，腹板厚為0.8m。

為滿足結構受力要求，上塔柱、橫梁均為預應力混凝土結構。上塔柱斜拉索錨固區塔壁內配置了U型預應力鋼絞線。上、中、下橫梁均配置8束15-19鋼絞線，預應力錨固均采用深埋錨工藝。

橋塔包括下塔柱（包括附加墩柱）、中塔柱、上塔柱、橫梁，采用C50混凝土。塔柱采用矩形空心截面，橫梁采用箱型截面，橫梁內設置預應力鋼束，上塔柱內設置預埋管錨固斜拉索。

2 方案選擇

2.1 模板方案

高橋塔的模板方案有三種，分別為翻升模板、滑升模板、爬升模板。因本橋設計采用A字形空心塔，采用滑升模板難以控制施工質量，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，具有工藝簡單，施工措施費用低等優點，在40m以下的橋塔施工中應用較為普遍。但翻升模板具有模板拼縫多，混凝土外觀質量控制難度大，高空作業安全風險因素多等缺點。本橋橋面以上塔的高度是75m，為防止模板拼縫錯臺、漏漿，保證混凝土的外觀質量，加強安全防護，降低橋塔高空作業中的安全風險，決定采用爬升模板。爬升模板雖造價高，但工藝成熟，施工安全可控，同時能保證混凝土的外觀質量。

2.2 橫梁的施工時間

本橋設三道橫梁，橫梁的施工時間有橫梁與塔身有同時施工，先施工塔身后施工橫梁兩種方案。橫梁與塔身同時施工具有利于控制工程質量，橋塔整體性好的優點。先施工塔身后施工橫梁具有施工進度快的優點。由于本橋的橫梁采用預應力設計，同時工期緊，綜合考慮，采用了先塔身后橫梁施工方案。該方案比橫梁與塔身同時施工方案縮短了一個月工期。

3 關鍵施工工序控制措施

3.1 爬模加工

本橋橋塔采用A字形設計，在施工時，由于自重的作用橋塔根部會產生拉應力，為防止拉應力超出設計造成混凝土開裂，應盡量減輕模板自重。本橋模板面板采用21mm厚木膠合板面板，背面用H20木工字梁，以減輕自重，增大模板剛度。爬升模板由預埋件、附墻裝置、導軌、模板支架、模板及液壓動力裝置等組成。本橋橋塔施工投入2套ACS100液壓自動爬升模板，該系統能自動爬升并兼做施工平臺，可用于完成鋼筋綁扎、混凝土澆筑、養護等橋塔施工的全部工作。在橋塔施工過程中，全斷面的ACS100爬升架體均同步爬升，帶動大面板木梁模板共同均勻上升。單個油缸通過控制調節器相互協調同步工作。另外，液壓油缸還配備了防止油管破裂的安全裝置。為提高混凝土表面質量，爬模錨固預埋件采用預埋錐型螺母，可隨施工節段連續周轉使用，錐型螺母每次使用后人工反向將其擰出，孔洞及時用同標號砼填筑。爬升導軌采用ZPM100II，長7.8m，液壓油缸額定荷載100kN；額定壓力32MPa，油缸行程300mm；伸出速度約400mm/min。每側爬模主桁架重量5.6T，總重13.5T。

3.2 橋塔爬模施工

3.2.1 下塔柱施工

下塔柱（包括附加墩柱）直接用定型鋼模板，分兩次澆筑成型，由于下塔柱是實心結構，屬于大體積混凝土，混凝土澆筑前預埋了冷卻管，通過冷卻管降低了混凝土水化熱，防止了溫差裂縫的發生。

3.2.2 爬模基準段施工

中塔柱起始段先用爬模模板澆筑一段，向上施工開始安裝爬靴。剩余部分中塔柱和上塔柱全部采用爬靴進行爬模施工。基準段施工完成后在基準段上進行爬模拼裝，拼裝過程中可能會遇到配件不匹配，需要重新修整、加工的情況，計劃工期應不少于一個月的時間。

3.2.3 爬模工作平臺

采用ACS100液壓自動爬升模板，分為5層工作平臺，采用固定扶梯相連，在同一平面上，平臺間連成一條貫穿的通道。5層工作平臺，自上而下分別為1號、2號、3號、4號、5號。1號平臺用于鋼筋存放，2號平臺用于鋼筋綁扎，3號平臺用于模板操作，4號平臺為液壓操作工作平臺，5號平臺為拆卸爬錐及表面修補工作平臺。爬模工作平臺做好安全防護措施，防止人員墜落和高空拋物造成安全事故。

3.2.4 模板安裝

爬模通過爬架進行爬升，爬架通過預埋在塔柱砼內的錨固螺栓固定在塔柱上。爬模爬升就位后，開始模板就位。在每個外側面模板上下緣標記出模板中心點，外側模安裝就位時使模板中心線與塔柱中心線對齊，用導鏈平移，垂直度采用側面的調節螺桿和下部的螺旋進行調節。為防止混凝土澆筑時漏漿，在模板接縫處貼一層海綿條，在模板下緣與塔柱接縫處用原子灰封堵。

3.2.5 爬模混凝土澆筑

采用爬模模板澆注中塔柱、上塔柱砼。上塔柱和中塔柱施工共分18個施工段，每段澆注4.5m（第17、18號段除外，17號段高2m，18號段高4m）。拆模后及時噴涂混凝土養生液，防止干縮裂縫的發生。

3.2.6 模板拆除、安裝預埋件

混凝土強度符合要求后，將內模支撐桿及對拉螺桿拆除，旋轉外模調節支撐桿，使模板與混凝土面脫離，用扭距扳手將外模整體向外移50cm后，將面板表面清理干凈，并安裝懸掛件，用螺桿固定在錐形套筒上。

3.2.7 導軌爬升

在外側模板外移50cm，懸掛件安裝完成后，開始爬升導軌。拆除導軌與下懸掛件的鋼銷，將千斤頂上下端連接的兩個自鎖提升件的轉向開關同時轉向上位，啟動油泵，將導軌提起，每次提升50cm，千斤頂連續工作，自動帶著導軌上升，至上端懸掛件后，用鋼銷將導軌錨固，導軌爬升完成。

3.2.8 爬模頂升

軌道提升并固定在錨固掛件上后，開始爬模頂升。爬模頂升時四面同步提升，同一面的兩條軌道行程基本一致，確保爬架平穩上升。爬升時先放開液壓桿上端的爬靴的限位鎖，頂升液壓桿將上爬靴頂升一個行程（約30cm，此時爬模隨上滑靴一起提升），上爬靴卡入軌道的卡槽后其限位鎖自動回位鎖定；液壓桿回油收縮帶動下爬靴上升一個行程（約30cm），下爬靴卡入軌道的卡槽后其限位鎖自動回位鎖定；如此重復頂升將爬模頂升至設計高度的4.5m。最后一個頂升行程是將爬模桁架上端的固定卡槽掛在塔柱外側的固定掛架上。每次頂升后要及時將爬模下端的附墻撐頂緊。

3.3 橋塔水平橫撐

由于橋塔向內傾斜，隨著施工高度增加，彎矩會逐步增大，在橫梁下方兩斜腿間設置水平橫撐，施加一定的外力以抵消水平力。水平橫撐采用雙肢H588×300型鋼，共兩組，兩組中心距離約5m，中部設置型鋼平聯形成整體。型鋼兩端放置在鋼牛腿上。牛腿按塔柱內傾角度設置，采用I20型鋼焊接。橫撐在腹板位置焊接兩個反力架，采用兩個200T千斤頂施加水平推力。千斤頂頂到位后橫梁前端塞入型鋼及鋼板墊緊。水平橫撐采用整根吊裝，起吊設備采用塔吊。利用爬模爬架預埋件及牛腿做成工作平臺。水平橫撐安裝先利用預埋在混凝土內錐形螺母形成牛腿，通過型鋼支架形成工作平臺，吊裝水平橫撐。采用2臺200t液壓千斤頂在水平橫撐一端同步施加頂推力，以平衡索塔自重產生的拉應力。施加力的同時應觀測水平橫撐的撓度、塔柱的變形情況、塔柱根部的受力情況。頂力滿足要求后，用楔塊將鋼管與橫撐支座頂緊并固定，然后用連接鋼板焊接加固，最后千斤頂回油、卸落。

3.4 勁性骨架施工

設置勁性骨架的目的是為方便施工，便于斜拉索預埋管的安裝定位。勁性骨架采用后場分階段施工，現場吊裝，并用型鋼連成整體的施工方法。施工每一節段橋塔前先安裝勁性骨架。勁性骨架豎向桿件為L10×10角鋼，橫桿及斜桿采用L5×5角鋼，桿件之間互相焊接，組成桁架。

3.5 預埋管的安裝定位

預埋管的準確定位是斜拉索順利安裝和張拉的前提。本橋為雙索面A形塔獨塔混凝土斜拉橋，每側索面布置16根索導管，總共64根索導管。在施工時根據索塔錨固區錨墊板中心點TP1的空間相對坐標TP1（X1，Y1，Z1）；斜拉索的縱向傾角（即斜拉索的豎直角在順橋向豎平面上的投影角）和斜拉索水平投影的橫向偏角（即斜拉索與順橋向軸線所成的水平角）等參數設計計算確定每一根索導管的空間位置。

3.6 橫梁施工

本橋設三道橫梁，下橫梁采用水平橫撐作為支撐縱梁。經驗算，橫梁混凝土澆筑完成后，支撐縱梁應力為119MPa，小于允許應力180MPa，最大變形為27mm，小于允許變形30mm，滿足要求。利用已澆筑完成的橫梁，搭設滿堂支架，依次進行中橫梁和上橫梁的施工。

由于采用了先施工橋塔后施工橫梁方面，預留施工縫鋼筋的連接和接合面混凝土鑿毛是施工質量控制的重點。橫梁預埋在塔身中的鋼筋采用直螺紋連接方案，由于鋼筋接頭不可避免的全部在同一個斷面上，為保證質量，采用了墩粗直螺紋連接技術，并在設計圖紙的基礎上增加了5%的鋼筋數量。混凝土澆筑前認真檢查預埋螺紋的位置、固定情況、頂面與外側模板的接觸情況、采取防止水泥漿進入的措施；仔細檢查混凝土接合面的鑿毛情況，通過可靠的措施保證了塔身與橫梁結合面處的施工質量。

3.7 施工總結

①爬模施工工藝安全可靠，同時能保證橋塔線形和混凝土外觀質量，是斜拉橋橋塔施工優先選擇的施工工藝。

②本橋爬模現場安裝原計劃20天，實際時間用了50天，比原計劃滯后30天，造成橋塔進度控制的被動。為保證總體工期不變，將塔身橫梁同時施工方案變更為先塔身后橫梁的施工方案，本項變更，節省了橋塔施工時間約30天。

③勁性骨架對于斜拉橋預埋管的準確定位是必不可少的，設置勁性骨架是安裝預埋管的必要措施。

④為了保證橫梁支架的穩定性，橫梁混凝土分二次澆筑是必要的。

⑤采取措施以防止混凝土內外溫差過大造成橋塔混凝土溫差裂縫；采取措施以防止拆模后養護不及時造成橋塔干縮裂縫。以上措施對于保證橋塔施工質量是十分必要的。

4 結束語

本橋為城市景觀橋梁，施工工期為15個月，工期短，同時外觀質量要求嚴。在本橋的橋塔施工中，施工前通過可靠的風險分析、嚴謹的驗算、完善的方案制定做好開工前的各項準備工作，在施工中注重對工程施工關鍵工序、關鍵環節的控制，做到了在保證質量和施工安全的前提下加快施工進度，為以后類似工程的施工管理工作積累了經驗。

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