準格爾黃河特大橋主塔與下橫梁異步施工技術

于得安，姜永生

（中交第二航務工程局有限公司第五工程分公司，武漢430011）

1 工程概況

1.1 概述

準格爾黃河特大橋設計為雙塔雙索面混凝土斜拉橋，主橋跨徑布置為160m+440m+160m，該結構采用空間雙索面、扇形布置、雙邊箱形主梁、塔梁分開的半漂浮式結構。

主塔采用雙柱變截面“A”形塔，空心薄壁結構。8#主塔頂標高1 214.633m，底標高（即承臺頂面）986.033m，主塔總高度為228.6m。中、上塔柱橫橋向內側斜率為1/7.038。8#主塔共設上橫梁1道、中橫梁1道、下橫梁2道。

主塔斷面為空心箱形結構，中上塔柱截面尺寸為8.0m×4.5m，塔柱混凝土厚度順、橫橋向均為1.2m，上塔柱設環向預應力；主塔下橫梁寬度7m，高5m。

1.2 施工背景

該橋橋址位于內蒙古鄂爾多斯市與呼和浩特市交界位置。冬季寒冷，夏季雨多，施工有效時間短。本地區年平均溫度為6℃，日照時長2 836h，全年蒸發量為2 454mm，相對濕度56%；冬季時間為11月～次年3月，積雪最大厚度21～30cm，凍結最大深度1.5m，日平均最低氣溫為-23.3℃。

依據現場實際情況，項目部提出下橫梁與主塔異步施工方案，即主塔施工到下橫梁位置后，繼續施工主塔，待澆筑到指定節段，再施工下橫梁，此施工方案可以節省一定工期。

在建設單位及設計單位的指導下，通過設計單位建模計算并論證后，允許塔梁異步施工方案實施。

2 塔梁異步施工流程及施工要點

2.1 總體施工流程

具體施工流程內容如下所述：

1）主塔采用液壓爬模施工，自第3節開始為標準節段，每節段施工高度4.5m；

2）主塔第9節、第10節段施工時在下橫梁范圍內預埋橫梁連接鋼筋、加強筋及預應力鋼束波紋管；

3）主塔節段施工時同步搭設下橫梁落地鋼管支架、安裝橫梁底模，將底板兩束鋼絞線各張拉750kN作為臨時拉桿；

4）臨時拉桿張拉后塔柱繼續澆筑，施工12～16節段；

5）在主塔12～16節段施工時同步進行下橫梁施工；

6）待下橫梁混凝土強度達到設計要求后進行橫梁預應力束張拉施工，預應力施工原則“由上到下、由內到外、對稱施工”【1】；

7）下橫梁預應力施工完成后，主塔液壓爬模爬升，繼續進行后續節段澆筑。

2.2 施工要點

塔梁異步施工過程中，需注意以下幾點內容：

1）在主塔施工時，同時施工下橫梁落地鋼管支架。

2）主塔施工到下橫梁底板后，先將橫梁底板兩束預應力鋼絞線進行安裝施工作為臨時拉桿，并對臨時拉桿進行張拉。

3）主塔施工到第9節段、第10節段后，繼續施工到主塔第11節段，主塔內預埋下橫梁鋼筋及波紋管，波紋管必須精確定位，保證后續下橫梁預應力精準施工。

4）主塔12～16節段施工時，下橫梁模板、鋼筋、混凝土及預應力同時進行施工。在此情況下，下橫梁施工減少占用主線工期，因此塔梁異步施工可節省一定工期。

3 施工中采取的措施

3.1 新舊混凝土交界面的質量控制

3.1.1 增加鑿毛厚度

在下橫梁與主塔的混凝土連接面，精確放樣下橫梁位置，彈出下橫梁尺寸線，且對橫梁尺寸線采用切割機進行切縫處理，將尺寸線內進行鑿毛處理，鑿至露出粗骨料，保證鑿毛后的下橫梁邊線順直。

3.1.2 對接縫位置進行特殊處理

具體來說，對接縫位置進行特殊處理可分為以下幾點：

1）在混凝土施工前，詳細檢查模板接縫，并加固倒角底模模板，以確保混凝土正常連續澆筑。

2）在倒角混凝土面和模板接縫處添加填充物，避免漏漿。

3）施工過程中加強振搗，適當布設人孔，避免出現振搗死角。

4）混凝土澆筑過程中要安排專人進行模板巡視，如果發生局部漏漿情況，對漏漿部位及時處理并將漿液及時清理。

3.2 預防施工初始裂縫擴展

下橫梁采用32束19-φs15.24mm預應力鋼束設計，預應力鋼束為橫梁與主塔之間的有效約束。在澆筑完混凝土并滿足設計要求后立即張拉下橫梁預應力束。

3.3 異步施工鋼筋接頭處理

下橫梁橫向鋼筋為φ28mm螺紋鋼，施工采用滾扎直螺紋套筒連接。

JGJ 107—2016《鋼筋機械連接技術規程》中對同一斷面接頭數量有相關解釋：當在同一連接區段內必須實施100%鋼筋接頭的連接時，應采用Ⅰ級接頭【2】。

依據以上規范，主塔與橫梁異步施工擬在塔柱內預埋套筒接頭，并保證接頭達到Ⅰ級。

3.4 增加施工縫加強鋼筋

為加強主塔與橫梁結合質量，在主塔施工縫處加設φ20mm連接鋼筋，施工中先將鋼筋彎曲成90°緊貼模板，拆模后鑿毛調直連接鋼筋。

3.5 塔柱設計主動拉桿

依據施工方案，在橫梁預應力張拉前，塔柱已施工至16節段（16節段高度68.4m）。由于主塔呈向外側傾斜，設計單位根據施工方案進行分析，對橫梁施工進行局部調整，在主塔施工到第12節段時，張拉兩束底板束作為塔柱橫向拉桿，兩束鋼束各張拉750kN，共計1 500kN。待下橫梁澆筑完成，按圖紙要求對2束拉桿鋼束進行二次張拉，使張拉應力達到設計要求。張拉具體鋼束詳見圖1。

4 施工控制及效果

4.1 施工質量控制

4.1.1 橫梁鋼筋、預應力施工

圖1 下橫梁臨時拉桿布置圖

主塔第9節段、第10節段施工期間，下橫梁主筋連接套筒要在塔柱里預埋，主筋套筒連接達到Ⅰ級。第9節段、第10節段施工時，預埋套筒一半與鋼筋連接，一半用填充物封堵，套筒固定在主塔鋼筋上與模板貼緊，混凝土澆筑時避免對套筒產生擾動。待下橫梁施工時，清理填充物并將橫梁主筋與套筒進行連接，由于主筋的長度不斷變化，下料存在一定難度，所以主筋最后一個接頭采用單面焊接連接。

主塔第9節段、第10節段澆筑前預埋預應力鋼束波紋管，預應力鋼束波紋管埋設位置必須精準，為以后橫梁預應力施工做好準備。安裝時，必須精確定位，確保后續橫梁預應力順利施工。

4.1.2 臨時拉桿施工

主塔施工超過下橫梁位置，但橫梁未澆筑，主塔形成懸臂工況。為了減少自由端長度，主塔施工時，主塔向外傾斜，橫橋向外側斜率1/28.325，內側斜率1/15.198，張拉2束底板束作為塔柱橫向臨時拉桿，2束鋼束各張拉750kN，共計1 500kN，且將下橫梁支架和主塔相固結，減小塔柱12～16節段施工時產生的彎矩。

4.2 施工安全保障

主塔和下橫梁采用異步施工。主塔施工時，下橫梁同步施工，主塔工作面與下橫梁鋼管支架、鋼筋、模板、混凝土、預應力施工產生了交叉施工。

為避免出現安全隱患，采取對施工操作工人進行安全教育、主塔爬架掛安全網、專職安全員巡視等措施，確保主塔和下橫梁交叉施工安全。

4.3 工期分析

主塔和下橫梁同步施工與異步施工相對比，異步施工可以在主塔施工的同時進行下橫梁施工，2個工作面同時進行施工，可以節約施工工期。依據現場情況，施工起止日期比較見表1。

依據以上分析，與塔梁同步施工方案相比，塔梁異步施工方案節省工期15d。

表1 異步施工和同步施工起止日期對比

5 結語

準格爾黃河特大橋采用塔梁異步施工工藝，在項目準備期，對異步施工的難點以及風險進行了充分的計算和分析，并制定了相應的措施方案，保證主塔施工順利實施。

主塔施工期間，通過精心組織安排，針對相應問題采取相應措施，確保主塔施工質量及安全。塔梁異步施工為項目節省工期15d，減少了項目工期壓力。事實證明，準格爾黃河特大橋塔梁異步施工技術是可行的。