南京長江第五大橋南邊塔施工技術分析

張毅君

（中交二公局第二工程有限公司）

1 工程概況

南京長江第五大橋為縱向鉆石型索塔中央雙索面三塔組合梁斜拉橋，橋跨布置為80+218+2×600+218+80=1796m。索塔采用縱向鉆石型鋼-混凝土組合索塔。邊塔高167.70m，共有36 個節段；下塔柱高31.5m（不包括塔座部分），中塔柱高81.90m，上塔柱高54.30m。

2 施工難點

索塔施工有以下難點：

⑴索塔BT1 節段定位困難。BT1 段鋼結構定位鋼框架精確固定是施工完成后的索塔滿足各項誤差要求的基礎。

⑵索塔大體積混凝土控裂難度大。索塔屬大體積混凝土，設計要求大體積混凝土內表溫差不大于25℃，內部最高溫度不大于65℃。

⑶索塔采用鋼殼-混凝土組合結構，鋼殼連同鋼筋分節段整體吊裝，吊重大，對吊裝設備性能要求高。

3 鋼殼節段安裝

3.1 BT1 節段安裝

BT1 鋼殼采用在承臺內預埋鋼定位框架，鋼殼節段吊裝至定位鋼框架底座，調整至設計精度后，先栓接再焊接。BT1 節段鋼殼豎向鋼筋在承臺內預埋1.5m 深，提前通過在承臺內設置的定位支架對預埋鋼筋進行精確定位，鋼殼安裝就位后對豎向主筋接頭采用機械連接。

根據BT1 節段鋼殼施工工藝，施工的關鍵控制環節為定位鋼框架的精確安裝和預埋鋼筋的精確預埋。鋼殼定位鋼框架和預埋鋼筋定位支架同時施工，以定位鋼框架為主，在兩者局部出現沖突的情況下，對預埋鋼筋定位支架進行局部改制，保證定位鋼框架定位精度和預埋鋼筋安裝精度。

3.1.1 定位鋼框架施工

施工承臺第3 層混凝土前，在索塔定位鋼框架對應位置施工8 根60×120㎝的混凝土支撐柱，4 根60×60cm 的混凝土調節柱，其上設置固定定位鋼框架的鋼制頂板。索塔定位鋼框架開直徑60mm 的鋼筋孔，以供承臺面層鋼筋穿過。采用80t 履帶吊吊裝索塔定位鋼框架并按精度要求調整到位，焊接固定于混凝土支撐柱頂。綁扎承臺頂層鋼筋，設置鋼筋定位系統，綁扎索塔伸入承臺的鋼筋，完成承臺混凝土澆筑。

3.1.2 索塔鋼筋預埋施工

索塔豎向鋼筋埋入承臺1.5m，在承臺第3 層混凝土施工前，進行索塔豎向鋼筋的預埋施工。

承臺最后一層2.5m 厚混凝土澆筑前，需完成BT1節段有關的所有預埋鋼筋的預埋工作，預埋鋼筋主要包括鋼殼內豎向主筋、塔座預埋鋼筋、塔座PBL 鋼筋等。

索塔BT1 節段在承臺內預埋鋼筋在標高+4.35m、4.85m 處（總長2.35m，分別伸入承臺1.5m、2m 深，分別伸出承臺0.3m、0.8m 高）設置接頭，接頭采用擠壓套筒連接。

⑴定位支架安裝

為確保索塔豎向鋼筋預埋精度滿足連接要求，在承臺第3 層混凝土內設置索塔鋼筋鋼定位架，鋼定位架立柱采用I12.6 型鋼，平聯采用∠75 角鋼、∠63 角鋼，[10槽鋼及δ12mm 鋼板帶定位鋼筋，在δ12mm 鋼板帶和[10 槽鋼上按預埋鋼筋間距開孔，開孔直徑統一比鋼筋外徑大4mm。

在澆筑承臺第2 層混凝土前，在其頂面定位支架立柱設計位置預埋鋼板，混凝土澆筑完成后，在預埋鋼板上焊接定位支架立柱，進行定位支架的安裝。

⑵預埋鋼筋安裝

定位支架鋼板帶和槽鋼共設置2 層，標高分別在+3.92m，+2.75m，預埋鋼筋安放到位后，焊接固定在定位架上。

為保證鋼殼內豎向主筋與承臺內預埋鋼筋接頭連接質量，采用錐套鎖緊鋼筋機械接頭連接。連接允許豎向偏差0～20mm，軸線偏差0～5mm。

錐套鎖緊鋼筋機械連接技術適用于鋼筋已經定位的連接，接頭性能達到HRB500MPa Ⅰ級接頭的性能；連接質量可靠，現場連接質量通過外觀目測即可檢測、判定；連接高效、快捷、方便。

3.1.3 BT1 節段安裝

BT1 節段起吊重量約136.3t，采用500t 浮吊吊裝BT1 段鋼結構至定位鋼框架的定位座上方，將BT1 節段緩慢落放到定位鋼框架上。測量BT1 節段的平面位置和高程，根據測量結果，滿足設計要求后將BT1 節段與定位鋼框架采用沖釘連接就位后，與定位座焊接固定。

將鋼殼節段內的豎向鋼筋與預埋鋼筋機械連接，按設計要求綁扎塔座鋼筋，即可進行塔座混凝土和索塔節段內混凝土的澆筑施工。

為使待安裝節段能夠較容易地與已安裝節段定位、對接，在已安裝節段與待安裝節段間安裝匹配件，匹配裝置在鋼殼加工工廠內預拼時安裝到位，現場塔柱節段間完成連裝后解除匹配裝置。現場精確調位時，優先保證下塔柱P3 測點、中、上塔柱P1 測點偏差在設計允許范圍內。鋼殼接觸調節，嚴格按匹配件為基準調節。

3.1.4 BT1 節段吊裝精確定位技術措施

T1 節段鋼殼吊裝前應對鋼殼定位架進行復測，其空間位置及平面位置如無變化，可吊裝T1 并與定位架匹配臨時固定，否則應根據測量數據確定調整量并對鋼殼定位架頂面實施調整后方可進行T1 節段吊裝并臨時固定，對臨時固定的T1 節段縱基線和上口橫基線及設于匹配件上的測點進行測量，以確定T1 空間位置和姿態是否滿足設計精度要求，滿足則可將T1 永久固定于定位架上，否則應根據測量數據對T1 段進行調整直到達到設計要求。

采用浮吊吊裝BT1 節段距離定位架約1～2㎝時采用手拉葫蘆進行初定位，就位后采用200t 三向千斤頂進行精確調位。

3.2 BT2～BT36 節段安裝

3.2.1 節段吊裝

根據索塔塔柱分節高度及每個節段的重量，下塔柱BT2～BT5 鋼殼采用500t 浮吊吊裝，中上塔柱鋼殼采用ZSC2000B（2400t·m）塔吊吊裝。

塔柱節段起吊前，嚴格按流程對吊具各部件的連接情況、節段上的臨時吊點、鋼筋及鋼殼內的雜物等進行全面詳細的安全檢查。

3.2.2 節段起吊吊耳結構

每節索塔節段上端設置4 套起吊臨時吊點，下塔柱及中塔柱起吊吊耳與臨時連接匹配件配合使用，通過高強螺栓栓于匹配件上，上塔柱起吊吊耳直接栓于塔柱長邊的外側壁上。

3.2.3 節段匹配定位

為使待安裝節段能夠較容易地與已安裝節段定位、對接，在已安裝節段與待安裝節段間安裝匹配件，匹配裝置在鋼殼加工工廠內預拼時安裝到位，現場塔柱節段間完成連裝后解除匹配裝置。現場精確調位時，優先保證下塔柱P3 測點、中、上塔柱P1 測點偏差在設計允許范圍內。

安裝節段的位置精度通過松緊匹配件的螺栓來進行精確調整。

3.2.4 塔柱水平支撐

在下塔柱BT6 節段上設置順橋向調節用鋼絞線拉桿，采用千斤頂進行張拉調節。在安裝BT7、BT8 節段前根據要求調整順橋向兩塔肢的間距，以滿足索塔鋼結構匹配架設及結構受力要求。

在安裝下橫梁前，適度調整鋼絞線拉桿，使兩塔肢的間距滿足下橫梁的架設安裝。下橫梁預應力張拉完成后，即可拆除BT6 節段上的鋼絞線拉桿。

在中塔柱施工過程中，分別在BT12、BT22 節段安裝順橋向主動橫撐，用以調節兩塔肢順橋向的間距。水平橫撐采用Φ630×8mm 鋼管，橫撐預頂采用千斤頂進行頂推。在中、上塔柱合并段BT25 吊裝前，按BT25 與BT24 的匹配數據，調節BT22 上橫撐的主動橫撐，以滿足兩者間的匹配。BT25 節段混凝土澆筑后，即可拆除中塔柱的主動橫撐。

3.3 下塔柱施工支架設計

下塔柱施工塔柱四周搭設鋼管支架作為施工作業平臺，鋼管支架采用10 根直徑為80cm 鋼管，鋼管采用標準節制作，現場進行螺栓連接，隨著塔柱節段的增加，逐節增加支架高度。鋼管之間平聯采用HN400×200 型鋼，并作為操作平臺的承重梁。雙肢塔柱之間采用兩根通長的鋼管作為平臺的承重梁，鋼管兩端分別固定在支架平聯上。

支架搭設完成后，在平聯內側，沿著塔周方向焊接I12.6 牛腿，間距為0.75m，作為平臺的次梁，牛腿頂部鋪設鋼板網，作為鋼殼塔焊接、混凝土澆筑等的施工平臺，平臺周圍焊接護欄，確保施工人員安全。

4 塔內鋼筋施工方案

索塔豎向鋼筋有Φ36、Φ32、Φ28 三種規格，穿入豎向加勁肋的橫向鋼筋規格為Φ20，拉筋規格為φ18，其余鋼筋規格為Φ22。

豎向鋼筋接頭采用機械連接，其中首節段BT1 鋼殼內豎向鋼筋與承臺內預埋鋼筋采用錐套鎖緊鋼筋機械接頭；其余節段鋼殼內豎向鋼筋采用直螺紋套筒機械接頭，受操作空間限制，現場采用管鉗擰緊。所有鋼筋接頭等級為Ⅰ級，符合《鋼筋機械連接技術規范（JGJ 107-2016）》的規定，套筒質量符合《鋼筋機械連接用套筒（JGT 163-2013）》的規定。

水平鋼筋和豎向鋼筋在加工廠內綁扎，隨鋼殼一同吊裝，考慮到橋位處殼體節段對接施焊工作空間的要求，每個節段上端50㎝內的拉筋，待節段間對接工作完成后，再實施安裝綁扎。

⑴采用螺紋接頭鋼筋，在完成最后一道工廠匹配連接后，做好螺紋施擰到位的醒目標記，以便在工地連接時校驗。工廠制造時，螺紋套筒施擰于各節段鋼殼下口端的鋼筋頭上。

⑵T1 段鋼殼內穿過水平加勁肋的豎向主筋與T1上口平齊，兩者間的高度誤差不大于5mm，且鋼筋不得高出鋼殼上口。T1 與T2 精確匹配完成后，所有穿過鋼殼水平加勁肋的豎向主筋通過與主筋垂直的小直徑短筋定位于T1 頂口水平加勁肋上，小直徑短筋設置于主筋內側不影響水平加勁肋開孔的位置；豎向主筋下端綁扎于水平加勁肋上，綁扎層數為兩道。

⑶索塔鋼殼定位后，采用管鉗連接豎向鋼筋。

塔柱鋼殼壁厚為1.2～1.4m ，鋼殼內腔操作空間狹小，以及拉筋布置在水平角鋼撐位置，因拉筋彎鉤、豎向主筋、豎向加勁肋的共同影響，拉筋安裝較困難。因此，鋼筋安裝時應注意：

①豎向主筋下料驗收合格后，及時安裝塑料保護帽，并在上下兩塔柱節段豎向主筋連接時拆除，以防止豎向主筋螺紋在鋼筋安裝、鋼殼運輸、起吊時絲牙破壞。

②塔柱鋼殼內的鋼筋盡量在鋼殼板單元組拼時安裝到位，以減少現場鋼筋安裝的數量。

③塔柱鋼殼為異型截面，且高度方向尺寸也為漸變，需對各個部位的拉筋精確下料并歸類編號、存放、安裝。

5 混凝土施工

為了方便下一節段塔柱鋼殼安裝時豎向鋼筋連接、鋼殼節段的施焊，每個節段鋼殼頂口50cm 高混凝土與下一節段混凝土一起澆筑。混凝土施工工藝主要采用足尺模型總結內容結合鋼殼施工的特點進行優化，具體內容如下：

⑴混凝土澆筑工藝

混凝土采用塔吊吊裝料斗的方式進行澆筑。

⑵振搗人員、設備的配備及布置方案

混凝土澆筑施工擬配備8 名工人，4 臺D50 和2 臺D30 振搗棒，下塔柱單個塔肢布置15 個布料點，中塔柱單個塔肢布置8 個布料點，上塔柱布置10 個布料點。

⑶混凝土澆筑工藝

①塔柱混凝土采取分層澆筑、對稱分層布料、分層振搗施工方法。每層布料厚度為30cm，并且應布料均勻，嚴禁采用振動棒驅趕混凝土。

②澆筑時振搗人員下到鋼殼體內對混凝土進行逐層振搗，每層振搗時充分利用水平加勁肋上的振搗孔，以保證混凝土在鋼結構空間內充分密實的填充。振搗棒移動間距不大于其作用半徑的1.5 倍（一般為30～50cm）。振搗上一層時應插入下層10cm 左右，以使兩層混凝土結合牢固。每次振搗的時間應為20～30 秒左右，并使混凝土不再顯著下沉、不出現氣泡、開始泛漿時為準。

為防止混凝土下落產生離析，混凝土的自由下落高度不得超過2m，超過2m 時采用串筒進行布料。

③澆筑混凝土時應加強觀察節段鋼結構、鋼筋、預留孔洞和預埋件等有無移動、變形或堵塞情況，發現問題應立即處理，并應在混凝土初凝前修整完好。

④鋼殼水平加勁肋板和豎向加勁肋板之間的空間容易形成密閉空間，混凝土澆筑時特別注意該處混凝土的振搗，保證混凝土與鋼殼連接緊密無空洞，確保鋼殼混凝土的澆筑質量。

⑤為減少混凝土冷縮對結構造成的損傷，根據環境條件對混凝土拌合用水、骨料和膠凝材料進行降溫處理，以滿足水泥水化熱過程中任何時間點混凝土內部溫度不大于65℃。同時對已澆筑完成的混凝土塔柱采取保溫措施，使混凝土內外溫差不大于25℃。

6 結語

在南京長江第五大橋南索塔施工過程中，綜合運用了多種手段和方法，對工程技術難題進行全面研究，取得了一系列創新研究成果，這些研究成果為同類工程提供了成套技術參考和借鑒，將進一步提升我國同類型橋梁建設水平。