龍潭過江通道南主塔施工關鍵技術

劉益鋒

（中交第二航務工程局有限公司，湖北 武漢 430014）

基于塔柱施工移動式工廠的建設理念，針對傳統施工設備存在的問題，本文以龍潭過江通道項目為依托，開發了一種具有混凝土自動輔助布料、雙層智能養護、自動拆合模、爬升自動倒換和全封閉作業功能的一體化智能筑塔機，實現精細化、工廠化建造條件，從而提高建造品質、提升施工效率、保證施工安全。

1 工程概況

龍潭過江通道跨江主橋采用主跨1560m 單跨吊鋼箱梁懸索橋+100m 簡支鋼箱梁跨江南長江大堤，按雙向六車道高速公路標準建設，設計時速100 公里/小時。索塔為鋼筋混凝土塔，橫向為門式框架結構，設置有上下兩道橫梁，塔身底高程為+8m，頂高程為+245.5m，塔底設有4.0m 塔座，塔高237.5m。南索塔塔柱順橋方向寬度由塔頂的10m 直線變化至塔底的12m，順橋方向側面斜率為1/237.5。橫橋向由塔頂的7m 直線變化至塔底的9m，外側面斜率為1/37.549，內側面斜率為1/54.913。塔柱采用矩形箱截面，結合大橋塔柱景觀效果與渦振性能改善，將塔柱四角進行倒角截面鈍化，橋塔外側倒圓角R=1.5m，內側切角尺寸為2m×0.5m。

2 總體施工工藝

塔柱豎向分為42 個節段，起步段（1 ～5 節段，共計24m）采用翻模法施工，標準段（6 ～42 節）采用一體化筑塔機施工，根據節段鋼筋重量及塔吊起重情況，1 ～6 節鋼筋則利用勁性骨架在現場進行安裝，7 ～9 節段使用鋼筋網片進行安裝，作為施工過渡段，10 ～42 節塔柱采用鋼筋部品化施工；上下橫梁鋼筋在鋼筋集配中心進行加工，運輸至現場散拼安裝；上、下橫梁與塔柱均采用異步法施工，下橫梁采用落地鋼管支架施工，上橫梁采用牛腿托架支撐進行施工。

3 塔柱施工關鍵技術

3.1 鋼筋施工

塔柱鋼筋施工時采用工廠內鋼筋網片機械化綁扎或焊接成型、鋼筋網片吊裝或網片拼裝成鋼筋部品整體吊裝上塔對接安裝的新工藝，鋼筋節段安裝高度同塔柱施工節段劃分相同，分段為6m 進行安裝。

3.1.1 鋼筋網片制作

先將C 型鋼筋網片平面展開，通過生產線無人布料與自動焊接，加工制造扇形平面鋼筋網片；再利用相關設備及工裝對網片進行彎折。

3.1.2 鋼筋部品安裝

鋼筋網片運輸至前場后，通過履帶吊將網片分片吊入拼裝胎架，在吊裝過程中需注意吊裝順序，由于塔柱截面主筋外圍分布兩層，內側分布一層，為便于部品拼裝，在吊裝鋼筋網片時，先安裝內側網片，待對接成籠后再吊裝外圍兩層鋼筋的內層網片，最后吊裝最外層網片，網片對接完成后穿插拉鉤筋。

主筋對接采用錐形擠壓鎖緊接頭連接，錐套鎖緊接頭的連接件由2 個錐套、多個鎖片和1 個保持架組成，通過安裝鎖片并套入錐套對接上下主筋，再利用特制的液壓鉗和小型超高壓液壓泵站針對錐套式鋼筋接頭進行擠壓作業，擠壓時上下兩個錐套的端面接觸到保持架時即可停止。

3.2 筑塔機施工橋塔

3.2.1 筑塔機設計

（1）總體設計。一體化智能筑塔機具有混凝土自動輔助布料、雙層智能養護、自動拆合模、爬升自動倒換和全封閉作業功能的一體化智能筑塔機，實現精細化、工廠化建造條件，從而提高建造品質、提升施工效率、保證施工安全。

（2）模板及預埋系統。筑塔機模板系統包含內、外模板和對拉體系，主要用于混凝土澆筑。根據模板和鋼筋部品結構形式，預埋件系統設置在圓弧和拐角兩側，單塔肢共布置8 組，每組包含4 套預埋件。

（3）爬升裝置。爬升裝置主要包含：錨靴、安全銷、軌道、平衡梁、斜撐、上爬箱、頂升油缸、調整油缸和下爬箱等，通過上、下爬箱在軌道上交互滑動實現架體和軌道的自動爬升。

（4）內、外體架。外架體是筑塔機操作平臺和外模的主要支撐結構；外架體設置8 層操作平臺，包括全封閉遮護層、鋼筋操作層、模板操作層、混凝土養護層和修飾層。內架體是布料系統和內模的支撐結構，包括布料層、模板操作層、修飾及埋件拆除層、永久爬梯安裝層；頂部安裝一臺布料機，實現自動布料。

3.2.2 筑塔機施工工藝

該橋塔柱底部5 個節段采用支架法施工，其余節段利用筑塔機進行部品化施工。在1 ～5 號節段施工過程中提前埋設好預埋件、安裝筑塔機爬升軌道、拼裝筑塔機；然后進行6 ～48 號節段塔柱施工。塔柱施工主要步驟如下：

（1）澆筑前5 節段混凝土（24m），安裝3#、4#、5#節段錨靴，在3#節段上安裝爬升裝置和第一～五層平臺，在4#節段上安裝外模系統和第六～八層平臺，第三～四層平臺安裝養護系統。

（2）爬升外模系統至5#節段，安裝6#節段勁性骨架，開始綁扎6#節段鋼筋。然后爬升外模系統至6#節段，安裝內體架系統。完善筑塔機附屬結構，安裝6#節段預埋件，合模澆筑混凝土。

（3）安裝7#號節段塔柱部品鋼筋，拆除6#節段內外模板系統并安裝內、外架體錨靴，通過塔吊提升內架體至6#節段，爬升外架體至6#節段，安裝6#節段塔柱養護系統，澆筑7#號節段塔柱混凝土。重復以上步驟，完成剩余節段施工。

（4）養護系統可確保每天24 小時不間斷養護，以確保能保持混凝土表面經常處于濕潤狀態為度，養護時間不少于7d，避免了人為因素導致的養護不及時、不徹底，造成塔柱混凝土開裂。

3.2.3 筑塔機主要創新點

（1）布料和遮護系統。一體式筑塔機在頂面設置布料系統，布料系統設置于內腔支架頂部，采用自動布料機實現全覆蓋布料，有效提高施工效率。為提高雨季和夏季施工效率，在筑塔機頂部內架體與外架體之間采用伸縮式遮護篷布，與外架體圍護系統形成封閉的工廠化作業環境。

（2）智能養護系統。養護系統由封閉圍護幕布系統和熱霧養護系統組成，借用外模系統實現雙層養護。圍護幕布分塊設計，軌道處可拆卸，其他部分通過U型螺栓與架體連接。熱霧養護系統可以自動調節溫濕度，有效養護混凝土表面，底部設置收緊繩和凝露收納器，防止水漬污染已澆混凝土表面，提升高塔建造品質。

4 結語

龍潭過江通道南塔采用鋼筋部品化創新工藝，將變截面塔柱鋼筋結構拆分為鋼筋部品網片加工，通過鋼筋網片柔性生產線，實現鋼筋部品網片工業化生產；并通過現場鋼筋部品拼裝胎架快速整體組裝，提高了塔柱鋼筋部品裝配化、工業化水平，將塔柱上鋼筋連接施工時間縮短為1 d，極大提升了鋼筋加工精度和鋼筋施工效率。同時研發了多功能一體化智能筑塔機專用設備，并在此基礎上進行創新，該設備集混凝土自動輔助布料、雙層智能養護、自動拆合模、爬升自動倒換和全封閉作業功能于一體，提高了施工效率、保障了作業環境安全，降低了鋼筋混凝土橋塔施工勞動力需求量、人工作業強度，實現了塔柱施工的智能化和裝配化。