姚东大桥主塔施工关键技术探讨

蒙 幸

1 工程概况

本项目工程位于浙江省余姚市,起于古路头—郭姆段公路终点(起点桩号为K9+533.4),终于本路线与寺慈线交叉处(终点桩号为K12+200),路线全长2.667 km。其中主桥桥梁工程位于桩号K11+620处,为双塔双索面斜拉桥,跨径组合为68 m+140 m+68 m,主跨跨越余姚江通航深水区域,边跨跨越两岸大堤,通航净空7 m。

主塔的基本断面形式为四柱式,每个墩顶设前后两个塔柱,柱直径为2.2 m,纵桥向柱间距为5 m,横桥向柱间距为28.5 m,其中主跨侧柱高35.6 m,边跨侧柱高33.6 m,顺桥向双柱之间由5道系梁相连。主塔与主梁连接处采用固结。主塔每个塔柱内各配置4根19股的钢绞线预应力索,将主塔与主梁锚固在一起。

每个主塔布10对空间索,斜拉索采用 PES7-85,109,139,163,199共5种规格,采用配套PESM7系列张拉端锚具,张拉端设在塔柱上。

主塔总体施工流程为:搭设塔柱四周脚手架、绑扎塔柱钢筋至5号横梁下→浇筑5号横梁下塔柱→绑扎5号横梁钢筋→浇筑5号横梁→脚手架接高、绑扎塔柱钢筋至4号横梁下→浇筑4号横梁下塔柱→绑扎4号横梁钢筋→浇筑4号横梁→循环施工直至浇筑完成1号横梁→养护、张拉纵向预应力索→浇筑塔冠混凝土。

2 斜拉桥主塔施工基本技术要求

1)主塔施工测量。主塔测量时间应选择每天傍晚或清晨日照之前的时段内,以减少日照对主塔造成的变形影响。此外,随着主塔高度不断地升高,也应选择在风力较小的时间进行测量,主塔测量一般采用天顶法或三维坐标法。

2)塔柱施工。下塔柱一般高度在30 m左右,采取支架法施工。中塔柱一般采用爬模法施工。上塔柱若为铅直结构,可采用爬模法施工或支架法施工。由于下塔柱为向外倾斜,中塔柱为向内倾斜,为保证施工过程中塔柱的稳定,控制变形和最大限度消除施工带给结构的初应力,要求在施工过程中下塔柱设置拉杆,中塔柱设置撑杆,并施加预拉、顶力。在塔柱内设有劲性骨架,骨架从下到上贯穿全塔高。劲性骨架在现场加工,精确定位安装后,供支模、绑筋和索道管定位用。劲性骨架在倾斜塔柱施工中作用非常大,现场可结合施工工艺自行设计。

3)主塔混凝土施工。主塔高度一般在100 m左右(从桥面算起),应采用泵送混凝土施工工艺的大流动混凝土。为了改善混凝土可泵性能并达到符合要求的弹性模量和较小的混凝土收缩、徐变性能,应采取高集料、低水灰比、低水泥用量、适量超细矿粉和泵送外加剂,以便满足缓凝、早强、高强的混凝土泵送要求。

3 大桥主塔施工关键技术探讨

3.1 施工方法

主墩塔柱采用四柱式,柱直径为2.2 m,横桥向中距与索面距一致为 28.5 m,顺桥向中距5 m,顺桥向双柱间共设置5道横梁,桥面以上塔柱高度为35.6 m,两主塔均采用塔、梁固结体系。每个塔柱混凝土方量为304.4 m3,全桥四个塔柱混凝土方量共1 217.6 m3。

根据塔柱结构形式结合以往施工经验,塔柱施工决定采用分段浇筑的施工方法,整个塔柱分11次浇筑,每次塔柱柱子浇筑至横梁底,横梁单独浇筑一次。塔吊配合脚手架、钢筋、模板、劲性骨架、预埋索管及混凝土的施工。

主塔混凝土采用C50商品混凝土,应用低水化热水泥,其水泥、骨料、砂、外加剂及其他成分均来自同一厂家、同一品牌或同一料场材料,以求质量均衡、稳定、外观色调一致。浇筑时根据每次浇筑方量决定,方量大于30 m3的考虑泵送,采用一台泵车布置在栈桥头靠近主墩处,布设输送泵管至桥面后沿塔柱施工脚手架接高至浇筑部位,将混凝土直接泵送到位;方量不大于30 m3的考虑塔吊采用料斗将混凝土吊送到位。混凝土浇筑时如落差大于2 m,应准备好串筒,防止混凝土离析。

3.2 施工工艺流程

施工顺序为:塔柱钢筋预埋、劲性骨架预埋→脚手架搭设→钢筋绑扎→钢模安装→混凝土浇筑→下一循环节段。

脚手架每次搭设至混凝土浇筑位置高度,并根据塔柱分段施工需要及时接高。脚手架采用钢管扣件形式,步距根据实际情况控制在1 m～1.5 m不等,层高1.8 m,平面尺寸应至少比塔柱施工投影面周边大1 m。脚手架搭设应根据施工规范要求施工,布置好上下爬梯,铺设并固定好走道竹笆,外侧周边用安全绿网做好围护工作。脚手架每升高3 m应用脚手管与施工好的塔柱做好拉结固定。

劲性骨架安装应保证垂直,因为劲性骨架是控制塔柱模板定位准确的关键构件,所以控制好劲性骨架的焊接质量和垂直度是控制塔柱施工质量的重要前提。

在钢筋加工备料加工前应仔细阅读图纸,将各种规格钢筋按设计及规范要求下料加工,同时做好主筋直螺纹的保护,以保证钢筋绑扎连接时的需要。

浇筑塔柱混凝土,浇筑时应随时校验塔柱的垂直度,确保塔柱垂直度要求。完成第一个节段的施工后,拆除塔柱模板→安装横梁底模→绑扎横梁钢筋→安装横梁侧模→固定侧模→侧模上口须与劲性骨架固定→浇筑横梁混凝土。

3.3 模板加工

模板采用整体式新加工大块钢模。每套模板由面板、横肋、竖向大肋和对拉螺杆等组成,根据塔柱高度进行分节,分节高度从0.8 m～4.2 m不等,每墩配塔柱模板一套,横梁模板三套。

为确保模板结构安全、可靠,模板必须具有足够的强度和刚度,在施工中不变形,不错位,不漏浆,且结构简单合理,便于制作、安装、调整定位、拆除与重复使用。

3.4 测量控制

主塔的平面位置放样主要采用设于承台上的控制线进行放样,控制线根据塔柱中心线平行引出距离塔身四个面均50 cm。在控制塔柱的平面位置时,只需调整四个面的模板距离控制线的水平距离为50 cm。每次控制都以同一控制线控制,可以避免误差积累。测量控制时,塔身高度小于15 m(前三节),直接用吊线砣引至塔身施工面,高度超过15 m,则采用激光仪引至施工面高度。

3.5 索导管定位及安装

索导管安装在钢筋及蹬筋安装前进行,索导管用劲性骨架固定。劲性骨架用[120制作,预埋在前一节混凝土中,每次安装索导管前接高6 m劲性骨架。索导管空间位置的确定是关键所在,开始先根据索导管的大概位置将索导管安放在劲性骨架上,再在索导管上下左右四面安装调节螺母,调节螺母穿在劲性骨架的横梁上。在精确定位时,用测量仪器控制,用调节螺母微调。精确定位后,将索导管与劲性骨架焊接固定。

3.6 预应力施工

钢筋绑扎的同时安装好预应力索波纹管,根据设计要求,本工程采用塑料波纹管,安装时应每隔1 m左右用定位筋固定好,起弯处应加密,并做好波纹管的保护,特别是接头位置及钢筋电焊区域应防止波纹管破坏。对于不穿索的波纹管需预先穿入PVC塑料管,以保护波纹管在混凝土浇筑时不漏浆;对于已穿索的波纹管在混凝土浇筑完毕后,须人工拉拽活动预应力筋,如果发现渗漏严重,须作管道冲水处理。混凝土养护达到设计允许张拉强度,张拉预应力索并压浆。1)张拉前千斤顶、油表、油泵必须由计量部门进行标定后使用;2)混凝土的强度达到设计强度的85%时,方可张拉预应力束。在张拉时严格按照张拉顺序且两端对称张拉预应力筋,塔柱预应力钢束采用底端锚固,顶端张拉,张拉顺序为:上下均衡,左右对称张拉;3)张拉时采用应力和伸长量双控的方法,严格按照锚下控制应力和相关的设计要求与施工技术规范进行施工;4)张拉结束后24 h内必须压浆。

压浆使用真空活塞式压浆机,在压浆前切割钢束应用砂轮切割机,钢束外露锚环不小于3 cm,然后用高标号砂浆堵封锚环。待砂浆达到一定强度后,用压浆机压注高压水对全部管道进行冲洗,然后抽真空采用正确的压浆顺序,对下层管道先压注。压注使出浆口冒出浓浆时,关闭出浆口阀门,持荷3 min～5 min,然后进行第二次补压。一般情况下压力为0.5 MPa～0.7 MPa,压注速度为5 m/min～15 m/min,水泥浆的稠度控制在14 s～18 s之间。压浆后的48 h内必须保证气温在5℃以上。

4 结语

斜拉桥施工一般采用悬臂拼装法,即以主桥塔为中心,主梁与斜拉索对称逐段悬臂拼装施工,直至合龙成桥。在施工过程中,斜拉索逐根分次张拉,结构体系受力状态不断变化,斜拉索、主梁、主塔间相互影响,因此,斜拉桥主塔的施工技术及施工过程控制就成为斜拉桥建设的关键所在。

[1] 景现营,熊利华.斜拉桥主塔施工方案[J].北方交通,2009(3):63-65.

[2] 刘 会.预应力混凝土斜拉桥主塔施工技术[J].西部交通科技,2008(4):90-92.

[3] 袁 萍,李乐洲,刘 会.双索面PC斜拉桥主塔施工技术[J].现代交通技术,2008(4):86-88.