悬索桥“D”型截面混凝土索塔施工技术

王英娇 孙镇国

摘要：大连星海湾跨海大桥主桥为双塔三跨地锚式悬索桥，索塔为“D”型截面，塔高112.31m，索塔处于海中，施工难度较大，本文介绍该索塔施工技术供同类型工程借鉴参考。

关键词：悬索桥；索塔；施工；技术

1 工程概况

1.1 总体工程概况

大连南部滨海大道工程东起金沙滩东侧的金银山，跨越星海湾在高新园区填海区域登陆。滨海大道东端经隧道可以连接东北路及规划中的南部快速路；西端通过高新园区的地面道路，可以连通旅顺南路及河革路。主桥为双塔三跨地锚式悬索桥，跨度布置为180+460+180=820m。

1.2 索塔概况

索塔为“门”式框架结构，由塔柱和横梁组成，包括塔柱和上下横梁，塔柱为钢筋混凝土结构，横梁为预应力钢筋混凝土结构。

塔柱下横梁以下部分高24.93m，以上高87.38m，全高112.31m，为“D”形空心截面，塔柱横桥向由上至下往外侧倾斜，内侧斜率保持不变，外侧由两段斜率不同的直线并导半径5000m的圆过渡形成。上部等截面段外轮廓尺寸为410cm×650cm，至塔根渐变到630cm×820cm。

塔柱顺桥向在52.681高程以上部分等宽6.5m，以下由6.5m线性过渡到8.2m。在62.750高程以上塔壁厚度横桥向0.9m，顺桥向1.2m，62.750高程至21.312高程横桥向0.9m，顺桥向1.3m厚，21.312高程以下横桥向1.1m，顺桥向1.5m。

塔顶设置3.5m的实心段，塔根部设置1m的实心段。为满足塔柱受力，在塔柱高程102.458m、62.750m、37.750m、26.925m、21.312m五处设置0.8m的横隔板，横隔板上设置爬梯孔。

上下横梁为变截面矩形，上横梁中部高度6.5m，根部高度10m，宽5.5m，上横梁内配4束15-φ15.2和4束17-φ15.2的预应力钢绞线。下横梁中部高度高4.7m，根部高度6.5m，宽6.4m，下横梁内配18束25-φ15.2的预应力钢绞线。

1.3 水文气象条件

水位：施工所处区域水深12～15m，设计高水位1.66m（高潮累计频率10%），设计低水位：-1.38m（低潮累计频率90%），施工水位0.3m。

潮汐：据历年潮汐资料，大潮升2.9m，小潮升2.3m，平均海面1.6m，最大潮差3.9m，平均潮差3.7m。

波浪：据波浪观测资料揭示，勘区以风浪为主，涌浪为次。星海湾海区大部分时间的波浪小于0.5m（占70%），大于1m波高的时间仅占5.7%，大于2m波高仅占0.4%，相对较平静。

气象：全年平均风速5.3m/s，台风最大风速31.0m/s， 50年一遇：本市基本风压0.65kN/㎡。

2 施工场地规划

2.1 施工场地布置

索塔施工为纯海上施工，没有任何通道与陆地相接，施工人员和材料进场全部靠船舶运输。为便于施工管理，索塔周围搭设施工平台，并设置专用过人通道。施工平台上设置生活区和生产区，生活区和生产区之间用宣传牌隔离，生产区内设置钢筋、模板、钢结构加工区以及材料存放区。索塔施工场地布置如图1所示。

2.2 混凝土输送

混凝土生产利用海上拌和船生产，下塔柱及下横梁部分由拌和船布料杆直接布料，下横梁以上部分采用卧泵（TCB80）进行泵送，塔柱混凝土浇筑采用一级泵送浇筑方案，与拌合船生产的混凝土进行连续泵送。在塔柱施工时，为保证两塔肢平行作业互不干扰，沿两塔肢各布置一套混凝土泵管进行塔柱混凝土施工。混凝土泵管选用高压泵管，泵管直径125mm，单根长度3.0m，壁厚8mm。为方便混凝土泵管的安装、拆卸及修理，采用泵管布置在塔柱外侧沿塔吊塔身上升的方案：泵管从高压托泵处接出，经过水平管路到达两塔肢根部塔吊基座处，然后泵管分别沿塔吊上升到塔柱混凝土施工处。

3塔柱施工工艺

3.1 塔柱施工工艺流程图

3.2 钢筋加工与安装

由于主桥处于海中，对于结构的耐腐蚀性要求很高。为更好的满足要求，混凝土采用耐久性好的海工混凝土外，浪溅区使用环氧钢筋，普通钢筋的加工和安装在这里不在赘述，这里重点讲述环氧涂层钢筋施工。

（1）冷弯环氧涂层钢筋时，所有接触环氧涂层钢筋的支座和芯轴等接触区配以尼龙套筒或其它合适的塑料套筒，平板表面铺布垫層，避免涂层与金属物的直接接触挤压而破坏涂层；涂层钢筋的弯曲直径，对直径d≤20mm钢筋，小于4d；对直径d>20mm钢筋，小于6d，且弯曲速度低于8r/min。

（2）采用绞丝机、砂轮锯或钢筋切断机对涂层钢筋进行切断、绞丝加工时，在直接接触涂层钢筋的部位，垫上缓冲材料；严禁采用气割方法切断涂层钢筋；切断头以厂家提供修补涂料进行修补。

（3）绑扎环氧钢筋使用环氧扎丝或不锈钢扎丝，并且在绑扎过程中不得损坏环氧钢筋涂层，有损坏的环氧涂层及时用厂家提供的环氧漆进行修补。

（4）环氧涂层钢筋架立后，严禁在其上行走，且防止重物或工具跌落其上。安装完后加强检查，如有损伤应及时修补，待修补材料固化后方可浇筑混凝土。

（5）在浇注混凝土时选用合适的振捣方法或采取必要的措施，用插入式振動器时，用塑料或橡胶将振动器包覆，防止振捣混凝土过程中损伤环氧涂层。混凝土布料时不得冲击涂层钢筋，以防损坏。

3.3 液压爬模施工

3.3.1 模板结构

塔柱模板包括外模和内模，外模板采用木胶合板+木工字梁模板体系，面板为18mm胶合板，模板高度为4800mm，浇筑标准层高为4500mm。模板竖肋为木工梁，横楞为双根[14型钢。外角模采用6mm钢板制作，角模和大面模板采用刀口相切的形式连接，以减小错台和模板裁切误差，同时便于大面模板的裁切，提高施工效率。

3.3.2 液压爬模工作原理

液压爬模施工是索塔施工关键工序，自爬模的爬升通过液压油缸对导轨和爬架交替顶升来实现。导轨和爬模架二者之间可进行相对运动。当爬模架处于工作状态时，导轨和爬模架都支撑在埋件支座上，两者之间无相对运动。退模后在退模留下的爬锥上安装受力螺栓、挂座体及埋件支座，调整上下换向盒舌体方向来顶升导轨，待导轨顶升到位，就位于该埋件支座上后，操作人员转到下平台拆除导轨提升后露出的下部埋件支座、爬锥等。在解除爬模架上所有拉结之后就可以开始顶升爬模架，这时候导轨保持不动，调整上下舌体方向后启动油缸，爬模架就相对于导轨向上运动。通过导轨和爬模架这种交替附墙，互为提升对方，爬模架沿着墙体上升，直到坐落于预留爬锥上，实现逐层提升。（见图3）

3.3.3塔柱施工控制

大连星海湾跨海大桥主桥索塔处于敞开式的海域中，天气的影响特别大，主要是大风对爬模的影响，针对这些在爬模的过程中要做好准备。

（1）确保爬模的安全性，在每个面的模板通过5T的软吊带与劲性骨架连接，在爬模的过程中不断地收紧，保证爬模的安全性。

（2）控制好爬模的同步性，避免模板在爬模的过程中出现倾斜或平台之间相互碰撞影响爬模的稳定性，在爬模的过程中控制油缸的顶起速度，保证所有油缸按照統一的速度爬升。

（3爬模过程中各机位控制人员配备对講机，保证通话畅通和统一指挥，在油缸在顶升和回油注意舌体的到位观察，及时通知总控人员，做到出现问题及时叫停，马上解决后在进行爬升。

（4）爬模前的全面认真检查，特别对挂座、提升舌体、导轨的就位情况、几层平台是否有阻挡、平台上杂物的清理等几个重要的环节进行仔细检查，保证爬模的顺利进行。

（5）根据本地区的特性风多，而且阵风较大，特别是在10月份以后多西北风分级多数都在6级左右，对爬模的影响非常大，为了更好的保证爬模，爬架安全防护采用尼龙大眼网和密布网相结合，减对风的阻力，保证爬架的稳定。（见图4、图5）

3.4 塔柱对撑施工

由于索塔两塔柱有内向倾角，根据监控指令要求，单个索塔两塔柱之间需设置临时对撑，对撑分别设置在桥塔标高49.03m和75.75m处，对撑为两根φ800钢管，中间设置平联。对撑安装时，在一端设置千斤顶实施顶推，顶推以顶推力控制为主，以索塔横桥向变形控制桥为辅。当顶推控制达到监控指令要求后，将对撑与塔柱预埋板焊接连成整体。（见图6）

4下横梁施工

下横梁采用支撑在承台上的钢管支架现浇施工方案，在下横梁底模安装时考虑预拱度的设置。横梁施工包括横梁支架系统施工、横梁模板施工、横梁钢筋施工、横梁混凝土施工以及横梁预应力施工等。

横梁采用支架法与塔柱异步施工，即先施工塔柱过横梁，再施工下横梁，当横梁混凝土达到设计要求后张拉预应力，预应力按设计要求的顺序对称张拉，一次张拉完成，压浆采用真空压浆技术。下横梁支架如图7所示。

5结语

（1）本塔柱使用的是海中独立平台施工，没有与陆地相连的栈桥，对场地的规划和材料储备问题要高度重视，提前做好策划，有限的施工平台要合理分配，包括钢筋加工场、模板加工和拼装场地和员工生活场地等要考虑周到全面。

（2）海上施工的环境影响因素考虑要全面，对施工用的各种材料要准备充足，存储的材料至少要保证一周施工用或更长的时间，由于运输距离都在30海里以外，受海浪和大风影响频繁，合理安排船舶机械特别重要。

（3）做好天气情况的跟踪工作，根据天气的变化合理安排现场的施工，特别是受风浪影响最厉害的混凝土浇筑工作，提前安排，合理分配工作内容。

（4）在塔柱施工中做好机械设备的配备，在全水上施工这点十分重要，所有材料全部靠船舶进行运输和转运，匹配经济、灵活、适用的机械。

参考文献：

[1] 张鸿， 张永涛等. 苏通大桥索塔施工控制[J]. 公路， 2009（03）.

[2] 杨宁. 浅谈大跨径桥梁的混凝土索塔施工[J]. 科技创新导报， 2011（08）.

[3] 刘智. 大跨径悬索桥塔下横梁施工关键技术研究[D]. 长安大学， 2011.

[4] 中交第一公路工程局有限公司.JTG/T F50-2011公路桥涵施工技术规范[S].北京：人民交通出版社，2011.

[5] 中冶建筑研究总院有限公司等.GB/T 25826-2010， 钢筋混凝土用环氧涂层钢筋[S]. 北京：中国标准出版社，2009.

作者简介：

王英娇，女，1984年，陕西西安，参加过舟山西堠门大桥、泰州长江公路大桥等特大跨径桥梁的建设，现就职于中交二公局第二工程有限公

司成本管理部，负责公司成本合同管理工作。