组合梁斜拉桥索塔施工关键技术研究

徐骁

（贵州路桥集团有限公司，贵州贵阳550000）

1 工程概况

中山至开平高速公路（含小榄支线）江门段设计全长85.597km，经新会区、台山市、开平市、恩平市等4 区（县），串联了江珠高速公路、新台高速公路、开阳高速公路、270 省道、325 国道等多条高速公路和国省干线公路，是江门市南部东西向交通大道。

磨刀门西江特大桥是该标段的控制性节点工程，全桥跨径布置为：(39+106+320+106+39)+3×(3×40)+9×(4×30)；桥梁全长为2050m，主桥由东向西上跨磨刀门水道，设计桥长610m。线路与河流交叉桩号为K45+244.8，交角约84o，桥位处河道略有弯曲，水面宽约480m，最大水深12m。

主桥桥跨布置为双塔双索面钢-混凝土组合梁斜拉桥，全长610m。结合梁采用纵、横梁结构体系，纵梁布置于桥面两侧与斜拉索位置相对应，横向间距34.5m，采用焊接工字形截面，横梁为变高度焊接工字形截面。另考虑钢梁架设过程中的整体稳定性及减小预制桥面板的吊装重量，在两片纵梁间设有三片小纵梁，小纵梁为焊接工字形截面。纵梁、横梁及小纵梁顶面布置有M22 剪力钉。纵梁节段之间采用M30高强度螺栓连接，横梁与纵梁之间、小纵梁与横梁之间采用M24 高强度螺栓连接，所有钢梁的外表面采用重防腐油漆涂装方案，钢材材质采用Q345C。

2 号索塔和3 号索塔构造相同：上塔柱采用H 型桥塔，塔中心距离34.5m。承台顶高程为+2.830m，塔顶高程为127.52m，索塔总高度为124.69m。

2 施工工艺总体概述

索塔外模采用液压爬模施工工艺，内模采用翻模施工工艺。

上、下横梁均采用落地支架法施工，上横梁与下横梁索塔异步施工。

为了满足施工需要，特别是钢锚梁、钢牛腿和斜拉索的吊装，在每岸索塔布置2 台大型塔吊：在索塔右侧布置一台7020 型塔吊，在索塔左侧布置一台7020型塔吊。

索塔施工电梯布置：布置2 台高度130m 左右、额定承载1t 的施工电梯。

索塔混凝土集中拌和，泵送入模，左右索塔同时浇筑，各布设一道φ125mm 泵管，在塔底岸边布置两台HBT80C 泵进行泵送混凝土。

劲性骨架按分节高度分批制作安装。

中塔柱为内倾结构，施工时为抵消索塔重力作用下的倾斜变形和弯曲应力，在塔身上设置横向临时支撑系统，临时支撑采用钢管，支撑形式为被动撑。

3 索塔施工关键工艺

3.1 塔柱施工

3.1.1 塔柱分节

索塔高度124.69m，节段划分原则如下：根据塔柱形状、结合爬模常规的施工高度及施工组织需要，主塔施工时按混凝土浇筑的高度进行垂直分段，初步计划共分为21 个节段，其中下塔柱5 个节段、中塔8 个节段、上塔柱8 个节段，划分原则：

（1）标准节段混凝土浇筑高度不超过6m；

（2）下横梁、上横梁与塔柱异步施工；

（3）施工分节尽量均匀；

根据以上节段划分原则，将中索塔划分为21 个节段（不包括与塔座的共浇筑段），1～4、6～12、14～20为标准节段6m/节。

3.1.2 索塔起步段施工

索塔第1、2 节段采用翻模施工，第2 节利用爬模的上平台对钢筋进行绑扎施工。

施工前，搭设脚手架作为施工平台。模板采用塔吊安装，在塔座混凝土浇筑前，根据模板图纸要求，预埋模板安装所需的预埋件。模板按大模板制作要求进行加工验收，复核螺栓孔位置是否准确，吊点是否符合要求，特别检查吊环制作焊接是否符合要求，模板安装过程及浇筑混凝土前后进行详细的测量定位。

图1 塔柱起步段施工

3.1.3 索塔标准节段施工

起步段塔柱模板拆除后，在预埋件位置安装挂座及爬模下架体(主平台及液压操作平台)作为施工平台，并吊装劲性骨架及钢筋节段，安装模板及上架体，待模板加固完成后浇筑混凝土。按照第二节索塔施工步骤施工第三节塔柱，依次循环施工。

3.1.4 索塔钢锚梁施工

斜拉索塔端采用钢锚梁的锚固方式，每套钢锚梁锚固1 对斜拉桥，主2、3 号索塔共有钢锚梁52 套。钢锚梁及钢牛腿外委具有相应资质的专业化厂家加工，在厂内整体组装，边跨侧端钢锚梁底板与钢牛腿顶板采用直接焊接的方式固定，中跨侧钢锚梁与钢牛腿用高强螺栓先临时固结，待全桥斜拉索张拉完成后再将其焊接形成固结。

钢锚梁外委具有相应资质和工程业绩的专业钢结构厂异地厂内加工制造，先分为钢锚梁及钢牛腿制造，整体组装试拼，工地吊装就位后将钢锚梁及钢牛腿之间通过高栓连接成整体，纵、横向限位块在准确就位、斜拉索张拉完成后再焊接[1]。

3.1.5 索塔锚固区精轧螺纹钢张拉施工

混凝土浇筑完成后，加强对塔柱的养护。在下一节塔柱爬模完成后，把锚盒内部填充的土工布移出（可用于下一节塔柱锚盒充填使用），拧出螺母后，采用风镐对本节塔柱上的竹胶板锚盒进行清除，注意不要损伤压浆软管，塔柱预应力粗钢筋采用2 台穿心式千斤顶、配套2 台油泵进行张拉。张拉设备在使用前需在经国家授权的法定计量技术机构进行配套标定，以便得知加在预应力粗钢筋上的力和压力计所显示的读数之间的关系。由于张拉端预应力粗钢筋预留较短和张拉槽口尺寸限制，预应力粗钢筋通过连接套筒进行接长，在预应力粗钢筋上套入自制的锚固装置，穿入千斤顶并在其后用锚垫板和螺母进行固定，作为整个张拉体系。预应力粗钢筋采用分两次张拉，初张到位一星期后进第二次张拉，张拉时以张拉吨位为主要控制，张拉时分级进行，步骤为：

0—10%—20%—100%—持续2 分钟—锚固[2]。

预应力粗钢筋采用单端张拉，张拉时采用张拉力和伸长量双控，若差值在-6%～+6%内，则在二次张拉后24h 内完成压浆；若误差超过-6%～+6%，则分析原因，并处理后再继续张拉至满足要求。张拉完毕后，采用扳手旋紧螺母，然后卸载锚固。

3.1.6 索塔预埋件施工

预埋件拆除后由现场施工人员在吊篮上，对空洞处进行修饰。修补使用强度不低于主塔混凝土级别的砂浆，砂浆强度、干燥色泽需要事先经充分试配确定，确保修饰后的外观颜色与主塔基本一致。砂浆修补后，对其进行保湿养护。

3.2 索塔上、下横梁施工

索塔共设下、上两道箱形截面横梁。其中，塔柱设置2 道横梁，其中上横梁采用为6.6×4m～6.6×5m的变截面空心矩形断面，壁厚为0.7m，下横梁采用6.6×6m 的空心矩形断面，壁厚为1m。上、下横梁均采用C50 混凝土，下横梁混凝土为998.4 方（单个），上横梁混凝土为456.2 方（单个）。预应力管道采用塑料波纹管，真空辅助压浆工艺。上横梁内布置28 束19Φs15.2 钢绞线，下横梁内布置60 束19Φs15.2 钢绞线，所有预应力锚固点均设在塔柱外侧。横梁外模采用大面积钢模，内膜采用木模。

图2 上、下横梁1/2 立面图

下横梁采用落地支架法施工工艺，混凝土分两次浇筑，每次浇筑的高度为3.5+2.5m，分三次张拉预应力钢束；横梁支架必须预压以消除非弹性变形，预压重量不少于横梁荷载的1.1 倍。上横梁同样采用落地支架法施工工艺，混凝土按照一次浇筑。预应力钢束按照一次张拉。上下横梁支架荷载均按照一次性浇筑荷载进行设计，塔柱与上、下横梁均采用异步施工。

4 结语

中山至开平高速公路磨刀门西江特大桥的主桥桥跨布置为双塔双索面钢-混凝土组合梁斜拉桥，其中的索塔施工技术难度大，对成桥后整体安全和使用性能影响较大。本文较为全面地分析介绍了索塔塔柱和上下横梁施工的关键工艺，施工质量得到了保证，可为类似工程提供参考与借鉴。