南京长江第五大桥南边塔施工技术分析

张毅君

（中交二公局第二工程有限公司）

1 工程概况

南京长江第五大桥为纵向钻石型索塔中央双索面三塔组合梁斜拉桥，桥跨布置为80+218+2×600+218+80=1796m。索塔采用纵向钻石型钢-混凝土组合索塔。边塔高167.70m，共有36 个节段；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 施工难点

索塔施工有以下难点：

⑴索塔BT1 节段定位困难。BT1 段钢结构定位钢框架精确固定是施工完成后的索塔满足各项误差要求的基础。

⑵索塔大体积混凝土控裂难度大。索塔属大体积混凝土，设计要求大体积混凝土内表温差不大于25℃，内部最高温度不大于65℃。

⑶索塔采用钢壳-混凝土组合结构，钢壳连同钢筋分节段整体吊装，吊重大，对吊装设备性能要求高。

3 钢壳节段安装

3.1 BT1 节段安装

BT1 钢壳采用在承台内预埋钢定位框架，钢壳节段吊装至定位钢框架底座，调整至设计精度后，先栓接再焊接。BT1 节段钢壳竖向钢筋在承台内预埋1.5m 深，提前通过在承台内设置的定位支架对预埋钢筋进行精确定位，钢壳安装就位后对竖向主筋接头采用机械连接。

根据BT1 节段钢壳施工工艺，施工的关键控制环节为定位钢框架的精确安装和预埋钢筋的精确预埋。钢壳定位钢框架和预埋钢筋定位支架同时施工，以定位钢框架为主，在两者局部出现冲突的情况下，对预埋钢筋定位支架进行局部改制，保证定位钢框架定位精度和预埋钢筋安装精度。

3.1.1 定位钢框架施工

施工承台第3 层混凝土前，在索塔定位钢框架对应位置施工8 根60×120㎝的混凝土支撑柱，4 根60×60cm 的混凝土调节柱，其上设置固定定位钢框架的钢制顶板。索塔定位钢框架开直径60mm 的钢筋孔，以供承台面层钢筋穿过。采用80t 履带吊吊装索塔定位钢框架并按精度要求调整到位，焊接固定于混凝土支撑柱顶。绑扎承台顶层钢筋，设置钢筋定位系统，绑扎索塔伸入承台的钢筋，完成承台混凝土浇筑。

3.1.2 索塔钢筋预埋施工

索塔竖向钢筋埋入承台1.5m，在承台第3 层混凝土施工前，进行索塔竖向钢筋的预埋施工。

承台最后一层2.5m 厚混凝土浇筑前，需完成BT1节段有关的所有预埋钢筋的预埋工作，预埋钢筋主要包括钢壳内竖向主筋、塔座预埋钢筋、塔座PBL 钢筋等。

索塔BT1 节段在承台内预埋钢筋在标高+4.35m、4.85m 处（总长2.35m，分别伸入承台1.5m、2m 深，分别伸出承台0.3m、0.8m 高）设置接头，接头采用挤压套筒连接。

⑴定位支架安装

为确保索塔竖向钢筋预埋精度满足连接要求，在承台第3 层混凝土内设置索塔钢筋钢定位架，钢定位架立柱采用I12.6 型钢，平联采用∠75 角钢、∠63 角钢，[10槽钢及δ12mm 钢板带定位钢筋，在δ12mm 钢板带和[10 槽钢上按预埋钢筋间距开孔，开孔直径统一比钢筋外径大4mm。

在浇筑承台第2 层混凝土前，在其顶面定位支架立柱设计位置预埋钢板，混凝土浇筑完成后，在预埋钢板上焊接定位支架立柱，进行定位支架的安装。

⑵预埋钢筋安装

定位支架钢板带和槽钢共设置2 层，标高分别在+3.92m，+2.75m，预埋钢筋安放到位后，焊接固定在定位架上。

为保证钢壳内竖向主筋与承台内预埋钢筋接头连接质量，采用锥套锁紧钢筋机械接头连接。连接允许竖向偏差0～20mm，轴线偏差0～5mm。

锥套锁紧钢筋机械连接技术适用于钢筋已经定位的连接，接头性能达到HRB500MPa Ⅰ级接头的性能；连接质量可靠，现场连接质量通过外观目测即可检测、判定；连接高效、快捷、方便。

3.1.3 BT1 节段安装

BT1 节段起吊重量约136.3t，采用500t 浮吊吊装BT1 段钢结构至定位钢框架的定位座上方，将BT1 节段缓慢落放到定位钢框架上。测量BT1 节段的平面位置和高程，根据测量结果，满足设计要求后将BT1 节段与定位钢框架采用冲钉连接就位后，与定位座焊接固定。

将钢壳节段内的竖向钢筋与预埋钢筋机械连接，按设计要求绑扎塔座钢筋，即可进行塔座混凝土和索塔节段内混凝土的浇筑施工。

为使待安装节段能够较容易地与已安装节段定位、对接，在已安装节段与待安装节段间安装匹配件，匹配装置在钢壳加工工厂内预拼时安装到位，现场塔柱节段间完成连装后解除匹配装置。现场精确调位时，优先保证下塔柱P3 测点、中、上塔柱P1 测点偏差在设计允许范围内。钢壳接触调节，严格按匹配件为基准调节。

3.1.4 BT1 节段吊装精确定位技术措施

T1 节段钢壳吊装前应对钢壳定位架进行复测，其空间位置及平面位置如无变化，可吊装T1 并与定位架匹配临时固定，否则应根据测量数据确定调整量并对钢壳定位架顶面实施调整后方可进行T1 节段吊装并临时固定，对临时固定的T1 节段纵基线和上口横基线及设于匹配件上的测点进行测量，以确定T1 空间位置和姿态是否满足设计精度要求，满足则可将T1 永久固定于定位架上，否则应根据测量数据对T1 段进行调整直到达到设计要求。

采用浮吊吊装BT1 节段距离定位架约1～2㎝时采用手拉葫芦进行初定位，就位后采用200t 三向千斤顶进行精确调位。

3.2 BT2～BT36 节段安装

3.2.1 节段吊装

根据索塔塔柱分节高度及每个节段的重量，下塔柱BT2～BT5 钢壳采用500t 浮吊吊装，中上塔柱钢壳采用ZSC2000B（2400t·m）塔吊吊装。

塔柱节段起吊前，严格按流程对吊具各部件的连接情况、节段上的临时吊点、钢筋及钢壳内的杂物等进行全面详细的安全检查。

3.2.2 节段起吊吊耳结构

每节索塔节段上端设置4 套起吊临时吊点，下塔柱及中塔柱起吊吊耳与临时连接匹配件配合使用，通过高强螺栓栓于匹配件上，上塔柱起吊吊耳直接栓于塔柱长边的外侧壁上。

3.2.3 节段匹配定位

为使待安装节段能够较容易地与已安装节段定位、对接，在已安装节段与待安装节段间安装匹配件，匹配装置在钢壳加工工厂内预拼时安装到位，现场塔柱节段间完成连装后解除匹配装置。现场精确调位时，优先保证下塔柱P3 测点、中、上塔柱P1 测点偏差在设计允许范围内。

安装节段的位置精度通过松紧匹配件的螺栓来进行精确调整。

3.2.4 塔柱水平支撑

在下塔柱BT6 节段上设置顺桥向调节用钢绞线拉杆，采用千斤顶进行张拉调节。在安装BT7、BT8 节段前根据要求调整顺桥向两塔肢的间距，以满足索塔钢结构匹配架设及结构受力要求。

在安装下横梁前，适度调整钢绞线拉杆，使两塔肢的间距满足下横梁的架设安装。下横梁预应力张拉完成后，即可拆除BT6 节段上的钢绞线拉杆。

在中塔柱施工过程中，分别在BT12、BT22 节段安装顺桥向主动横撑，用以调节两塔肢顺桥向的间距。水平横撑采用Φ630×8mm 钢管，横撑预顶采用千斤顶进行顶推。在中、上塔柱合并段BT25 吊装前，按BT25 与BT24 的匹配数据，调节BT22 上横撑的主动横撑，以满足两者间的匹配。BT25 节段混凝土浇筑后，即可拆除中塔柱的主动横撑。

3.3 下塔柱施工支架设计

下塔柱施工塔柱四周搭设钢管支架作为施工作业平台，钢管支架采用10 根直径为80cm 钢管，钢管采用标准节制作，现场进行螺栓连接，随着塔柱节段的增加，逐节增加支架高度。钢管之间平联采用HN400×200 型钢，并作为操作平台的承重梁。双肢塔柱之间采用两根通长的钢管作为平台的承重梁，钢管两端分别固定在支架平联上。

支架搭设完成后，在平联内侧，沿着塔周方向焊接I12.6 牛腿，间距为0.75m，作为平台的次梁，牛腿顶部铺设钢板网，作为钢壳塔焊接、混凝土浇筑等的施工平台，平台周围焊接护栏，确保施工人员安全。

4 塔内钢筋施工方案

索塔竖向钢筋有Φ36、Φ32、Φ28 三种规格，穿入竖向加劲肋的横向钢筋规格为Φ20，拉筋规格为φ18，其余钢筋规格为Φ22。

竖向钢筋接头采用机械连接，其中首节段BT1 钢壳内竖向钢筋与承台内预埋钢筋采用锥套锁紧钢筋机械接头；其余节段钢壳内竖向钢筋采用直螺纹套筒机械接头，受操作空间限制，现场采用管钳拧紧。所有钢筋接头等级为Ⅰ级，符合《钢筋机械连接技术规范（JGJ 107-2016）》的规定，套筒质量符合《钢筋机械连接用套筒（JGT 163-2013）》的规定。

水平钢筋和竖向钢筋在加工厂内绑扎，随钢壳一同吊装，考虑到桥位处壳体节段对接施焊工作空间的要求，每个节段上端50㎝内的拉筋，待节段间对接工作完成后，再实施安装绑扎。

⑴采用螺纹接头钢筋，在完成最后一道工厂匹配连接后，做好螺纹施拧到位的醒目标记，以便在工地连接时校验。工厂制造时，螺纹套筒施拧于各节段钢壳下口端的钢筋头上。

⑵T1 段钢壳内穿过水平加劲肋的竖向主筋与T1上口平齐，两者间的高度误差不大于5mm，且钢筋不得高出钢壳上口。T1 与T2 精确匹配完成后，所有穿过钢壳水平加劲肋的竖向主筋通过与主筋垂直的小直径短筋定位于T1 顶口水平加劲肋上，小直径短筋设置于主筋内侧不影响水平加劲肋开孔的位置；竖向主筋下端绑扎于水平加劲肋上，绑扎层数为两道。

⑶索塔钢壳定位后，采用管钳连接竖向钢筋。

塔柱钢壳壁厚为1.2～1.4m ，钢壳内腔操作空间狭小，以及拉筋布置在水平角钢撑位置，因拉筋弯钩、竖向主筋、竖向加劲肋的共同影响，拉筋安装较困难。因此，钢筋安装时应注意：

①竖向主筋下料验收合格后，及时安装塑料保护帽，并在上下两塔柱节段竖向主筋连接时拆除，以防止竖向主筋螺纹在钢筋安装、钢壳运输、起吊时丝牙破坏。

②塔柱钢壳内的钢筋尽量在钢壳板单元组拼时安装到位，以减少现场钢筋安装的数量。

③塔柱钢壳为异型截面，且高度方向尺寸也为渐变，需对各个部位的拉筋精确下料并归类编号、存放、安装。

5 混凝土施工

为了方便下一节段塔柱钢壳安装时竖向钢筋连接、钢壳节段的施焊，每个节段钢壳顶口50cm 高混凝土与下一节段混凝土一起浇筑。混凝土施工工艺主要采用足尺模型总结内容结合钢壳施工的特点进行优化，具体内容如下：

⑴混凝土浇筑工艺

混凝土采用塔吊吊装料斗的方式进行浇筑。

⑵振捣人员、设备的配备及布置方案

混凝土浇筑施工拟配备8 名工人，4 台D50 和2 台D30 振捣棒，下塔柱单个塔肢布置15 个布料点，中塔柱单个塔肢布置8 个布料点，上塔柱布置10 个布料点。

⑶混凝土浇筑工艺

①塔柱混凝土采取分层浇筑、对称分层布料、分层振捣施工方法。每层布料厚度为30cm，并且应布料均匀，严禁采用振动棒驱赶混凝土。

②浇筑时振捣人员下到钢壳体内对混凝土进行逐层振捣，每层振捣时充分利用水平加劲肋上的振捣孔，以保证混凝土在钢结构空间内充分密实的填充。振捣棒移动间距不大于其作用半径的1.5 倍（一般为30～50cm）。振捣上一层时应插入下层10cm 左右，以使两层混凝土结合牢固。每次振捣的时间应为20～30 秒左右，并使混凝土不再显著下沉、不出现气泡、开始泛浆时为准。

为防止混凝土下落产生离析，混凝土的自由下落高度不得超过2m，超过2m 时采用串筒进行布料。

③浇筑混凝土时应加强观察节段钢结构、钢筋、预留孔洞和预埋件等有无移动、变形或堵塞情况，发现问题应立即处理，并应在混凝土初凝前修整完好。

④钢壳水平加劲肋板和竖向加劲肋板之间的空间容易形成密闭空间，混凝土浇筑时特别注意该处混凝土的振捣，保证混凝土与钢壳连接紧密无空洞，确保钢壳混凝土的浇筑质量。

⑤为减少混凝土冷缩对结构造成的损伤，根据环境条件对混凝土拌合用水、骨料和胶凝材料进行降温处理，以满足水泥水化热过程中任何时间点混凝土内部温度不大于65℃。同时对已浇筑完成的混凝土塔柱采取保温措施，使混凝土内外温差不大于25℃。

6 结语

在南京长江第五大桥南索塔施工过程中，综合运用了多种手段和方法，对工程技术难题进行全面研究，取得了一系列创新研究成果，这些研究成果为同类工程提供了成套技术参考和借鉴，将进一步提升我国同类型桥梁建设水平。