基于斜拉桥索塔施工技术要点研究

曾运发

（江西省交通工程集团建设有限公司，江西 南昌 330000）

0 引言

索塔是目前斜拉桥的主要受力结构部件之一，主要的作用是锚固斜拉索，把斜拉索的索力直接传输到承台、桩基结构上，从而满足工程的运行标准。劲性骨架既是索塔阶段的重要结构部分，也是施工的第一道工序，所以施工质量、进度对于整个索塔结构的施工都会产生影响。劲性骨架结构施工的强度、刚度、稳定性以及工艺是否科学，对于整个工程的安全、质量有着直接影响，所以必须加强斜拉桥索塔施工技术研究，落实各项施工方案，以满足施工标准要求。

1 工程概况

某桥梁设计为预应力混凝土双塔索面斜拉桥的形式，索塔高度为146.85m，横桥向宽度为23.6～52.5m，顺桥向宽度为8.0～9.5m，主梁宽度为39.1m。桥塔采用的是钻石型，总计包含4 道横梁。上塔柱设定为竖直的2 个塔肢，中塔柱分为2 个向外的倾斜塔肢，中塔柱下部组合形成整体结构，结构强度与尺寸合格。

2 设计过程

2.1 节段划分

整个斜拉桥的索塔结构组成比较复杂，其包含34个混凝土现浇节段，每个部位的高度为4.5m。索塔的劲性骨架设计为桁架结构形式，包含19 个组成部分，标准节段高度在9.0m 左右。索塔结构较为复杂，可以根据需要减小节段的高度，从而达到工程的安全性。劲性骨架顶部应超出混凝土顶面0.50～1.52m，为后续现场施工提供基础。每个标准节段都要按照要求进行施工，并通过调节杆进行顶面施工，以达到施工标准要求。

2.2 截面构造

劲性骨架的基础性材料为角钢，包含立杆与横杆。结构的尺寸和质量合格，形式满足工程的要求。每一节的劲性骨架都包含4 个标准桁架片，并且将各个结构连接组合成为整体。劲性骨架标准节段的连接采用合理的连接板，尺寸控制为180mm×180mm×15mm。各个结构部分使用主筋进行连接，骨架定位的精度合格，并且使劲性骨架角钢中心点和索塔混凝土外壁保持203mm 的距离。同时，还要确保劲性骨架与索塔塔肢的倾斜度达到统一性，并且根据现场的需要调整塔肢的断面尺寸。

3 索塔施工技术分析

3.1 塔柱施工技术

3.1.1 准备工作

在工程开始前做好各项准备工作，选择最佳的施工设备极为重要。在前期准备时，主要的作用是保证塔柱施工符合要求。目前，在塔柱施工中塔吊是主要的设备，需要布置2 台塔柱。此外，塔柱现场施工中电梯也是必不可少的设备之一，总计设置有3 部电梯，主要的作用是运输材料、人员以及工具。同时，还要加强现场的泵管、水管、输送管的设置，给塔柱现场浇筑施工提供基础[1]。

3.1.2 塔柱施工技术

塔柱现场施工中根据主塔垂直高度尺寸进行水平分层，从而使浇筑现场施工顺利进行。结合现场施工工艺要求，将塔座与底层作为调平层的结构，总计分为27 个阶段。对于塔座与调平层来说，属于基础部分，是第一次进行浇筑施工的，按照工艺方案确定浇筑高度。根据设置的节段高度尺寸，严格落实浇筑施工，并且加强现场施工质量的监督与管理，保证施工效果符合要求。通常来说，现场浇筑施工采用爬架提升系统与挂架系统，确保系统提升达到要求。在标准爬模现场施工中分为以下几个工序：

第一，混凝土强度超过15MPa。根据需要做出模板后移调整，还要做好各个结构拼装工作，并爬升爬架。

第二，爬升到规定部位后，立即组织人员拼装劲性骨架，再处理钢筋与模板，做好预埋处理。

第三，前移模板，设置外模与内模，开始校正处理，从而达到施工质量标准，然后安装拉杆，进行现场浇筑施工并养护。

第四，将上述3 个步骤循环作业，直到全部施工完成，进行后续施工。

上塔柱在现场施工中虽然参照下塔柱施工要求进行，但是也有差异，即上、下塔柱夹角符合要求，这是影响施工效果的关键。对于塔柱结构施工来说，首节必须进行控制，加强质量验收与检查，每个结构部分都符合工程的要求，从而满足施工工艺技术标准。因为上塔柱结构组成复杂性较高，除了确保塔身性能和质量达标外，还要确保索道、拉压杆、钢锚梁符合工程标准，才能提高塔柱结构的质量和性能。其中，钢锚梁在现场施工环节需要在厂家内加工完成，合格后运输到现场施工；然后在现场起吊作业，从而形成整体结构；最后标准段的施工周期控制，通过塔吊循环施工作业，并且逐步落实混凝土现场的施工[2]。

3.2 塔座施工关键技术

塔座是整个索塔的基础组成部分，所以施工前应该开展现场的钢筋制作与绑扎作业，从而达到施工效果的要求。钢筋制作环节，严格落实质量管控措施，对钢筋调直处理，结构尺寸和性能合格，符合设计标准。在检查确定合格后，将钢筋部件运输到现场，并且再次检测。在绑扎结束后，及时进行塔座模板施工作业。施工时选择使用木模板开展作业，并应用龙骨支撑，使承载性能、稳定性达到规范要求。在安装工作都结束后，立即组织现场浇筑作业，一般需要由专业商户进行混凝土供应，同时还要保证罐车、地泵、泵管符合施工要求，确保浇筑现场施工顺利进行。在浇筑施工环节，选择使用分层、分段浇筑方式，单层厚度在30cm 左右；每一层浇筑施工完成后，立即振捣作业，结构强度与性能完全符合标准，密实度达标。但是也要注意，浇筑施工必须保持连续性，从而达到工程的质量标准要求。振捣作业环节，振捣器的间距满足要求，小于振捣器1.5 倍作业半径，并且和侧模、下层混凝土插入也要保持足够的距离，通常要和侧模有10～15cm 的距离，防止造成模板损坏的问题。为了提高振捣效果、提升混凝土结构的整体性，一般插入下一层结构的10～20cm 深度位置上，以满足施工要求[3]。此外，在施工中要随时关注混凝土温度，并且落实保温保湿的措施，确保施工效果符合要求，整体结构性能不会受到影响。

3.3 下横梁施工技术

下横梁的现场施工中首先是支架的设置，目前以钢管柱支架为主要形式。根据结构设置的要求，选择支撑钢管进行施工，总计布设两排，每排要布置6 根支架钢管。钢管柱通过多节拼装作业的方法，一般设计为35.5～39.6m。在吊装作业现场实施环节，将钢管柱分节段开展施工，通过法兰完成拼装施工。在现场支架工作实施完成后，及时展开预压施工，防止发生非弹性变形的情况，保持结构性能和质量合格。在以上工作全部完成后，即可开展下横梁的模板施工作业。通常应用木模或者钢模进行施工，但是要确保强度、尺寸、稳定性符合要求。目前普遍的做法是，底模与侧模应用A3 钢板，厚度尺寸为6mm，对拉螺杆、拉杆进行控制；内模与之相对应，也需要固定处理。模板制作完成后，经过检验各个方面合格，即可进行浇筑施工。下横梁应用2 次浇筑方式，按照3.5m 的厚度进行浇筑施工，从而确保结构的性能符合要求。当前，浇筑施工时应用最为广泛的是泵管输送混凝土的方式，选用分层浇筑的作业方式，单层厚度在50cm 左右，在每一层浇筑后，及时插入振捣棒进行振捣处理，以达到结构密实度的标准。下横梁结构的强度超过2.5MPa，对结构表面实施凿毛施工，并冲洗杂物，表面达到清洁度的要求，平整性合格，从而提高连接效果。在浇筑工作全部实施后，立即组织人员养护，表面覆盖一层草帘、麻袋，并喷水达到湿润的效果。同时，现场要设置保暖设施，防止结构发生收缩裂缝的问题，从而达到结构质量标准[4]。

4 索塔施工质量控制措施

其一，下塔柱斜面支架。此次桥梁项目中下塔柱结构高度为10m，采用的是闭合多箱式结构形式，采取两次浇筑的方法，单次高度为5m。为了使模板安全、质量合格，根据工程的设计方案和技术标准完成现场的支撑处理，达到稳定、牢固的效果，且要在单侧斜面支架布设8 榀型钢支架结构，从而预防失稳的问题。经过计算分析，确保结构双面焊接质量合格。

其二，主动横撑。此次工程在施工中应用的是主动横撑消除塔柱存在的倾斜作用力，从而预防出现偏移造成的外观变形。经过塔柱受力与位移建模计算分析，分别需要在下横梁与中间横梁布置横撑，每一道横撑通常包含2 根钢管。横管安装工作结束后，应用千斤顶提供顶升力，以确保内倾位移符合要求，线形符合控制标准。

其三，液压自爬模体系。根据工程的施工需要，中横梁结构尺寸符合要求，并且塔柱的高度符合设计方案标准，且存在一定倾斜度，所以索塔的中、上通过分节段的方式施工。每个阶段为6m，总计有25 个节段，应用专业性的自爬模系统开展施工。与翻模、滑模的环节对比分析，该爬模方式的应用可以保证索塔的质量合格，符合分段施工效果的要求，并且总体性能完全达到标准要求；标准化作业顺畅，既能促进塔柱外观质量性能的提升，还能预防发生变形的问题。根据现场施工需要，结合爬模施工工艺方案的要求，该系统包含15m 垂直高度操作台，由吊平台、主平台、上平台等结构组成。在模板的施工中转角圆弧模板应用定制钢模板，尺寸符合设计标准；内模板的尺寸要求较高，全部为定制钢模板，且进行检验质量合格。爬模施工中需要在塔柱的混凝土结构内预先埋设爬锥，设置挂座与螺栓，确保架体结构的稳定性。施工人员操控作业平台，利用平移平台进行模板的移动与拆除，为现场施工提供基础和标准，根据施工工艺开展绑扎、安装与浇筑，形成整体结构。爬升作业的环节，两侧挂座件要安装导轨滑移结构，并且通过滑轮完成操作，导轨运行状态良好。通过油泵进行运动，千斤顶提供动力支持，滑移效果合格。通常来说，油缸每次滑移高度30cm 左右，循环作业达到规定施工部位[5]。在具体的施工中，由于塔柱横桥投影设计为斜面，且结构分布均匀性很差，导致难以达到工程的实施标准要求。为了预防出现不同步的问题，现场落实监督管控措施，每个环节都要加强控制，使升降速度在合理的范围内，满足在现场同步作业的要求。

其四，混凝土浇筑措施。在现场施工中索塔内部分布着大量的钢筋，振捣施工难度较大，容易导致结构密实度不足的情况，所以影响外观质量。为了提升振捣施工效果，使结构的性能完全达到要求，技术人员应根据现场需要，选择应用具备伸缩功能的振捣装置。索塔塔柱在现场浇筑完成后，振捣塔柱结构内性能合格后，才能继续开展后续作业，并做好振捣环节控制，提高工程的质量水平。最后对振捣结构进行控制，单个塔柱的高度应逐一缩小，使每个阶段都能达到工程标准，质量性能达标。

其五，钢锚梁施工措施。综合分析此次桥梁项目的特点，在上塔柱现场施工作业中为了避免钢锚梁对接变形而产生严重的误差，引发设计变更，该项目不会再应用钢锚梁对接螺栓的作业方式，而是通过在工厂内完成加工制作，检验合格后再运输到现场开展施工。因为钢锚梁结构吊装自重在7.5t 左右，所以按照现场要求选择使用C7050 塔式起重机，其最大吊重16t，吊装半径为50m 左右，同时还配置一台C7022 塔式起重机，最大吊重16t，吊装半径为60m，安装到索塔两侧保障施工。制造厂内进行加工制造后，各个部位进行预拼装作业，保证结构尺寸合格，相互配合精度紧密，为后续现场安装施工提供帮助。在具体的施工环节，先将钢锚梁提升到规定的位置，确保定位符合要求，再进行现场浇筑施工，从而预防两侧出现高程不一致的现象而影响施工的效果。同时，制作钢管支架作为第二个钢锚梁的定位基础，确定最后一个钢锚梁定位，防止出现多次累计误差过大的情况，以提升钢锚梁施工的质量水平、加快施工速度，达到施工工期的要求。

5 结语

在斜拉桥索塔技术工程项目开展阶段，提高该技术的应用水平对确保桥梁结构的稳定性以及安全性有着重要的帮助。本文对斜拉桥索塔技术的工艺流程以及技术要点进行了探讨，未来还需要加强对斜拉桥索塔技术的研究，要通过优化结构设计技术方案，以及应用现代化信息技术来提高斜拉桥索塔技术的整体施工效果，如此才能为桥梁工程的建设奠定基础。