武汉西四环汉江特大桥3#墩主塔快速施工技术

武汉西四环汉江特大桥3#墩主塔快速施工技术

苏醒

关键词：高速公路；主塔施工；爬模法1；工程概况

汉江特大桥是武汉西四环线的控制性工程，位于东西湖区慈惠街与蔡甸区交界处，沿九通路跨慈惠街及汉江左岸东西湖大堤，近正交跨越汉江，桥位在汉江与长江交汇口上游约21.5km。汉江特大桥全长909m，主桥为714m的五跨一联双塔双索面预应力混凝土斜拉桥，桥跨布置为（77+100+360+100+77）m，3号主塔由下塔柱、上塔柱、塔冠、上横梁、牛腿等组成。塔柱形式是“H”型，3号主塔牛腿顶面以上塔高112.55m，3号主塔牛腿底面以下塔高12.55m，牛腿高5m，3号塔柱总高130.1m。上塔柱横桥向宽5m，顺桥向宽7m，采用空心矩形截面，上塔柱锚室壁厚0.7m（横桥向）、1.2m（纵桥向）；下塔柱为四面内倾多面体构造，纵桥向内侧、外侧倾斜度分别为1/11.2857和1/8.3158，横桥向倾斜度为1/25.28；下塔柱横桥向宽5~7m，顺桥向宽7~12m，采用矩形空心截面。壁厚1.2m（横桥向）、1.5m（纵桥向）。主塔设有劲性骨架，以便于钢筋施工定位，劲性骨架不参与受力，上塔柱斜拉索锚固区之劲性骨架，施工时结合索导管定位可适当调整[1]，主塔结构示意图及主塔分节浇筑图详见图1。

2汉江特大桥3#墩主塔快速施工技术

斜拉桥梁体尺寸较小，桥梁的跨越能力较大；受桥下净空和桥面标高的限制少；抗风稳定性比悬索桥好；不需悬索桥那样的集中锚碇构造；便于悬臂施工等。斜拉桥造型美观，较多城市桥梁选用斜拉桥设计，成为城市一道美丽的风景线。其主塔施工是斜拉桥施工的关键工序，主塔结构复杂，施工周期长，主塔高空作业安全风险较高，因此能总结一套安全、快速的施工方案，为今后类似主塔快速施工提供借鉴很有必要。汉江特大桥主塔快速施工技术[2]～[4]主要研究内容如下：

图1主塔结构示意图及主塔分节浇筑图

（1）塔吊、电梯型号选型及布置。

（2）爬模选型及施工。

3主塔施工塔吊、电梯选型及布置

3.1塔吊、电梯选型

为满足武汉西四环汉江特大桥主塔快速施工需要，塔吊选型时，塔吊的各项性能必须满足主塔施工、上横梁支架、横撑吊装吊高、吊距、吊重要求，即选用两台MC200塔吊，其机械性能最大吊重10t，最大起重力矩200t.m，附墙最小间距21m，塔吊附墙后最大悬臂高度47.35m，吊臂长度60m。

主塔施工为高耸结构物施工，为方便施工人员上下和小型工具的运输需要每支主塔塔柱配备一台施工电梯。武汉西四环汉江特大桥主塔电梯施工选用SCQ200GD，最大运载量为2t，每批上下人员数量限额8人，满足主塔快速施工的要求。

3.2塔吊、电梯布置

塔吊平面位置布置应满足主塔施工现场材料及设备起吊位置到主塔施工吊距、吊重的要求、同时应满足塔吊安拆时不受桥梁主体结构及其它障碍物影响。武汉西四环汉江特大桥主塔施工材料和设备进场主要通过主塔两侧及边跨侧施工栈桥运输至施工现场，根据施工场地实际情况，将两台塔吊分别布置在主塔上、下游侧塔座顶面上，上、下游塔吊吊臂中轴线均可360o旋转，通过合理的塔吊扶墙设置，始终保证下游塔吊比上游塔吊高，从而实现不相互影响。

根据武汉西四环汉江特大桥主塔结构特点，将主塔电梯布置在主塔上下游塔柱侧面，电梯平台搭设在塔座上，电梯轨迹从塔吊扶墙空挡处穿梭，电梯轨道与横桥向成87°角，合理利用了塔吊与塔柱之间的空间，同时满足电梯从电梯平台一次到塔顶要求，不需要中间换乘，减少上主塔施工通行时间，加快主塔施工速度。

4爬模选型及施工

4.1爬模选型

主塔高130.1m，若能增加每次浇注的节段高度，减少浇注的节段次数，将对缩短主塔施工工期起到立竿见影的效果。以前国内采用的爬模施工节段一般为4m和4.5m，武汉天兴洲长江大桥施工时中铁大桥局项目部和北京卓良公司共同研制了节段浇筑高度为5m液压爬模，在多个项目主塔施工前期开展了6m、9m和12m节段爬模研究，经过比选，研制出6m节段液压爬模[4]～[5]。

6m节段爬模施工比5m节段爬模节段施工高度高1m，可以减少主塔施工次数，加快主塔施工速度。若采用每次浇注节段高度为6m的液压爬模施工，主塔施工可划分为24节段浇注次数；若采用每次浇注节段高度为5m的液压爬模施工，主塔施工可划分为28节段浇注次数；如果采用每次浇注节段高度为4m的液压爬模施工，主塔施工则要划分节段浇注次数多达29次。按照平均12天完成一个节段计算，采用浇注高度6m的液压爬模施工比5的液压爬模施工可缩短48天，比4m的液压爬模施工可缩短60天。6m节段爬模现已成功的在武汉西四环汉江特大桥主塔、黄冈公铁两用长江大桥主塔和武汉二七长江大桥主塔施工中实施，主塔分节段浇筑高度详见图1，6m节段爬模施工见图2。

4.2爬模施工

为了保证主塔节段施工快捷、工人操作安全，使主塔施工时劲性骨架和主筋的安装时间缩短，减少劲性骨架和主筋安装次数和高空施工难度，并满足主塔主筋接头不在同一断面上，合理的配合6m节段爬模施工，劲性骨采用7.6m高进行分节，并分榀安装，主筋采用定做的7.6m主筋，保证了安装便捷，操作方便，加快主塔节段施工速度。如果采用5m节段爬模施工，在施工过程就要缩短劲性骨架和钢筋定尺，以满足5m节段爬模p—炸药密度，2号岩石硝铵炸药密度p=0.95～1.1（g/cm3）

该工程单个桩孔炸药量计算如下：

q=1.8kg/m3，r=0.5m，w=0.5m，e=1.0

Q=0.33qπr2we=0.33×1.85×3.1416×0.5²×0.5×1.0=0.24kg=240g

单个炮孔炸药量Q’=πd2/4Lp=3.1416×3.2²/4×0.33×50×0.95=126g，选用150g。

每个桩孔的炮孔数n=Q/Q’=240/126=1.9（个），选用2个炮孔爆破。经试验试爆，结合实际，单个炮孔放的炸药量为150g，可取得最佳效果，按构造要求，炮孔离坑壁距为（0.3～0.4）w，炮孔间距为（0.8～1.2）w。

考虑施工安全和防水要求，采用导爆管起爆，导爆管接引线，导爆管与雷管的连接按出厂说明书的要求进行，用3～5层聚丙烯包扎把雷管与导爆管包扎牢固。

填塞材料采用干粘土填塞，并保护导爆管和导火索。炮孔炸药填塞完毕，对爆破线路进行全面检查，用薄铁盖板覆盖桩孔，并用沙包压牢，按爆破安全规范规程操作，统一指挥放炮。用爆破方法进行开挖孤石，厚度深3m，挖孔施工得到顺利完成。

2.2雨积水

A扩孔部位是桩的持力层部位，8-A和9-A轴的2个桩孔验收后，恰遇大雨，一连5天，桩孔内积水达5米深。

雨天过后，我们用潜水泵把水抽干，重新检查终孔，桩底持力层风化花岗岩土体开始有软化现象。

为确保持力层的承载力，我们继续进行挖除20cm深土体，清除被软化的强风化岩土，终孔验收合格后，及时封底和灌注桩芯混凝土。

3．小结

总之，人工挖孔桩的施工全过程，必须严格执行有关规范、规程，制定有效的安全、质量保证措施，确保挖孔桩的成孔质量和桩身混凝土的强度。本工程桩基础混凝土工程完工28天后，经小应变动测，基本上属于Ⅰ类桩，只有5根属Ⅱ类桩，无Ⅲ类桩，桩的质量全部达到设计要求。

本人参建的该工程因使用人工挖孔桩经济效益显著，这对于我所处的乡镇企业来说至关重要。