山区悬索桥主塔施工方法技术研究

山区悬索桥主塔 施工方法技术研究

郎卫忠

中交路桥华南工程有限公司

摘 要：近年来，随着我国经济水平不断提升，城市化建设进程逐步加快，道路、桥梁等交通工程建设数量也越来越多，工程建设安全等问题受到人们的广泛重视。大跨径悬索桥以其独有的缆索承载架构成为横跨湖泊、河流以及发达城市桥梁工程建设中的主要形式。鉴于此，本文结合贵州赤水大桥主塔施工实例，针对传统施工技术进行优化，主要包括液压爬模架体及倒角模板防坠落安全技术优化，横梁预应力采用与塔柱异步浇筑时预应力分级优先施工技术研究及施工缝处理技术优化，水平撑杆安装拆除及主动顶撑力施加过程中的装配式卸落安全技术研究。通过施工技术优化研究,消除传统工艺中的安全隐患，提高工作效率，保障结构质量。 

关键词：山区；悬索桥；主塔施工；施工质量控制

一、工程概况

赤水河大桥贵州岸位于贵州省毕节市金沙县清池镇六羊村附近，赤水河大桥两岸为山坡，桥位横跨赤水河谷，赤水河水深约l.6m，底宽约70-80m，桥位河谷顶宽377m，相对高差225.5m。桥跨布置采用83.5+173.5+575/2，桥长544.5m，塔柱总高度217m。上部结构采用钢主梁采用双边工字梁断面，主桥下部结构采用索塔、薄壁墩，引桥为圆柱墩，基础采用桩基础。

2. 施工前准备工作

桥梁施工前，复核地质情况，在基桩挖孔过程中应注意岩层变化，挖孔施工中应把各项安全措施检查作为人员下孔内作业的重点检查事项，保证孔内人员的安全。索塔施工过程中圆弧段线形控制，索导管位置定位精度，与监控量测对接来完善整个梁体斜拉索张拉力的控制，索塔施工外观质量的控制和叠合梁线型的控制作为质量和技术管控重、难点。提前做好后续工作的各项预埋件的布设，为提高预埋件安装精度可采用相应规格的定位钢筋网，合模前进行定位并加强位置复合，为后续施工提供便利。预埋件是现场砼浇筑前检查控制重点。

2. 悬索桥主塔施工工艺

根据赤水河大桥主墩主塔的形状及施工需要，主塔拟采用以下工艺进行施工：⑴塔柱起步段采用支架立模施工工艺进行施工，其它节段采用液压自爬模系统进行施工；下横梁与相应塔柱节段同步分次浇筑施工；上横梁与相应塔柱节段异步分次浇筑完成。塔柱起步段（5.6m高）含2.5m厚实心段，施工时塔柱起步段混凝土开裂的风险大，除按照大体积混凝土施工工艺措施进行控制外（内部设置冷却水管通水冷却）。⑵由于塔柱为变截面，所以爬升过程中塔柱外模采用分块式抽除式的钢模板体系，内模标准节采用大块定型钢模。（模板结构：面板Q235，t=6mm钢板；连接法兰、边框，10*100钢板；竖背肋，[10#槽钢，间距400mm；背楞2×[16a#槽钢,间距≤1350mm；螺丝M20*50mm。倒角位置统一采用定型钢模结构。）⑶为避免塔柱因施工荷载和自重产生过大的横向水平位移，塔柱施工时设置水平对拉及水平撑杆，水平临时撑杆与塔柱固结，上下相邻两道撑杆的间距约16m。⑷在主塔左、右幅塔肢的外侧分别设置一台W350-16HA型和W450-25U型塔吊，作为施工时材料、模板、钢锚梁。塔区钢主梁及小型机具的起重吊装设备。⑸主塔施工时共布置三台SC200型电梯以供人员上下通行（在中塔柱布置2台SC200型斜爬电梯、下塔柱布置一台SC200型直爬电梯）。⑹（塔柱锚固区采用预应力钢绞线+钢锚梁的配索方案）钢锚梁由有资质的专业厂家异地加工，前两对为混凝土齿块，施工时仅预埋索道管，剩余21对安装时每对需先安装钢牛腿，待顺桥向两个牛腿定位准确后再吊装钢锚梁。

3.1索塔结合段施工

1. 结合段托架架设计

结合段施工支架采用拱形支架预埋牛腿的方式，在前一节索塔预埋6个牛腿，承重梁3根采用I45a型钢，分配梁采用I25a型钢共15根，分配梁上设8片拱形架，拱形架间距1m，拱形架间下弦杆、竖杆为[]10a槽钢，拱肋采用[]14a槽钢，背肋才[10a槽钢，面板采用6mm钢板。

（2）主动横撑设计原则

为避免塔柱根部混凝土产生较大的残余应力而开裂，需要在施工过程中，根据塔柱的斜率，在两塔柱之间设置一定数量的水平对拉或横撑来减少水平分力的影响，从而减小塔柱根部外侧应力，将设计附加应力控制在设计允许范围之内。横撑支撑竖向间距是上塔柱在悬臂施工过程中，在混凝土自重、施工荷载及风荷载作用下，塔柱不产生裂缝（并有足够安全储备）的最大悬臂高度，该高度还要满足施工工艺及施工空间要求。

3.2横梁施工

索塔下横梁设在主梁下方，顶部标高+768.902m，采用箱形断面，为预应力混凝土结构，高7.5m，顶宽8.824m，底宽9.0m，腹板、顶底板壁厚均为1m；下横梁顶面设置阻尼器及主梁安装所需的竖向支座及临时锚固装置。索塔上横梁顶部标高+849.302m，采用箱形断面，为预应力混凝土结构，高5.0m，宽7.0m，腹板、顶底板壁厚均为1m；横梁内布置预应力钢绞线，钢绞线锚下张拉控制应力1395MPa，所有预应力锚固点均设在塔柱外侧，采用深埋锚工艺，预应力管道采用镀锌波纹管、真空压浆工艺。上横梁侧面设Φ140×6.2mm的PVC管作为通气孔，底面设排水孔。

主塔横梁为 C50 混凝土，下横梁钢管支架法现浇施工，下横梁分两次浇筑，第一次与塔柱同步浇筑9节段，第二次与塔柱同步浇10段。上横梁采用型钢组成的八字撑进行施工，八字撑与塔柱预埋的牛腿连接。上横梁与塔柱异步施工，浇筑完后等强张拉上横梁预应力钢束。

3.3预埋件施工及塔内爬梯施工

主桥塔柱顶各设置两套LGTQ—9000可控提前放电型避雷针，主要保护主桥塔柱、斜拉索、航空障碍灯以及其它装置。要求接闪性能好，覆盖范围广，抗风12级以上，最大风速45m/s，防腐蚀，美观，易于安装。

1. 主桥索塔内接地引下线和等电位连接线均采用 50x5mm 热镀锌扁钢。主桥索塔从下至上敷设四根接地引下线，接地引下线敷设在塔壁内侧1.4m处，接地引下线上端与索塔顶部接闪杆预埋件、航空障碍灯预埋件、人梯及塔顶栏杆均应可靠焊接，栏杆断开处做接地跨接处理。下端与承台基桩可靠连接。索塔内两根接地引下线之间在塔身段每隔 10m 左右设置水平等电位连接线，等电位连接线与接地引下线焊接，并与索塔竖直主钢筋及骨架焊接。

（2）索塔在下横梁处设置接地端子，通过接地编织铜带与主钢箱梁底部连接。接地端子顶面应高出混凝土面 1cm。施工时应封堵接地端子的螺孔，防止泥浆进入。

（3）接地桥墩和桥台内接地引下线采用 50x5mm 热镀锌扁钢，接地引下线上端接地端子通过接地编织铜带与钢主梁连接，下端与承台基桩等电位连接，形成良好电气通路。接闪杆、接地引下线、索揽、钢—砼组合梁等构成一个完整的导体，不允许任何可导电部分断开。综合接地电阻值≤4.0Ω。

3.4预埋件拆除后的塔面处理

预埋件拆除后由现场施工人员站在吊篮平台上，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，在外表面用无色透明胶带贴覆进行保湿养生。

3.5下塔柱及下横梁施工安全爬梯

承台施工时，先在基座位置预埋直径为 18mm 的螺铨，以保证梯笼的稳定性。梯笼每隔4m～6m处及顶端应设置一道垂直导向方柱与索塔连接的水平连墙附着件。严格按照规范进行梯笼安装并确保安装质量，安装及拆除过程中不可暴力操作，同时务必在梯笼上设立固定观测点派专人定期对其进行观测，发现变化异常应立即进行检修。遇有恶劣气候（如风力在六级以上、大雾、暴雨等）影响施工安全时，停止安全爬梯搭设或拆除工作。

2. 变形监测

随着荷载增加，混凝士弹性压缩及收缩徐变，主塔可能产生位移，故在施工过程中监测主塔的相对及绝对沉降和水平位移，以能确切反映主塔实际变形程度或变形趋势，确保塔顶高程的正确并分析主塔的稳定性。

4.1垂直位移变形测量监测

垂直位移变形测量监测精度为三等，基准点利用主桥控制点。观测点设立设在承台项面的塔座纵横轴线上，每个塔座处各布设2个沉降点。将沉降观测分为绝对沉降观测和相对沉降观测。对于绝对沉降观测，按照三等监测精度基准网和水准观测主要技术要求，按往返观测法按闭合水准路线布设，如果受现场条件限制可采用三角高程中间觇牌法测量。相对沉降观测是对承台上4个沉降点进行观测，按二等水准精度进行。承台混凝土浇筑完成且混凝土达到一定强度后，进行首次变形测量观测。变形测量观测周期划分8次（如监控有要求，根据监控划分）)：下横梁施工前、后；0#块施工前、后分别进行一次变形测量，按上塔柱高度划分进行二次变形测量，主塔竣工后进行一次垂直位移变形测量。

4.2水平位移变形测量监测

水平位移变形测量监测精度为三等，采用极坐标法进行观测水平角和距离。变形监测点设直在下横梁顶面，左、右各埋设安置反光镜或觇牌的强制对中装置，在观测过程中水平角观测4测回，距离观测3测回。下横梁混凝土浇筑完成且混凝土达到一定强度后，进行首次水平变形测量观测。变形测量观测周期划分5次(如有设计要求，根据设计划分):下0#块施工前、后分别进行一次变形测量，按上塔柱高度划分进行二次变形测量。主塔竣工后进行一次水平位移变形测量。

2. 结束语

现阶段，我国经济水平不断提高，城市交通道路、桥梁建设数量逐渐增加，大跨径悬索桥因其自身的宏伟性受到了现代化城市交通建设，以及横跨湖泊、河流等桥梁工程建设的广泛采用。为确保大跨径悬索桥建成投入使用后的安全性和稳定性，桥梁施工企业务必要做好大跨径悬索桥主缆架设的质量控制工作，从而有效提高大跨径悬索桥工程的整体建设质量，以确保我国城市化建设能够有条不紊地进行，成为未来的桥梁强国而不仅仅是现在的桥梁大国。

参考文献

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