斜拉桥超高塔柱主要施工技术

斜拉桥超高塔柱主要施工技术

张泽毅

湖北省路桥集团有限公司，湖北 武汉， 430050

摘要：武穴长江大桥水中主墩15#塔高达267m，位居世界同类桥梁前列。本文系统的介绍了该桥主塔施工中的主要工艺技术，包含：爬模施工、塔梁异步、塔梁同步、索导管、钢锚梁及主动横撑等施工内容，以期对同类工程有所借鉴。

关键词：斜拉桥，超高塔柱，爬模，钢锚梁

1 工程概况

武穴长江大桥主桥采用主跨808m的双塔六跨不对称混合梁斜拉桥，桥跨布置为（80+290+808+75+75+75）mPK钢箱混合梁斜拉桥。索塔外形为钻石形，包括塔座、上塔柱、上横梁、中塔柱、下塔柱和下横梁，均采用C50混凝土。塔柱顶面高程为271.422m，塔座底面高程（承台顶）+4.0m，索塔总高267.422m，其中上塔柱高84.0m，中塔柱高131.0m，下塔柱高50.422m。中塔柱和上塔柱横桥向内外侧斜率相等，均为1/11.1；下塔柱横桥向的外侧斜率为1/10.292，内侧斜率为1/4.993。

2 总体施工方案

主塔共分46节浇筑完成，标准浇筑高度5.95m。塔座（2m）与塔柱第一节（3.5m）采用爬模面板及背楞拼装同时浇筑；其余节段均采用６ｍ 液压爬模施工，施工时采用劲性骨架作为钢筋、模板、管道、索导管及钢锚梁的支撑结构。下横梁采用钢管柱支架法施工，横梁与横梁高度范围内的塔柱混凝土同步浇筑，分两节浇筑完成；中塔柱施工中逐步安装5道钢管横撑；上横梁采用牛腿法施工，塔梁异步施工，分两节浇筑完成；上塔柱节段施工时，同步安装2道钢管横撑，进行索道管、钢锚梁精确定位，并在混凝土灌注后进行环向预应力施工。

3 施工重难点

1. 塔座及塔柱第一节实心段混凝土为大体积混凝土，水化热使混凝土内部最高温度较高，导致较大的混凝土内外温差，进而在混凝土表面产生温度裂缝的风险较高。

2. 下横梁采用塔梁同步施工工艺，是中、下塔柱结合段的关键工序。下横梁底面距离承台顶面高51.4m，横梁宽51.798m。下横梁分两层浇筑，两层分界面为中-下塔柱分界面以上10cm，下横梁支架搭设及精度控制是下横梁施工质量的关键，施工难度大。

（3）上横梁采用塔梁异步施工工艺，整个上横梁高度位于施工平台以上161m，上横梁支架采用预埋支撑牛腿支架作为支撑结构进行上横梁施工。在爬模施工至塔柱对应节段时按照设计给定的图纸进行上横梁支架支撑牛腿的预埋，须保证预埋件定位精度以及预埋件质量，保证支撑牛腿满足施工及规范要求。

（4）钢锚梁位于上塔柱范围内，是桥梁斜拉索的传力结构，对钢锚梁的定位精度要求高，且钢锚梁自平台吊装至设计位置，整个吊运高度最高处达241.5m，最大起吊重量15t，起吊重量大，吊运时间长，起吊风险较大，总体安装难度大。

4 关键施工技术

4.1 塔座及塔柱起步段施工

塔座及塔柱第一节同时浇筑，其中塔柱第一节3.5m高，包括塔柱底部实心段及上部0.5m空心段。主要作业内容有：混凝土表面凿毛、钢筋绑扎、冷却水管及测温元件安装、综合接地安装、预埋件安装、模板安装、混凝土浇筑及养护、冷却水管压浆、模板拆除等。

塔座及塔柱第一节共布置6层冷却水管，竖向与水平间距0.8m，顶层距离混凝土顶面0.5m；最外侧距塔座侧边0.8m。为缩短通水冷却时的管线长度，确保通水冷却效果，每层冷却水管分为4个独立的循环系统；每层冷却水管的进、出水口相互错开，且出水口要有调节流量的阀门和测流量装置。

4.2 下塔柱施工

下塔柱共划分为8个节段，其中第一个节段与塔座同时浇筑，第二个节段高5.45m，其余6个节段高度均为5.95m，采用爬模施工。

根据塔柱钢筋布置情况，综合劲性骨架的安装过程，将塔柱劲性骨架分为A、B、C、D四种标准件，其中间用角钢桁架连接。每节劲性骨架高6m，竖杆采用L100×8角钢，水平杆采用L75×8角钢，斜杆采用L50×5角钢，均在后场将标准件加工完成后由平板车运输至现场进行安装。

安装钢筋之前，首先在劲性骨架上焊接定位钢筋，然后再安装主筋，将主筋固定在定位钢筋上。主筋安装完成后，安装箍筋和其它钢筋，箍筋和其它钢筋安装至施工缝以上30cm处。

浇筑混凝土时按对称下料，分层布料的原则，由周边向中心布料，分层厚度为30cm。下塔柱浇筑最大高度6m，采取在布料点处悬挂溜筒进行下料。每个布料点考虑混凝土流动半径1.5m，当该布料点作用范围内混凝土厚度平均达到30~50cm时，即将泵管转移到下一布料点浇筑。

由于下塔柱为向两侧外伸的倒“八”字形，当塔柱施工一定高度后，在混凝土自重作用下在塔根处产生向外侧的弯矩，在下塔柱设置一道主动拉杆，钢铰线数量及张拉力根据施工监控单位提供的数据进行控制。

4.3 横梁施工

下横梁采用“塔梁同步”施工方案，横梁支撑采用落地支架法施工工艺。下横梁混凝土分两层浇筑，分别与主塔第9节、第10节对应。第一层混凝土浇筑完成，待第一层横梁混凝土强度达到设计强度的90%以上后，对下横梁部分底板部分预应力井下张拉，采用两端张拉，初次张拉力为最终张拉控制力的60%，即单根钢束张拉力2734kN，张拉时自两侧向中间进行。第二层混凝土浇筑完成并达到张拉要求后，进行预应力张拉施工。

上横梁采用牛腿法施工，采用塔梁异步施工工艺，在塔柱31、32节段施工完成后，进行上横梁施工；待上横梁混凝土强度达到90%且龄期不少于7d，按设计分批张拉上横梁预应力钢束。采用预埋牛腿配合型钢支架作为支撑结构，受力主型钢采用双拼HN400×200型钢，中间斜撑采用双拼HW200×200型钢，型钢支架顶面设置贝雷支撑，贝雷上方节点处设置HN350×175型钢分配梁，在分配梁上方间距0.6m设置I25a工字钢，在工字钢上方按照0.5m间距布置I16工字钢，其上布置40cm间距的I16工字钢垫梁，上铺钢模板系统。支撑剪力牛腿预埋于塔柱上，在预埋牛腿上设置砂箱，支架模板标高采用砂箱调节。

4.4 中、上塔柱施工

中塔柱分节11#～31#节段，高度124.95m；中塔柱采用液压爬模施工技术，钢筋采用劲性骨架支撑定位，随着塔柱施工，按24m左右设置一道主动支撑。整个中塔柱塔壁斜率不变，截面尺寸成线性变化，且中塔柱未设置钢锚梁，因此中塔柱施工均为正常爬模施工工艺。中塔柱施工工艺流程：施工放线→劲性骨架安装→劲性骨架定位测量检查→钢筋接长及绑扎钢筋→爬架提升→检查签证→浇注混凝土→养护、凿毛→施工放线→重复进行下一节段。

上塔柱分节32#～46#节段，高84.1m，其中合拢段高15m，塔冠3m。上塔柱设置钢锚梁用于锚固斜拉索。塔身施工采用爬模施工工艺，塔吊及电梯配合施工，混凝土采用泵送。

两塔肢在高程253.422m处交汇，上塔柱两肢同时施工第40节时，两塔肢将不能同时平行施工，需要拆除塔柱内侧单个爬模的上部桁架及下部受力结构，模板采用预埋三角牛腿固定，三角牛腿上端与固定钢板之间销接，下端直接支撑于塔壁混凝土上。施工至42节时，拆除塔柱内侧两个爬模的上部桁架及下部受力结构，内侧模板采用预埋牛腿固定，塔柱交汇段采用另行加工的模板支架，至44节段时两个爬模组拼为一个整体完成上塔柱的施工。

4.5 主动横撑施工

中塔柱和上塔柱施工时，逐渐形成倾斜悬臂状态，塔肢在自重、爬模、温差、风等荷载作用下逐渐变形，因此在中、上塔柱施工的同时每隔一定距离设置横撑。采用设置主动支撑的方法，对塔柱应力及变形进行“双控”。中塔柱共布置5层水平横撑，上塔柱布置2层水平横撑。水平支撑的详细受力将结合塔柱施工节段划分和塔肢悬臂施工工况，由监控单位进行分析计算，主动横撑布置及顶推力，将根据监控单位指令调整。

4.6 索导管、钢锚梁安装

钢锚梁、索导管安装定位以徕卡TCRA1201+R1000全站仪三维空间极坐标法，将全站仪架设在承台控制点上，为了减小角度观测误差采用双后视法设站，以GPS卫星定位校核；根据索道管出口及锚固点设计坐标建立斜拉索轴线空间直线数据模型，利用计算器编程并转换武穴长江公路大桥独立坐标系进行测放。

将索道管大概吊装至放样点A、B（锚固点和塔壁侧出口在劲性骨架上的平面位置点）下方，悬挂线铊在A、B点上，线铊底尖至A、B点的长度,即是实测A、B点高程与锚固点和出口处管中心设计高程的差值△Z ，△ZH，用倒链或其他微调工具调整索道管位置使其锚固点和塔壁侧出口处管中心位置重合。

塔吊起吊钢锚梁在预埋板临时耳板上连接4个5t手拉葫芦导向，手拉葫芦另一端锚固于塔柱混凝土顶面。塔吊开始缓慢落钩，下落过程中4台手拉葫芦协调导向，使钢牛腿缓慢平稳降落至调位支架上方。下落过程中应注意参照预先的标线位置，使钢牛腿尽量精确下落。落位完成后，塔吊脱钩，完成牛腿及钢锚梁定位。

4 结语

武穴长江公路大桥主塔已于2019年封顶建成，现项目已建成通车。该桥采用6m爬模系统施工技术、大体积混凝土质量控制措施、塔梁同步/异步施工工艺、钢锚梁快速安装定位措施、劲性骨架预制安装工艺及桥塔线形测量控制等技术，在保证主塔施工的质量与安全的前提下，有效提升了施工效率，节约了成本。

作者简介：

张泽毅（1989-），男，重庆潼南人，工程师，主要研究方向为桥梁隧道施工管理

参考文献：

1. 武穴长江大桥施工图设计文件.2016年12月

2. 刘爱林,王剑峰.安庆长江铁路大桥主桥桥塔施工关键技术[J].桥梁建设,2013,43(03):31-36.

3. 顾建平,朱毅敏,顾亚囝.东海大桥主通航孔索塔施工技术[J].施工技术,2005(S1):241-243.

4. 李维洲,文兆全.杭州湾跨海大桥南航道桥主塔施工关键技术[J].中国港湾建设,2008(04):50-55.