矮塔斜拉桥主墩与塔吊基础及附墙杆一体化设计及施工

矮塔斜拉桥主墩与塔吊基础及附墙杆一体化设计及施工

李小闯

上海建工四建集团有限公司，上海市 201103

摘  要：随着城市基础设施建设的快速发展，塔吊作为辅助运输设备，已广泛用于城市桥梁建设领域。结合背景常合高速公路茅山互通至金坛滨湖新城连接线工程中，丹金溧漕河矮塔斜拉桥实例，因受周边条件制约，塔吊设备基础无法独立布置于桥梁主墩外。简述主墩承台与塔吊基础一体化设计及施工以及附墙杆应用，为类似工程提供指导。

关键词：斜拉桥；塔吊；附墙杆；一体化

一、引言

塔吊作为桥梁施工过程中的运输设备，一般情况下布置在桥梁基础之外。但随着施工条件愈发复杂，往往存在着场地狭小、涉水及用地等行政手续审批难、周边建筑物多等情况，塔吊布置往往受到诸多限制。塔吊布置位置的选择尤为重要，在同等起吊重量和旋转半径下首先满足基本运输需要，又要能经济合理。通过背景工程的实际施工经验，提出塔吊基础与主墩承台基础相结合进行一体化设计与施工可以规避以上问题。塔吊基础利用主墩承台作为支撑体系，有效连接成一体是探索研究的关键。同时设置“井”字型附墙杆安装在塔身四周，防止塔身摇晃碰撞0#块翼缘板。为同类型工程提供技术支撑和施工经验指导。

二、背景工程概况

丹金溧漕河矮塔斜拉桥上跨丹金溧漕河三级航道，主墩墩身分幅设置，桥面联成整体，桥梁中心线与航道中心线夹角约75°。主桥全长200m，跨径为55m +90m +55m，为三跨预应力连续箱梁，桥宽46m，采用三幅桥的形式。主桥采用挂篮悬臂对称浇注工艺，每幅桥0号块2个，节段长度10m，跨中高度3.6m，两侧高度3.304m，重582.1t。

主墩设置在航道驳岸挡墙内侧，不侵入航道。主墩下部结构采用花瓶型桥墩，三幅桥梁分别设置一个桥墩，12＃边幅A墩及13＃边幅B墩承台为避免侵入水域，分别旋转13.9°和15.2°，承台外边与驳岸齐平。主墩厚度3.0m，墩底宽度5.2m，墩顶宽度7.5m，承台平面尺寸：长×宽×高=12.4M×7.7m×3.5m。          

承台平面布置

三、实施难点及设备比选

1、主桥全长200m，跨径为55m +90m +55m，主跨为90m。索塔塔柱施工垂直距离最大为30m左右，主桥节段跨河侧悬浇段推进至3号块时，现场岸边吊机施工半径及操作高度已经无法满足要求，起吊半径有限，起吊运输效率低。不能完全满足施工过程满负荷有效运输。同时此桥梁为矮塔斜拉桥，吊装设备还要辅以配合索塔穿索、吊装套管等长距离负重吊装，所以塔吊是最优选择。在河道东西两岸12#墩、13#主墩附近各设置1台起重臂42m QTZ80（TC6012-6）型塔吊，以解决工程施工现场所需材料、设备、构件的垂直和水平运输。

2、由于两个主墩（12#、13#墩）临近航道，西岸12#边墩A一侧有一处船舶加油站，东岸13＃边墩A一侧无通行道路，车辆无法进入。同时岸边场地现状为防汛大坝和泥浆弃土场。没有条件设置塔吊。如将塔吊基础设置在驳岸处，需要征得地方海事行政主管部门、属地同意。审批难度大持续时间长，所以塔吊必须设置在主墩两个承台之间。

3、塔吊基础设在两承台之间，利用承台作为基础锚固支撑点。充分与结合在一起形成一体。可以和承台同步设计同步施工，一定程度上缩短了工期，质量可控。不需要再设置独立的塔吊基础，有利于节约工程造价。该方法合理可行经济有效，使桥梁建设更快速、更高效、更放心，优点远优于塔吊设置在主墩外。

四、基础及“井”字型附墙杆一体化设计

一体化设计体系由边墩承台、中墩承台和塔吊基础利用预埋筋浇注在一起形成整体+塔身穿过0#块湿接缝防碰撞附墙杆组合体系。一体化组合体系从下到上依次为：施工准备→主墩承台钢筋绑扎→ф28支撑锚筋预埋及主墩承台砼浇注→基础底地基处理→塔吊基础钢筋绑扎（塔吊固定式支腿预埋）→塔吊基础模板安装砼浇注及养护→塔吊1.6m×1.6m标准基节安装→主墩立柱和0号块施工及附墙杆精轧螺纹钢预埋→塔吊安装→“井”字型扶墙杆体系安装。根据现场施工进度计划提前与设备加工厂家联系，基础开始施工前相关预埋支腿、标准基节进场到位。

1、塔吊下部基础

（1）支撑锚筋预埋

边墩和中墩承台在砼浇注前，先行预埋ф28支撑锚筋作为塔吊基础基本连接筋。主墩承台砼浇注完成后再绑扎塔吊基础钢筋，作为塔吊承重基础。塔吊基础横桥向宽度2.2m~3.8m，顺桥向宽度2m，基础厚度度1.35m，预埋主筋采取ф28型钢筋。基础高出主墩承台顶面35m，预埋主筋沿着承台四周均布预埋，采用HRB400ф28钢筋，锚入主墩承台深度不小于100cm，基础砼强度等级为C40，钢筋保护层4cm。（详见附图）

（2）地基处理

主墩承台砼浇注完成后进行塔吊地基处理，塔吊基础开挖至老土（基础承载力必须达到要求），回填10cm碎石找平。基础周边配模再行编筋浇注混凝土。基础周围地面低于混凝土底表面100mm以上以利排水，拆模以后基础四周空隙回填卵石。

（3）支腿预埋及钢筋绑扎

塔吊固定式支腿是承载塔身和起吊重物共同关键受力部分，每套支腿应由塔吊生产厂家配套提供，不得单独购买。进场后检查支腿是存在弯曲变形、裂纹破损情况。支腿只能使用一次，不许从基础中挖出来重新使用。支腿插入基础深度不小于100cm，顶面应校准调平，支腿与基础钢筋可靠连接。基础主筋与承台预埋筋采用机械连接方式进行连接，钢筋间距15cm分布均匀。严格按照钢筋加工绑扎规范要求施工。砼保护层数量每平方米不少于4块，与钢筋绑扎固定牢固。（详见附图）

（4）模板安装砼浇注及养护

模板采用新购竹胶板，板厚不小于18mm，用对拉螺杆安装固定模板。砼浇注前检查保护块是否缺失，缺失及时补充。基底不能有杂物用水冲洗并充分湿润模板和主墩承台表面。为了防止砼离析，砼浇注用溜槽辅助下放，分层浇注。振动棒采用快插慢拔方式进行振捣，振捣过程中严禁碰触预埋支腿。固定支腿周边砼充填率必须达到95%以上，浇注完成后覆盖洒水保湿养护，侧模板拆除后立即分层回填。        

12#、13#墩塔吊基础平面图

基础剖面、配筋图

2、上部“井”字型附墙杆框架

由于施工场地限制，塔身中心线与主桥90cm湿接缝中心线一致，塔吊塔身从两幅0号块湿接缝中穿过。考虑到使用过程中和刮风天气塔吊的稳定性及与两幅翼缘板的安全距离，防止塔身摇晃碰撞翼缘板导致安全隐患。增设“井”字型附墙杆件来保证安全性。附墙杆设计主要采用40# H型钢（4根）与翼缘板内预埋精轧螺纹钢（4根）连接成整体，形成“井”字型附墙杆框架。同时塔身设置8块缓冲胶带，避免了在塔身受力摇晃过程中直接碰撞结构。利用缓冲胶带和“井”字型附墙杆框架消减破坏力，达到保护作用。（详见附图）

横桥向附墙杆件示意图顺桥向附墙杆件示意图

附墙杆件俯视示意图

（1）桥面采用1cm的钢板作为40＃H钢的基础，利用挂篮施工中预留下的精轧螺纹钢拧紧固定。H钢紧贴塔吊杆件成井字型安置于基础铁板上，同时塔吊标准杆件与H钢接触部分设置缓冲胶带作为保护。横、纵向H钢之间连接以及与基础铁板之间的连接采用三角铁板。

（2）H钢与1cm基础钢板之间设置2道三角铁板焊接牢固，接触部位焊缝要饱满。横向与纵向H钢连接部位的顶部同样设置2道三角铁板焊接牢固，外部夹角位置设1道三角铁板

焊接牢固。

横桥向附墙杆件大样A示意图         顺桥向附墙杆件大样B示意图

五、一体化组合体系施工控制要点

1、组合体系验算

经受力计算，塔吊基础满足QTZ80（TC6012-6）预埋支腿固定式塔吊施工安全要求。

2、材料设备验收

施工过程中所涉及的材料、埋件、构配件等必须选择质量信誉有保证、口碑好、知名度高、供货稳定的厂家。进场后严格执行验收制度，检查出厂合格证、质保书等相关证明材料。对钢材进行取样送检复试合格后才能使用，不符合要求的材料不得使用。尤其支腿、螺栓等必须从塔吊厂商购买。

3、预埋件质量控制

固定支腿平面度误差控制在1/500，砼浇注前用水平仪器仔细检查4只支腿水平度是否在误差容许范围内。主筋通过固定支腿有困难时可以避让，但不能切断。支腿外露部分包裹保护，防止砼浇注期间被污染影响后续标准基节的正常安装。“井”字型附墙杆精轧螺纹钢丝口外露部分进行套管保护，避免施工过程外力碰撞变形。

4、安装要点

塔吊安装必须等基础砼强度等级达到40MPa才能开始，0号块施工完成后再安装塔吊，安装的顺序不能颠倒。三幅桥之间利用横隔梁连接，塔吊基础位置应避开横隔梁投影面。错开距离40cm以上才能保证塔身安装过程中与横隔梁有一定的安全操作空间，施工安全才有保障。

六、结语

实践证明，矮塔斜拉桥主墩与塔吊基础及附墙杆一体化组合体系切实可行，而且成功应用于背景工程。解决了因外部客观不利因素影响，无法将塔吊设置在桥梁结构以外的问题。同时与承台连接在一起形成一体化组合体系，利用承台作为主要受力支撑点。不需要再单独施工塔吊基础，缩短了工期，同时也节约了工程建设成本。该组合体系打破了传统和常规方法，相信随着城市桥梁建设的高速发展应用前景也更加广阔，为今后同类型的工程能够提供宝贵的经验和指导。

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