六安市淠史杭大橋斜拉橋塔梁同步施工

一、工程概況

六安市淠史杭大橋全長436m，分為主橋和兩側(cè)引橋，主橋?yàn)楠?dú)塔雙索面預(yù)應(yīng)力混凝土不對稱斜拉橋，其中主橋主跨長120m、主橋邊跨長85m，采用扇形斜拉索布置，為塔墩梁固結(jié)的剛構(gòu)體系。索塔采用鋼筋混凝土H形索塔，箱形斷面，索塔拉索錨固區(qū)配置井字型布設(shè)的預(yù)應(yīng)力粗鋼筋。索塔自承臺頂起高度為76.77m，塔冠高9.5m，順橋向尺寸為6.0m，橫橋向尺寸為3.0m。索塔設(shè)上、下橫梁，上橫梁采用箱形斷面，單箱單室，高度為6.8m漸變至4.0m。邊跨采用滿堂支架現(xiàn)澆施工工藝，主跨采用前支點(diǎn)掛籃懸澆施工工藝。主跨∏形雙主梁斷面縱梁間頂板寬23m，頂板橋梁中心線兩側(cè)設(shè)置1.5%的橫坡，其中橋梁中心線處頂板上緣距梁底2.223m，縱梁內(nèi)側(cè)處頂板上緣距梁底2.05m，頂板厚30cm?？v梁高2.6m，寬2m，縱梁內(nèi)側(cè)梁頂高出頂板55cm。本橋共14節(jié)懸澆段，*大懸澆節(jié)段長度為7m，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段重量398t。見圖1和圖2。

二、塔梁同步施工方案概述

斜拉橋掛籃懸澆常規(guī)施工工藝為索塔及索塔上橫梁施工結(jié)束后，進(jìn)行掛籃懸澆施工。由于本工程工期緊、任務(wù)重，掛籃懸澆作為本工程工期的控制性工序，如果按照常規(guī)施工工藝進(jìn)行施工無法滿足工期要求，為此項(xiàng)目部通過充分的分析和論證后，提出了塔梁并進(jìn)施工方案。即根據(jù)索塔的施工進(jìn)度，在索塔施工至51m（第八節(jié)）高度時，即進(jìn)行前支點(diǎn)掛籃懸澆主梁施工，索塔和主梁同步向前推進(jìn)。方案提出后，項(xiàng)目部組織由業(yè)主單位、設(shè)計單位、監(jiān)控單位、監(jiān)理單位參加的方案討論會，與會人員就主橋塔梁并進(jìn)施工進(jìn)行了分析和論證，同意塔梁同步施工方案，要求施工過程中主要從塔身應(yīng)力、塔頂位移和斜拉索索力等方面加強(qiáng)檢測與控制。

項(xiàng)目部針對討論會提出的建議和要求，對塔梁同步施工方案進(jìn)行了優(yōu)化和完善，確定塔、梁的施工流程，明確各工序銜接順序作為確定監(jiān)控參數(shù)的基礎(chǔ)。監(jiān)控單位根據(jù)塔、梁的施工流程，對施工工況進(jìn)行模擬，提供索塔和掛籃懸澆施工控制參數(shù)，作為施工控制基礎(chǔ)。

圖2 索塔設(shè)計圖

三、塔梁同步施工方案

（一）、塔梁同步施工時間確定

根據(jù)總體施工進(jìn)度計劃要求，結(jié)合索塔施工進(jìn)度，確定在索塔施工至51m（第八節(jié)）高度時，開始進(jìn)行前支點(diǎn)掛籃施工，塔梁同步施工時間的確定原則是掛籃砼澆筑時，左右幅索塔澆筑至等高度，掛籃砼澆筑時間與索塔立模和索塔立模或砼澆筑時間不得沖突，見塔梁同步施工時間表。

塔梁同步施工時間表

1、在斜拉索張拉過程中，由于索塔尚未都施工完畢，塔根處的壓應(yīng)力儲備較少，為確認(rèn)施工過程中索塔的安全，在施工控制時必須對索塔兩側(cè)的斜拉索索力引起格外的注意，保持索塔兩側(cè)索力基本一致?？紤]到影響斜拉索張拉偏差的因素眾多，確認(rèn)索塔兩側(cè)斜拉索張拉基本一致就要從多方面考慮。張拉之前，要對張拉齒塊、錨墊板的施工質(zhì)量以及索導(dǎo)管的安裝情況加以驗(yàn)收，要對施工現(xiàn)場的情況加以檢查，拆除一切可能影響斜拉索張拉的臨時構(gòu)造物，核實(shí)油表編號是否記錄正確，一切準(zhǔn)備就緒才可以實(shí)施張拉；斜拉索索力采用分級張拉到位的措施，每級索力張拉到位后，除了關(guān)注油表讀數(shù)和斜拉索伸長量，還要密切關(guān)注事先埋于索塔塔根處的應(yīng)變傳感器讀數(shù)變化，出現(xiàn)異常時立即停止張拉。張拉結(jié)束后，要同時核實(shí)油表*終讀數(shù)和斜拉索伸長量，以確認(rèn)張拉索力的正確，利用頻率法觀測一天索力，隨時監(jiān)測塔根處的應(yīng)力變化。

2、塔梁同步施工階段，索塔垂直度的控制至關(guān)重要。經(jīng)理論計算，按照索塔施工至第八節(jié)段主梁開始懸澆，此時塔梁同步施工階段的索塔縱橋向*大水平位移為1.5cm，理論計算值滿足規(guī)范H/3000的規(guī)定。若考慮施工現(xiàn)場條件的不確定性因素，索塔縱橋向水平位移有可能發(fā)生超標(biāo)的情況。需考慮的因素包括：（1）、施工過程中的不確定性荷載：①主梁懸臂端的臨時施工荷載；②混凝土主梁懸臂端模板成型差異（包括脹模）產(chǎn)生的不平衡重力；③因施工工序產(chǎn)生的不平衡荷載；④主梁懸臂施工過程中掛籃脫落。（2）、施工過程中索塔左右側(cè)邊緣局部溫差造成的水平位移。（3）、索塔立模偏差的累積等。為嚴(yán)格控制索塔垂度，施工單位和監(jiān)控單位需在整個施工過程中對索塔變位，截面應(yīng)力和斜拉索索力實(shí)施嚴(yán)密控制。為達(dá)到施工過程中可調(diào)整索塔水平變位的目的，可采用在索塔節(jié)段立模前提前掛設(shè)邊跨主梁的下一根斜拉索并根據(jù)現(xiàn)場情況張拉一定索力的方法達(dá)到調(diào)整索塔兩側(cè)斜拉索水平分力的目的。

3、鑒于塔梁同步施工在索塔上橫梁尚未施工的情況下進(jìn)行，而索塔上橫梁做為索塔間的*性橫向聯(lián)系構(gòu)件，對索塔的橫橋向穩(wěn)定性及控制索塔橫橋向水平位移起關(guān)鍵性作用。而在塔梁同步施工階段，考慮到施工現(xiàn)場各類不確定性因素的影響，不排除索塔橫橋向水平變位的可能。為嚴(yán)格確認(rèn)索塔橫橋向穩(wěn)定性、橫橋向索塔垂直度的控制，在此施工階段需設(shè)置索塔間臨時橫向聯(lián)系。

4、考慮到日照溫差對索塔水平變位的影響，在對索塔變位進(jìn)行測量以及索塔立模時，一般在一天中日照溫差對結(jié)構(gòu)變形影響*小的時候即清晨日出之前進(jìn)行。

5、在塔梁同步施工過程中，施工監(jiān)控單位應(yīng)嚴(yán)格控制實(shí)際施工時的結(jié)構(gòu)幾何尺寸、收縮徐變、彈性模量、預(yù)加應(yīng)力、斜拉索張拉力，并及時采集各類計算參數(shù)，按照實(shí)際參數(shù)進(jìn)行跟蹤計算，確定下一階段所需拉索索力，嚴(yán)格控制索塔垂度與塔根應(yīng)力，并形成塔梁同步施工階段的施工控制文件。施工控制文件包括下列內(nèi)容：①、施工過程控制系統(tǒng)：施工控制流程、誤差分析方法、測試系統(tǒng)、判斷分析系統(tǒng)等。②、施工過程控制數(shù)據(jù)：斜拉索初張力、斜拉索調(diào)整力、主梁節(jié)段立模高程。③、主梁節(jié)段澆注或安裝及結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換順序。④、施工過程測試數(shù)據(jù)：主梁立面線形、索塔的變位以及控制截面應(yīng)力、斜拉索力等。⑤、成橋恒載狀態(tài)數(shù)據(jù)：主梁立面線形、索塔變位以及控制截面應(yīng)力、成橋恒載斜拉索索力等。

6、施工過程中監(jiān)控單位應(yīng)對主梁各個階段的標(biāo)高進(jìn)行嚴(yán)格控制，在斜拉索掛設(shè)空掛籃、立模、上混凝土濕重、混凝土形成強(qiáng)度張拉預(yù)應(yīng)力、掛籃前移等各個階段的梁體標(biāo)高進(jìn)行詳細(xì)測量并與監(jiān)控計算結(jié)果進(jìn)行對比，控制梁體標(biāo)高滿足規(guī)范規(guī)定的精度要求，若出現(xiàn)偏差應(yīng)立即分析原因，進(jìn)行調(diào)整，防止偏差的累積。

（三）、塔梁同步實(shí)施方案

1、索塔垂直度的控制

塔梁同步施工階段，索塔垂直度的控制至關(guān)重要，單索塔垂直度的誤差不大于塔高的H/3000。經(jīng)過理論計算，按照索塔施工至第八節(jié)段開始進(jìn)行主梁掛籃懸澆，此時塔梁同步施工階段的索塔縱橋向*大水平位移為1.5cm，理論計算值滿足H/3000的要求。索塔施工中索塔模板施工應(yīng)避免累計誤差的產(chǎn)生，因此模板安裝采用分節(jié)提升接高，分節(jié)調(diào)整就位的施工方法，并利用勁性骨架定位模板，以全站儀校核垂直度，保持模板的幾何中心和設(shè)計軸線一致。考慮施工現(xiàn)場條件的不確定因素，索塔縱橋向的水平位移有可能發(fā)生超標(biāo)的情況，需考慮的因素包括：①、主梁懸臂段的臨時荷載；根據(jù)施工要求，橋面要清理干凈，不需要的材料、設(shè)備等一律放置于橋下。②、掛籃懸澆主梁懸臂端模板成型差異產(chǎn)生的不平衡重力；嚴(yán)格按設(shè)計圖紙要求控制模板結(jié)構(gòu)尺寸，確認(rèn)砼成型結(jié)構(gòu)尺寸滿足設(shè)計圖紙要求。③、施工過程中索塔左右側(cè)邊緣局部溫差造成的水平位移；④、索塔四周采用土工布進(jìn)行覆蓋。

2、錨導(dǎo)管施工

斜拉索套筒的定位誤差不大于5mm，施工時斜拉索套筒采用坐標(biāo)法定位，即以控制套筒的錨固點(diǎn)和出口點(diǎn)來保持套筒的空間位置。為確認(rèn)套筒的定位符合設(shè)計要求，具體操作時按下列步驟進(jìn)行控制。

    （1）、初步定位，在定位好的骨架上放出主塔的縱橫向中心線，并按事先計算好的坐標(biāo)值在定位骨架的內(nèi)外型鋼上放出兩個控制點(diǎn)，以此為準(zhǔn)吊裝套筒初步定位。

    （2）、正確定位：使用全站儀對套筒正確定位并反復(fù)測量不斷調(diào)整直至套筒的錨固點(diǎn)和出口點(diǎn)的實(shí)測坐標(biāo)值符合精度要求時方能將套筒可行地固定在定位骨架上。

（3）、復(fù)測：復(fù)測是在澆注混凝土前選擇溫度和大氣對測量影響較小的早晨對套筒的錨固點(diǎn)和出口點(diǎn)進(jìn)行1次整體的檢查，以消除套筒正確定位后的后續(xù)工作對其位置的影響。

3、勁性骨架施工

（1）、索塔施工工藝流程

施工準(zhǔn)備→勁性骨架安裝→綁扎鋼筋→翻模組裝→校模→澆筑砼→拆除底層模板→翻模翻升拼接。實(shí)施作業(yè)時，勁性骨架安裝、綁扎鋼筋、翻模翻升、校模、灌筑砼循環(huán)進(jìn)行，直至塔頂，其間穿插砼養(yǎng)生、埋放預(yù)埋件、環(huán)向預(yù)應(yīng)力張力、混凝土表面的修飾等工作。

（2）、勁性骨架制作安裝

①加工：勁性骨架按《勁性骨架》設(shè)計圖在加工場分節(jié)加工，場地上用型鋼焊出定位框，防止骨架焊接時變形。勁性骨架豎向立筋的加工、下料誤差不超過2mm，勁性骨架起到復(fù)核塔柱標(biāo)高的作用。

②索塔勁性骨架安裝 ：由于勁性骨架直接影響著斜拉索預(yù)埋鋼導(dǎo)管的安裝精度，因此必須保持其位置的正確。勁性骨架是由工字鋼和槽鋼焊接成型的鋼桁架，每節(jié)6m。第1節(jié)骨架安裝前，先在其下一節(jié)混凝土內(nèi)按骨架尺寸預(yù)埋定位角鋼，保持其位置和高程正確，骨架吊裝后直接放置在定位框內(nèi)，骨架下部可用全站儀每次算出坐標(biāo)定位，骨架上部定位可用兩臺經(jīng)緯儀在塔柱的縱橫兩條軸線上穿線，通過調(diào)整骨架使索塔下部軸線點(diǎn)與設(shè)在骨架上部橫撐上的中心點(diǎn)對齊。即可確認(rèn)骨架定位正確。位置正確后與下部骨架焊牢。經(jīng)緯儀在橫橋向可設(shè)置距塔柱較遠(yuǎn)的軸線上，縱橋向在下部澆筑段時可設(shè)在地面上，上部時可設(shè)在引橋上觀測。

4、掛籃行走

行走系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)掛籃空載時的前移功能。它由推動機(jī)構(gòu)及行走反滾輪組成。單個掛籃推動機(jī)構(gòu)由兩臺300t長行程液壓千斤頂和推動底座組成，行走時，兩臺千斤頂同步推動掛籃前移。掛籃行走時的前傾力由后走輪平衡，后走輪沿主梁外側(cè)滾動，對掛籃行走進(jìn)行正確導(dǎo)向。

掛籃行走注意事項(xiàng)：

（1）、掛籃下放和提升時，提升機(jī)構(gòu)內(nèi)千斤頂同步進(jìn)行。

（2）、下放高度要滿足底模能通過橫梁。

（3）、行走時要注意兩個千斤頂同步，防止掛籃軸線發(fā)生偏位，如發(fā)生偏位應(yīng)及時調(diào)整。

（4）、掛籃正確就位時，盡量選擇溫度場較弱的時刻（零晨2:00～5:00）。

（5）、掛籃行走時，所有人員決不允許在掛籃上停留，所有雜物全清走，不能清走的全部固定。

（6）、掛籃行走必須在白天進(jìn)行，并隨時派對專人跟蹤檢查，看看是否被掛著。

5、 掛籃砼澆筑

主梁混凝土設(shè)計強(qiáng)度等級為C50，主梁混凝土配合比設(shè)計應(yīng)從混凝土強(qiáng)度及緩凝時間等性能方面進(jìn)行控制?；炷敛捎帽盟褪┕?，新拌混凝土的工作性應(yīng)符合泵送要求?；炷撂涠瓤刂圃?span lang="EN-US">16±2cm，1小時坍落度損失≤2cm，混凝土凝結(jié)時間滿足澆筑要求?；炷敛浑x析、不泌水，和易性好。

混凝土澆筑程序及方法：由待澆梁段前端逐漸向已成梁段的方向推進(jìn)。

澆筑順序：邊主肋—→橫梁—→頂板

混凝土要均勻布料，嚴(yán)格按30cm分層覆蓋。振搗采用φ30和φ50插入式振搗器，振搗時應(yīng)避免振搗棒接觸模板和預(yù)應(yīng)力管道。斜拉索錨管處設(shè)一臺插入式振搗棒，確認(rèn)錨頭處混凝土密實(shí)。澆筑過程中設(shè)專人監(jiān)測模板及掛籃的變化。

6、索力及高程控制

在每一節(jié)段施工前，對已施工完成節(jié)段的索力、高程及索塔變形情況進(jìn)行檢測，根據(jù)檢測情況監(jiān)控單位確定本節(jié)段的索力和高程。施工流程如下：

（1）、根據(jù)監(jiān)控單位提供的索力和高程第1次張拉斜拉索，形成掛籃前支點(diǎn)。

   （2）、混凝土澆筑50%自重，檢測斜拉索索力，測量掛籃及模板的前端相對高程，根據(jù)監(jiān)控單位提供的索力和高程第2次張拉斜拉索。

   （3）、混凝土澆筑1自重，檢測斜拉索索力，測量掛籃及模板的前端相對高程，根據(jù)監(jiān)控單位提供的索力和高程第三次張拉斜拉索。

（4）、主梁體內(nèi)預(yù)應(yīng)力張拉完成后，進(jìn)行掛籃索力轉(zhuǎn)換。

四、塔梁同步施工總結(jié)

六安市淠史杭大橋主橋于2010年4月15日實(shí)現(xiàn)合攏，素塔垂直度、應(yīng)力以及主梁的線型、高程和索力均能夠滿足規(guī)范、設(shè)計和監(jiān)控的要求。按照常規(guī)施工工藝掛籃懸澆起始日期為2010.1.8，采用塔梁同步施工工藝后掛籃懸澆起始日期為2009.10.6，節(jié)約施工工期3個月，確認(rèn)了合同工期，節(jié)約施工成本90萬，其中，人工費(fèi)30萬，材料費(fèi)：20萬，機(jī)械設(shè)備費(fèi)：25萬，其他直接費(fèi)、現(xiàn)場經(jīng)費(fèi)15萬。

為確認(rèn)塔梁同步施工的順利實(shí)施，項(xiàng)目部專門成立了塔梁同步施工QC小組，對施工中存在的問題進(jìn)行研究，鍛煉了一批年輕的技術(shù)干部。塔梁同步施工獲得了安徽省重大合理化建議和技術(shù)改進(jìn)成果一等獎，安徽省建筑業(yè)企業(yè)2010年QC小組活動成果一等獎。

五、塔梁同步施工過程

圖2  C4節(jié)段施工

六、建成后的淠史杭大橋

圖1  C2節(jié)段施工

（二）、塔梁同步施工技術(shù)要求

圖1  淠史杭大橋主橋總體布置圖（單位：厘米）