超高索塔快速建造施工技术

超高索塔快速建造施工技术

唐中波熊龙强永林胡盼周兴均

四川路桥华东建设有限责任公司

摘要：赤水河大桥是江津（渝黔界）经习水至古蔺（黔川界）高速公路控制性工程，工程难度大，工期紧。索塔建造是整座桥梁关键工作之一，其施工周期长短直接关系到大桥是否能够按时通车。赤水河大桥索塔高243.5m，包含上下两道横梁。采用6m节段液压爬模施工、塔梁异步施工以及横梁托架现浇施工，提高了索塔施工效率；同时在施工中，创造性的采用主筋帘式安装、箍筋整体安装等技术，进一步加快了索塔的建造速度。这些施工技术的应用，实现了索塔9个月封顶，保障了大桥施工工期,可为今后同类型桥梁的高墩施工提供有益借鉴。

关键词：高塔；节段划分；塔梁异步；托架；帘式安装

1工程概况

赤水河大桥为主跨1200m的双塔单跨钢桁梁悬索桥，索塔为门式框架结构，包含塔冠、塔柱、上横梁和下横梁。其中，塔冠为钢结构，高10m，塔柱为钢筋混凝土结构，最大高度为233.5m；横梁为全预应力混凝土结构，箱型断面，上横梁长21m，截面为11m×6m；下横梁长29.5m，顶宽7m，底宽7.36m，高9m，设置2道隔板。

图1桥塔立面图图2节段划分及主动横撑位置图

2主要施工技术

2.1液压爬模节段划分

塔柱采用液压爬模施工，其节段高度大小关系到施工循环次数及施工工期。目前，国内4.5m~6m高节段已成为主流，6.5m高节段已开展研制，甚至有提出9m高节段的设想。笔者认为，在液压机械性能满足的前提下，节段划分会影响到塔柱主筋长度划分、劲性骨架长度划分以及操作人员的施工环境。相比主流节段，非主流节段虽然高度大，但配套施工的主筋需要定制，成本相对较高；同时，配套的劲性骨架高度大、重量重，定位相对困难；此外，在封模后浇筑混凝土时，施工人员需在模板内振捣混凝土，施工环境相对恶劣。因此主流节段高度是比较好的选择。

若塔柱采用4.5m节段，节段数为55；若采用6m节段，节段数为41，比4.5m节段减少14个节段，施工循环次数减少。因此6m节段施工高度是优选（图2）。

2.2塔梁异步施工

索塔塔柱和横梁按照施工顺序不同可分为塔梁同步施工以及塔梁异步施工。

同步施工能够保证横梁和塔肢之间的连接质量，可尽早形成框架结构，整体受力好。但同步施工作业面大，施工组织要求高，且液压爬模需在横梁处安拆一次，不利于施工安全，此外索塔施工受横梁施工制约，施工周期长。

异步施工最大的优势就是施工速度快。在合理选择爬模轨迹前提下，整个施工阶段爬模仅安拆一次，可降低爬模高空转换风险。考虑到大桥工期紧，索塔采用塔梁异步施工。异步施工，塔柱和横梁结合处质量是施工控制关键，本工程横梁和塔柱结合处钢筋全断面接头采用I级接头，确保结合处质量。此外，异步施工，塔柱处于单悬臂状态，对塔柱根部混凝土受力不利，需设置主动横梁来调节。通过计算，整座索塔施工过程中设置5道主动横梁，其中下横梁以下1道，上下横梁之间4道（图2）。

传统异步施工一般仅针对下横梁，对于索塔上横梁，均采用同步施工。但是横梁施工周期相对较长，会影响到整座大桥建造速率，因此上横梁施工仍采用塔梁异步施工，即塔柱封顶之后，进行上部结构施工的同时（塔顶门架安装、主索鞍吊装、牵引系统架设等），进行上横梁施工。施工前采用有限元软件MIDAS/Civil对最不利工况进行严密论证，结果显示塔柱依靠下横梁和4道主动横撑，吊装主索鞍时，塔顶最大位移仅4.95mm，塔柱没有出现拉应力。实施中实测塔顶位移仅2.14mm，且塔柱无拉应力。

2.3横梁现浇支架

索塔下横梁一般采用落地支架或空中托架现浇施工。赤水河大桥下横梁距离地面约80m，若采用落地支架，钢管和贝雷梁等构件投入约400t，材料投入大，且焊接工作量大，持续时间长，高空作业量大，存在交叉作业，施工风险高，整个支架塔设约45天，周期长。下横梁若采用空中托架现浇施工（图2），钢管和贝雷梁等构件投入约200t，材料投入少，钢管连接数量少，焊接工作量小，施工安全风险低，整个支架塔设约15天，周期短。

上横梁底距离下横梁顶130.5m，若采用落地支架，支架体系更加庞大，材料投入更大，施工安全风险更高，不可取。但是若上横梁同样采用托架现浇施工，可以与下横梁共用一套托架，在满足施工需求的前提下可节约成本。

为检验支架整体安全性和稳定性，消除支架非弹性变形及测量支架弹性变形，得到实际施工预拱度，保证成桥线性，需对支架进行预压。预压结果显示支架具有较高的安全性，支架跨中的非弹性变形量10mm，弹性变形量10mm，与前期仿真验算值吻合较好。

3钢筋吊装施工技术

根据施工需要及现场实际情况，索塔上下游各布设1台F0/23B塔吊，吊幅在14.5m范围内，起重量为10t。

3.1主筋帘式吊装

主筋传统安装方法一般采用钢兜篮吊装，即10～15根绑扎成捆，用钢兜篮兜好（防滑落），塔吊提升放置操作平台上，人工二次逐根搬运，完成机械套筒连接。该方法安装效率低，且单根12m长φ36主筋重量大，人工二次搬运劳动强度大，安全风险高。

主筋帘式吊装采用专用起吊分配梁，把单一吊点均分成多吊点模式，按照钢筋设计间距均匀布置各钢筋起吊钢绳，通过塔吊整体起吊安装（图3），提高了钢筋安装速率，有效防止施工过程中钢筋倾覆风险，减少了高空作业人员的工作人数及劳动强度，降低了安全风险。采用此方法还能够保证钢筋接头机械连接质量以及混凝土保护层厚度。

图3钢筋吊装施工

3.2箍筋整体吊装

6m大节段施工范围内箍筋数量多，安装施工工作量大。若采用箍筋逐根安装的施工工艺，安装效率低，高空作业时间长，劳动强度大，安全风险高。

索塔箍筋安装采用整体吊装的施工方法，先将每个面的箍筋按设计要求在地面加工成整体，随后采用塔吊将箍筋整体吊装至安装位置，进行整体安装（图3）。采用此方法不仅提高了安装效率，降低了安全风险，且箍筋采用提前预制的方法可以更好地控制箍筋间距及搭接质量，提高索塔施工质量。

4结束语

以赤水河大桥索塔为工程背景，详细阐述了索塔建造的关键技术，包括6m节段液压爬模施工、塔梁异步施工、横梁托架现浇施工以及钢筋吊装施工技术，实现了索塔快速建造的施工需求。整个施工技术的应用都是在常规设备前提下进行的，所以其应用范围非常广泛，对桥梁高墩施工具有非常高的推广价值。