陈春娟

(黑龙江省水利四处工程有限责任公司，黑龙江牡丹江 157000)

自锚式悬索桥主塔施工工艺和控制措施

陈春娟

(黑龙江省水利四处工程有限责任公司，黑龙江牡丹江 157000)

以牡丹江市西十一条路自锚式悬索跨江大桥工程为例，对其施工中自锚式悬索桥主塔施工工艺和施工控制措施进行阐述，希望对类似工程施工有所帮助。

主塔施工;塔梁分离;塔柱施工;控制措施

尽管自锚式悬索桥在国外产生发展较早，在国内却很少建造，相关文献也很少，使这种桥型在国内的发展远远落后于国外。2002年在大连建成了世界上第一座加劲梁采用钢筋混凝土材料的自锚式悬索桥。此后大连理工大学桥梁研究所又设计了多座钢筋混凝土自锚式悬索桥，为国内桥梁的建设提供了宝贵的经验。

1 工程概况

牡丹江市西十一条路自锚式悬索跨江大桥工程南起牡丹江南岸兴隆街(K0+100.585)，北至牡丹江北岸海浪路(Kl+839.893)主桥位于牡丹江上，全长1 739.308 m。该桥为牡丹江第一座悬索桥。其中桩号K0+414.939～K1+312.939及K1+377.439～K1+457.439的范围内为桥梁工程范围，桥梁总长978 m。主桥采用60m+140m+60m两塔三跨混凝土自锚式悬索桥桥型方案。主梁采用两侧单箱单室混凝土箱梁，主梁之间用横梁桥面板连接。工程于2010-09月开工，2012-07竣工。主体工程2011-11完工。

2 施工工艺

自锚式悬索桥主要由主塔(包括基础)、主缆(也称大缆)、加劲梁、锚碇(分重力式和隧道式)、吊索(也称吊杆)、鞍座(主鞍座和散索鞍座)及桥面结构等组成，本文主要介绍主桥塔柱的施工工艺。

2.1 主塔概况

本桥采用塔梁分离体系，主塔穿过(主梁开孔)。塔顶设置横梁结构，横梁为预应力混凝土结构。混凝土塔柱自下到上分2个节段，分别为：下塔柱标高226.500～241.500 m;上塔柱标高241.500～276.500 m;下塔柱横桥向宽度为2.5～3.5 m，纵桥向由塔根处6 m变到4.5 m。下塔柱为空心结构，壁厚0.4 m，在塔根5 m处进行加厚，纵桥向渐变为1.5 m，横桥向渐变为1.0 m。左右塔柱在与至梁相接处各设置一个牛腿，牛腿上设置主梁支座。上塔柱横桥向保持2.5 m宽度，纵桥在塔顶主索鞍处渐变至5.1 m。塔顶段为钢混凝土组合结构，混凝土与钢结构之间通过剪力钉连接，中间开设3.5 m高的空腔以放置索鞍。该段在塔顶上横梁预应力张拉完毕且缆吊系统施工完毕后施工。

图1 塔柱及边墩构造图

2.2 施工综述

塔柱分层浇筑施工，单个塔柱分12个施工节段，分节高度为4.6 m+2×4.5 m+4.38 m+4×4.5 m+2.72 m+2.5 m+1.8 m+3.0 m。塔柱外模板采用机械提升的悬臂爬模，下塔柱内模采用竹胶模板，模板高度4.6 m。上塔柱横梁采用支架与塔柱同步现浇施工，横梁外模板采用竹胶板施工。混凝土输送采用两台HBT80C-2118D型高压混凝土泵，混凝土振捣采用插入式振捣棒振捣。选用一台独立固定式150 t·m型塔吊作为塔柱施工的主要起重设备，塔吊布置在主跨侧主桥中心线上，距离主塔中心线7.5 m，塔吊基础采用钢管桩基础。每个塔柱横桥向主梁外侧布置一个爬梯，供施工人员使用。

2.3 塔柱施工

2.3.1 塔柱钢筋工程

2.3.1.1 劲性骨架施工

为满足塔柱钢筋定位及测量放线的需要，塔柱施工时设置劲性骨架。为方便安装，劲性骨架采用后场分榀分节段加工，现场吊装，并用型钢连成整体的总体施工方法。

劲性骨架是测量放样、钢筋安装、模板安装等施工定位的基础，其精度对塔柱的施工质量和施工进度有很大影响，因此在加工制作时应认真检查，严格控制劲性骨架的空间尺寸，保证其加工精度满足施工要求。

劲性骨架标准节加工高度根据塔柱施工分节高度确定。为能提高骨架的施工功效，根据塔柱截面的结构形式，每节劲性骨架分成4大标准块，在后场进行批量生产。

2.3.1.2 钢筋安装

施工用的钢筋表面应洁净，使用前应将表面油渍、漆皮、鳞锈等清除干净，钢筋应平直，无局部弯折。钢筋在钢筋棚中严格按图纸尺寸加工成型，并分类堆放，最后由平板车运至施工现场绑扎安装。

钢筋安装应严格按设计图纸施工。主钢筋连接按施工规范操作。钢筋的交叉点应用铁丝梅花形绑扎结实，必要时，亦可用电焊点焊，但不能烧伤主筋。为保证保护层厚度，应在钢筋上加设水泥垫块，同时垫块与钢筋应扎紧，并错开布置。

在钢筋安装前首先在劲性骨架上安装钢筋定位圈，每3 m高设一道。定位圈安装采用测量精确放样，以保证钢筋安装准确。在安装模板前，应在内外层钢筋上布置足够数量的钢筋保护层垫块，以保证钢筋保护层厚度。

2.3.2 塔柱模板工程

主塔模板采用悬臂模板系统，其主要由爬架(挑架、斜撑、主梁三角架、吊平台等组成)和模板(面板、背楞骨组成)两大部分组成。为了提高混凝土结构物外观质量，模板采用木模板。每个塔柱配置一套模板，模板的安装利用塔吊或者吊车进行吊装。

制作和安装模板时注意事项为：

1)模板严格按设计图纸进行组拼，经检验合格后方可使用。模板板面之间应平整，接缝严密，不露浆。

2)钢筋安装工作应配合进行，妨碍绑扎钢筋的模板应待钢筋安装完毕后安设。

3)模板用拉杆固定。

4)浇筑墩身混凝土的同时，试验室做好试件并加以养护，待混凝土抗压强度≥2.5 MPa时，由试验室通知现场技术人员拆除模板。

5)模板的拆除应遵循先支后拆，后支先拆的顺序。

图2 悬臂模板系统结构图

图3 模板安装示意图

2.3.3 塔柱混凝土工程

塔柱采用C50混凝土，混凝土用水泥、砂、石料避免采用可能发生碱集料反应的材料。待完成模板安装并经监理工程师验收合格后，便可进行混凝土浇筑。在进行混凝土浇筑前，应对混凝土面洒水湿润，但不能有积水。混凝土采用卧泵分层浇筑，分层厚度为30 cm。采用插入式振捣器振捣，振捣混凝土时需快插慢拔，同时要垂直插入混凝土中，严禁用振捣棒拖混凝土布料，振捣棒移动间距不得超过有效振动半径的1.5倍。布料时，混凝土自由落体高度≤2 m，＞2 m则设置串筒布料。

混凝土浇筑完成后，应在收浆后尽快覆盖和洒水养护。覆盖时不得损伤或污染混凝土的表面，洒水的次数以能保持混凝土表面经常处于湿润状态为度。

对于大体积混凝土的养护，应根据气候条件采取控温措施，并按需要测定浇筑后的混凝土表面和内部温度，将温差控制在设计要求的范围内。混凝土强度达到2.5 MPa前，不得使其承受人员、工具、模板、支架等荷载。

塔柱内外侧混凝土养生采用塑料薄膜包裹的方法进行自养。塔柱混凝土的养护时间不得小于规范及设计要求。

2.3.4 主塔预埋件施工

主塔预埋件主要包括2类：一是结构预埋件，另一类是施工预埋件。主塔预埋件数量多，施工要求高，埋设难度大。预埋件埋设质量直接影响到后期结构物施工，预埋件施工由现场技术员专门专项负责，建立预埋件检查复查制度，并做好记录，确保数量足够和位置准确。

为保证塔身的美观，施工预埋件均采用埋入混凝土壁内2 cm左右，保证一定的缺口深度，预埋件加工时表面镀锌，以防锈蚀污染塔柱。施工完成后，在预埋件表面焊接金属网，再用与塔柱混凝土颜色一致的砂浆进行封堵。凡属于结构预埋件，均严格按设计图纸要求进行加工防锈和埋设。

3 施工控制措施

自锚式悬索桥主塔混凝土施工控制、主塔混凝土外观及节段线形控制是主塔施工控制重点。

3.1 主塔混凝土施工控制措施

悬索桥一般主塔较高，塔身大多采用翻模法分段浇筑，在主塔连结板的部位要注意预留钢筋及模板支撑预埋件。对于索鞍孔道顶部的混凝土要在主缆架设完成后浇筑，以方便索鞍及缆索的施工。主塔的施工控制主要是垂直度监控，每段混凝土施工完毕后，在第二天早晨8：00～9：00间温度相对稳定时，利用全站仪对塔身垂直度进行监控，以便调整塔身混凝土施工，应避免在温度变化剧烈时段进行测试，同时随时观测混凝土质量，及时对混凝土配比进行调整。混凝土施工控制注意事项为：

1)通过对原材料的质量检验与控制、混凝土配合比的确定与控制、混凝土的生产和施工过程各工序的质量检验与控制，以及合格性检验控制，使混凝土的质量符合规定要求。

2)加强对塔身高性能混凝土的研究，应用设计允许的最小水泥用量，降低水灰比，采用混凝土“双掺”技术，优化施工配合比。

3)严格控制混凝土原材料质量，保证均满足施工配合比要求，同时加强施工原材料的现场质量管理工作。

4)在进行混凝土拌制过程要保证计量准确，保证施工配合比的准确性。同时要加强骨料含水量的检测工作，并即时进行拌和用水量的调整。

5)加强现场施工质量管理。锈蚀的钢筋不得用于工程施工。浇筑混凝土前，应先把模板内的杂物及钢筋上的污垢清理干净，对模板、钢筋、预埋件等进行全面检查，并洒水湿润混凝土。混凝土采用卧泵泵送入模，且应水平分层浇筑，每层浇筑厚度≤30 cm。同时应在下层混凝土初凝或能重塑前浇筑完上层混凝土。在浇筑过程中，如混凝土倾落高差超过2 m，应采用设置溜槽或串筒的工艺进行施工，防止出现混凝土离析。

6)混凝土浇筑应连续不间断进行，如因故必须间断，其间断时间应小于已浇混凝土的初凝时间，若大于时，则应按施工缝处理后才能继续进行浇筑。

7)混凝土振捣采用插入式振动器，振捣应严格按规范要求操作，其移动间距不应超过振动器作用半径的1.5倍，同时振动棒应垂直插入下层混凝土5～10 cm，每一部分须振动到该部分混凝土密实为止，即混凝土停止下沉、不冒气泡，混凝土表面实现平坦、泛浆为止;振动完毕后振动棒应边振边徐徐提出，同时应避免碰撞模板、钢筋及预埋件。

8)混凝土浇筑完毕后，应在混凝土顶面收浆后尽快予以覆盖和洒水养护，模板拆除后应对塔柱表面采用混凝土养护剂进行喷膜养护。

9)避免过高或过低的极端温度进行混凝土浇筑。在夏天施工，需要时可应用冷却水或集料的方法，降低混凝土入模温度，或在晚间进行混凝土施工;在冷天，应采用热水进行混凝土拌制，并做好养生过程的保温工作。拆除模板后，应防止混凝土表面温度降低产生冷冲击。

3.2 主塔混凝土外观及节段线形控制措施

主塔混凝土外观线形主要通过先进合理的混凝土配合比、严格的振捣养护工艺、高质量模板体系、脱模剂、保证劲性骨架刚度和支架强度和刚度、建立高精度测量控制网和施工先进测量仪器和严格管理措施等措施加以保证。结合本桥的构造特点，采取以下控制措施：

1)对塔身混凝土配合比进行优化选择，整个塔身使用同一厂家水泥、同一料场同材质碎石、同一料场中砂拌和混凝土、同一厂家外掺剂，混凝土搅拌要均匀，防止因外掺剂等分布不均匀而导致的混凝土颜色不一致，确保整个塔身色泽一致。

2)塔身模板以刚度控制设计，其刚度满足浇筑混凝土及拆模时不变形，塔身外模板均采用大块钢模板，以减少模板接缝。相邻模板之间采用螺栓紧固，螺栓布置间距≤20 cm，确保模板连接平顺、无突变。模板接缝用橡胶条密封，防止漏浆。

3)模板使用前用钢丝刷将表面浮锈清除干净，并涂抹脱模剂，模板每拆翻一次均要用钢丝刷将模板表面浮浆清除干净，涂上脱模剂后周转使用。

4)塔身施工放样采用天顶准直仪铅垂线控制法和全站仪三维坐标法两种方法相互校核，观测时实行两人复核制度，确保塔身放样准确，防止因测量误差而导致的塔身线条不平顺。

5)塔身混凝土浇筑前，严格按照规范要求在钢筋表面设置混凝土垫块，垫块布置间距≤40 cm，防止钢筋保护层过小而出现露筋。混凝土浇筑时，严格按照规范要求进行混凝土布料及振捣，防止混凝土离析、漏振、过振翻砂等现象发生。

6)所有塔身施工预埋件设置时，其表面低于混凝土表面3～5 cm，施工完成后用同标号砂浆封填到与原混凝土面平齐。

7)塔身混凝土拆除模板后，采用防水纸包裹养护，防水纸采用大幅宽纸，用胶带纸紧密黏合，使整个混凝土表面形成完全的防水覆盖。

8)除与横梁衔接部位外，塔身施工不留设垂直施工缝，留设的施工缝保持水平，当混凝土达到一定强度后，人工凿毛，用压力风将表面浮浆、杂物吹干净，并用洒水壶洒水保持施工缝混凝土表面保持湿润直到浇筑新混凝土。

9)对于每一个施工阶段，计算了每个塔肢的阶段目标线形。第N个施工阶段的阶段目标线形，主要包含弹性压缩和收缩徐变、第N阶段的预拱和基础的压缩及沉降。为了达到目标线形的要求，在每个施工循环过程中的线形修正，都涵盖了施工期间所有的结构位移。线形修正包括超长、预拱和模板的预偏补偿。主塔还需补偿地基沉降影响。基础沉降值需按基础沉降监测资料确定。根据施工监测资料分析结果，如有需要，必须在放样时考虑由于基础沉降影响的修正。

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1007-7596(2011)06-0051-03

2011-07-18

陈春娟(1972-)，女，黑龙江牡丹江人，工程师。