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，分為主橋和兩側引橋，主橋為獨塔雙索面預應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，為塔墩梁固結的剛構體系。索塔采用鋼筋混凝土H形索塔，箱形斷面，索塔拉索錨固區配置井字型布設的預應力粗鋼筋。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澆施工工藝，主跨采用前支點掛籃懸澆施工工藝。主跨∏形雙主梁斷面縱梁間頂板寬23m，頂板橋梁中心線兩側設置1.5%的橫坡，其中橋梁中心線處頂板上緣距梁底2.223m，縱梁內側處頂板上緣距梁底2.05m，頂板厚30cm?？v梁高2.6m，寬2m，縱梁內側梁頂高出頂板55cm。本橋共14節懸澆段，*大懸澆節段長度為7m，標準節段重量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施工工藝為索塔及索塔上橫梁施工結束后，進行掛籃懸澆施工。由于本工程工期緊、任務重，掛籃懸澆作為本工程工期的控制性工序，如果按照常規施工工藝進行施工無法滿足工期要求，為此項目部通過充分的分析和論證后，提出了塔梁并進施工方案。即根據索塔的施工進度，在索塔施工至51m（第八節）高度時，即進行前支點掛籃懸澆主梁施工，索塔和主梁同步向前推進。方案提出后，項目部組織由業主單位、設計單位、監控單位、監理單位參加的方案討論會，與會人員就主橋塔梁并進施工進行了分析和論證，同意塔梁同步施工方案，要求施工過程中主要從塔身應力、塔頂位移和斜拉索索力等方面加強檢測與控制。

項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行了優化和完善，確定塔、梁的施工流程，明確各工序銜接順序作為確定監控參數的基礎。監控單位根據塔、梁的施工流程，對施工工況進行模擬，提供索塔和掛籃懸澆施工控制參數，作為施工控制基礎。

圖2 索塔設計圖

三、塔梁同步施工方案

（一）、塔梁同步施工時間確定

根據總體施工進度計劃要求，結合索塔施工進度，確定在索塔施工至51m（第八節）高度時，開始進行前支點掛籃施工，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?；蝽艥仓r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，塔根處的壓應力儲備較少，為確認施工過程中索塔的安全，在施工控制時必須對索塔兩側的斜拉索索力引起格外的注意，保持索塔兩側索力基本一致?？紤]到影響斜拉索張拉偏差的因素眾多，確認索塔兩側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、錨墊板的施工質量以及索導管的安裝情況加以驗收，要對施工現場的情況加以檢查，拆除一切可能影響斜拉索張拉的臨時構造物，核實油表編號是否記錄正確，一切準備就緒才可以實施張拉；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，除了關注油表讀數和斜拉索伸長量，還要密切關注事先埋于索塔塔根處的應變傳感器讀數變化，出現異常時立即停止張拉。張拉結束后，要同時核實油表*終讀數和斜拉索伸長量，以確認張拉索力的正確，利用頻率法觀測一天索力，隨時監測塔根處的應力變化。

2、塔梁同步施工階段，索塔垂直度的控制至關重要。經理論計算，按照索塔施工至第八節段主梁開始懸澆，此時塔梁同步施工階段的索塔縱橋向*大水平位移為1.5cm，理論計算值滿足規范H/3000的規定。若考慮施工現場條件的不確定性因素，索塔縱橋向水平位移有可能發生超標的情況。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）產生的不平衡重力；③因施工工序產生的不平衡荷載；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。為嚴格控制索塔垂度，施工單位和監控單位需在整個施工過程中對索塔變位，截面應力和斜拉索索力實施嚴密控制。為達到施工過程中可調整索塔水平變位的目的，可采用在索塔節段立模前提前掛設邊跨主梁的下一根斜拉索并根據現場情況張拉一定索力的方法達到調整索塔兩側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行，而索塔上橫梁做為索塔間的*性橫向聯系構件，對索塔的橫橋向穩定性及控制索塔橫橋向水平位移起關鍵性作用。而在塔梁同步施工階段，考慮到施工現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。為嚴格確認索塔橫橋向穩定性、橫橋向索塔垂直度的控制，在此施工階段需設置索塔間臨時橫向聯系。

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

5、在塔梁同步施工過程中，施工監控單位應嚴格控制實際施工時的結構幾何尺寸、收縮徐變、彈性模量、預加應力、斜拉索張拉力，并及時采集各類計算參數，按照實際參數進行跟蹤計算，確定下一階段所需拉索索力，嚴格控制索塔垂度與塔根應力，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容：①、施工過程控制系統：施工控制流程、誤差分析方法、測試系統、判斷分析系統等。②、施工過程控制數據：斜拉索初張力、斜拉索調整力、主梁節段立模高程。③、主梁節段澆注或安裝及結構體系轉換順序。④、施工過程測試數據：主梁立面線形、索塔的變位以及控制截面應力、斜拉索力等。⑤、成橋恒載狀態數據：主梁立面線形、索塔變位以及控制截面應力、成橋恒載斜拉索索力等。

6、施工過程中監控單位應對主梁各個階段的標高進行嚴格控制，在斜拉索掛設空掛籃、立模、上混凝土濕重、混凝土形成強度張拉預應力、掛籃前移等各個階段的梁體標高進行詳細測量并與監控計算結果進行對比，控制梁體標高滿足規范規定的精度要求，若出現偏差應立即分析原因，進行調整，防止偏差的累積。

（三）、塔梁同步實施方案

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重要，單索塔垂直度的誤差不大于塔高的H/3000。經過理論計算，按照索塔施工至第八節段開始進行主梁掛籃懸澆，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避免累計誤差的產生，因此模板安裝采用分節提升接高，分節調整就位的施工方法，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計軸線一致。考慮施工現場條件的不確定因素，索塔縱橋向的水平位移有可能發生超標的情況，需考慮的因素包括：①、主梁懸臂段的臨時荷載；根據施工要求，橋面要清理干凈，不需要的材料、設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生的不平衡重力；嚴格按設計圖紙要求控制模板結構尺寸，確認砼成型結構尺寸滿足設計圖紙要求。③、施工過程中索塔左右側邊緣局部溫差造成的水平位移；④、索塔四周采用土工布進行覆蓋。

2、錨導管施工

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法定位，即以控制套筒的錨固點和出口點來保持套筒的空間位置。為確認套筒的定位符合設計要求，具體操作時按下列步驟進行控制。

    （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值在定位骨架的內外型鋼上放出兩個控制點，以此為準吊裝套筒初步定位。

    （2）、正確定位：使用全站儀對套筒正確定位并反復測量不斷調整直至套筒的錨固點和出口點的實測坐標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）、復測：復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和出口點進行1次整體的檢查，以消除套筒正確定位后的后續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。實施作業時，勁性骨架安裝、綁扎鋼筋、翻模翻升、校模、灌筑砼循環進行，直至塔頂，其間穿插砼養生、埋放預埋件、環向預應力張力、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》設計圖在加工場分節加工，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，勁性骨架起到復核塔柱標高的作用。

②索塔勁性骨架安裝 ：由于勁性骨架直接影響著斜拉索預埋鋼導管的安裝精度，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6m。第1節骨架安裝前，先在其下一節混凝土內按骨架尺寸預埋定位角鋼，保持其位置和高程正確，骨架吊裝后直接放置在定位框內，骨架下部可用全站儀每次算出坐標定位，骨架上部定位可用兩臺經緯儀在塔柱的縱橫兩條軸線上穿線，通過調整骨架使索塔下部軸線點與設在骨架上部橫撐上的中心點對齊。即可確認骨架定位正確。位置正確后與下部骨架焊牢。經緯儀在橫橋向可設置距塔柱較遠的軸線上，縱橋向在下部澆筑段時可設在地面上，上部時可設在引橋上觀測。

4、掛籃行走

行走系統實現掛籃空載時的前移功能。它由推動機構及行走反滾輪組成。單個掛籃推動機構由兩臺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，后走輪沿主梁外側滾動，對掛籃行走進行正確導向。

掛籃行走注意事項：

（1）、掛籃下放和提升時，提升機構內千斤頂同步進行。

（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，防止掛籃軸線發生偏位，如發生偏位應及時調整。

（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

主梁混凝土設計強度等級為C50，主梁混凝土配合比設計應從混凝土強度及緩凝時間等性能方面進行控制?；炷敛捎帽盟褪┕ぃ掳杌炷恋墓ぷ餍詰媳盟鸵??；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。

澆筑順序：邊主肋—→橫梁—→頂板

混凝土要均勻布料，嚴格按30cm分層覆蓋。振搗采用φ30和φ50插入式振搗器，振搗時應避免振搗棒接觸模板和預應力管道。斜拉索錨管處設一臺插入式振搗棒，確認錨頭處混凝土密實。澆筑過程中設專人監測模板及掛籃的變化。

6、索力及高程控制

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

（1）、根據監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。

   （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，根據監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，根據監控單位提供的索力和高程第三次張拉斜拉索。

（4）、主梁體內預應力張拉完成后，進行掛籃索力轉換。

四、塔梁同步施工總結

六安市淠史杭大橋主橋于2010年4月15日實現合攏，素塔垂直度、應力以及主梁的線型、高程和索力均能夠滿足規范、設計和監控的要求。按照常規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，節約施工工期3個月，確認了合同工期，節約施工成本90萬，其中，人工費30萬，材料費：20萬，機械設備費：25萬，其他直接費、現場經費15萬。

為確認塔梁同步施工的順利實施，項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行研究，鍛煉了一批年輕的技術干部。塔梁同步施工獲得了安徽省重大合理化建議和技術改進成果一等獎，安徽省建筑業企業2010年QC小組活動成果一等獎。

五、塔梁同步施工過程

圖2  C4節段施工

六、建成后的淠史杭大橋

圖1  C2節段施工

（二）、塔梁同步施工技術要求

圖1  淠史杭大橋主橋總體布置圖（單位：厘米）