泸州泰安长江大桥索塔施工
中铁一局集团有限公司 桥梁工程处 赵斌
摘 要 本文根据泸州泰安长江大桥的工程实践，对钢筋混凝土斜拉桥索塔塔柱施工进行了一般性的总结，对同类型高墩结构施工有很高的借鉴价值 关键词 钢筋混凝土 索塔 横梁 施工
1 工程概况
泸州泰安长江大桥是西南出海大通道泸州绕城公路跨越长江的一座特大型桥梁。主桥为预应力混凝土独塔双索面斜拉桥，孔跨布置为208+270+35+30米，引桥为25孔40米预应力混凝土简支T梁桥，全桥总长1573米。该桥主跨270米预应力钢筋混凝土箱梁，其跨度居目前同类斜拉型结构桥梁中亚洲之首。
主桥为塔梁固结体系，索塔为“H”形，塔柱总高153.20米，矩形空心变截面。塔柱分为上中下三部分，下塔柱高27.42米，呈倒“八”字形；中塔柱高31.046米，呈正“八”字形，中塔柱上下端分别为中横梁和下横梁。上塔柱高86.734米，下距柱顶面12米处设置上横梁。塔柱顺桥向宽7.60米，横桥向宽4.00米。主梁以上设置两根横系梁，横系梁高3.00米，宽2.00米，与塔柱连接处设置3.00×1.50米外倒角。下横梁高5.00米，宽7.60米。索塔下塔柱顺桥向宽度尺寸由13.00米渐变到7.60米，横桥向宽度尺寸6.00米。与下横梁连接处设置2.00×2.00米倒角。索塔墩身高8米，设计为尖端形截面，以改善水流条件、抵抗漂木、船只的撞击。
为了平衡拉索水平力，上塔柱拉索锚固区设置环向预应力，预应力钢束采用48丝φ5高强钢丝，DM型墩头锚。为便于施工、准确定位，索塔内部设置劲性骨架。上塔柱拉索锚固区内壁设置δ＝12mm、Q235c型钢板。
2 总体方案设计
索塔位于长江南岸浅滩区，枯水季节地面略高于长江水位，汛期长江水位上涨约12米，在南岸至索塔之间架设临时钢便桥，在索塔南侧便桥头架设钢平台，以满足连续施工渡洪的需要。
经过全面的技术经济对比决定，索塔采用两节整体大块钢板模分节翻模施工，一台塔吊垂直运输模板及钢筋等材料，在桥面安装载人垂直电梯至索塔顶。
塔吊的选型充分考虑爬升高度、模板最大吊装重量、覆盖范围、附墙布置、拆除等多方面因素，分阶段施工的模板设计时也应考虑到该阶段塔吊的最大吊装能力。
2.1 模板设计
2.1.1 设计总体思路
技术经济效益好，通用性强，尽量减少二次加工改造的工程量。能够适应墩身、下塔柱、中塔柱及上塔柱截面变化的需要。
2.1.2 结构设计
模板全为钢结构，外模面板δ=6mm，肋板δ=8mm、肋高160mm，横向背带2[160b。四角及上下节段之间采用M20普通螺栓连接，在背带处设置ф22钢筋拉条。本模板摒弃了以往的模板刚度小，背带刚度大的常规结构设计，在大大增加模板自身刚度的同时，有效减轻了自重。
2.1.3 模板配置
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2.1.3.1左右侧外模板面积大，为了适应等坡率的截面变化，在单端拼接同结构的平行四边形小板，小板的宽度与分节翻板宽度变化相同。
2.1.3.2因为塔脚及中塔柱倾斜，因此前后面模板为平行四边形，在塔脚、中塔柱、上塔柱三个不同的施工阶段，需两次调整其斜率。
2.1.3.3施工至上塔柱时，模板不再变化，因为塔柱截面的变化，最大模板重量减轻。在满足塔吊起吊能力的情况下，适当增加单节模板长度，以提高机械设备的利用率，缩短施工时间。 2.1.3.4在下塔柱、下横梁与中塔柱交汇处，中塔柱、中横梁与上塔柱柱交汇处，以及上塔也上横梁的交汇处，均提前按相同的结构制作特殊模板，以保证塔柱线形及结构尺寸准确。
2.2 主要临时设施及设备 2.2.1 临时设施
2.2.1.1钢结构加工厂
为了加工施工所用模板、挂篮等大型钢结构及施工中其它零星小型钢构件，在南岸设置钢结构加工厂，以便质量控制，有效降低施工成本。
2.2.1.2中心试验室
本桥砼等级较多，索塔承台及墩身均属大体积砼施工，索塔C50、主梁C60均属高等级砼。加之钢筋构造间距小，输送距离远，对砼品质提出了许多特别要求，因此在现场设置中心试验室，进行原材料的检验，砼配合比的设计及施工管理。
2.2.1.3钢平台
索塔位于长江南岸浅滩边，汛期桥位处长江水位上涨约12m，特在索塔南侧设置用钢筋混凝土柱基、钢管桩立柱、钢模板共同构成的临时钢平台，钢平台长22m，宽26m，是施工过程中人员、材料及设备上下能行的中转站。
2.2.1.4便桥
为了满足汛期渡洪的需要，经与长江航道管理处等相关单位共同研究，在索塔钢平台与南岸之间设置了一座10х24+18m大型临时便桥。
便桥采用钢筋混凝土桩基础，钢管桩立柱，型钢横梁，九九式及贝雷式军用承重梁结构。桥面系为均布[120及50mm木板，钢管护栏。
在便桥一侧布置施工电缆、施工用水管道以及砼输送管道。
2.2.2 主要设备
2.2.2.1自动化砼拌和站
砼拌和装载机人工装砂、石，散装水泥罐贮存水泥。采用自动化供料系统计量，两台1m3强制式砼搅拌机。
在每年汛期来临之前，在料场存放足够的砂、石材料，以保证施工的连续性。 2.2.2.2高压砼输送泵
在砼拌和站及便桥头分别安装一台HB60型砼高压输送泵车，二级连续输送砼至工作面，砼水平输送距离510m，最大垂直输送距离143m。 2.2.2.3塔吊
为完成材料的垂直运输及模板和翻模吊装，在桥梁中心线上，承台南侧安装一台QTZ160F型固定塔式起重机，该机最大吊重10t，臂长65m。当塔机升高到70m时，受起重卷扬机容绳量的限制，其最大吊重降为5t。 2.2.2.4专用载人垂直升降电梯
在1#段箱梁顶面安装一台SC100型单笼专用载人垂直升降电梯，供施工人员上下通行，一次容许载12人。
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2.3 人员安全通道
在钢平台至箱梁顶面之间安装旋转式爬梯，爬梯附着在塔吊塔身标准节立柱上。 在塔柱工作面与塔吊之间安装钢管桁架式通道，供上、下游作业面、塔吊之间相互通行。 由便桥、钢平台、旋转爬梯、电梯、钢管桁架式通道共同构造施工期间作业人员的安全通道，定期派专人检查维护，确保人员通行安全。
3 混凝土工程 3.1 墩身大体积砼
索塔墩身为大体积砼施工，为了控制其水化热影响，在墩身内布置了多层冷却水管，同时在配合比设计时采取了控制水泥用量、掺入适量粉煤灰等措施。
墩身C25砼配合比为选料为：都江堰拉法基P.O42.5水泥，金沙江安边天然砂，当地机制碎石（5~31.5），饮用自来水，宜宾电厂粉煤灰，重庆达华DH—NNO高效绊缓凝砼外加剂。其每方用量分别为：302kg、788kg、1157kg、151kg、85kg、4.83kg。
3.2 大流态高标号砼
索塔距拌和站距离远，配合应需有较长的缓凝时间；下塔柱截面较大，水泥的水化热对砼整体质量存在重要影响；上塔柱拉索锚固区段环向预应力束及钢筋距离小，要求砼有很强的流动性。
墩柱C50砼配合比为选料为：都江堰拉法基P.O42.5水泥，金沙江安边天然砂，当地机制卵碎石（5~20mm），饮用自来水，宜宾电厂粉煤灰，重庆达华DH—NNO桥梁专用砼外加剂。其每方用量分别为：436kg、746kg、1054kg、166kg、48kg、6.54kg。
4 三维测量控制
索塔施工全过程均采用全站仪三维坐标放样，严格执行测量双检制，定期校核控制网坐标。
4.1 劲性骨架安装
由于劲性骨架的设计刚度较小，无法采用工厂加工现场整体吊装的方法施工，因此大大增加了其安装控制难度。杆件先按构造尺寸加工，根据翻模的高度，劲性骨架每节长6~8.2m。每节段施工完成以后复测放样，然后采用铅垂吊线法定位，焊接成整体成再用全站仪复核其顶面坐标。
4.2 索管安装
劲性骨架的刚度不能保证索管一次性精确定位的需要，必须在钢筋基本绑扎结束再进行索塔斜拉索张拉端的预埋管安装，每个索管两端的中心三维坐标均需精确放样。在索管定位结束以后再进行钢筋检查及模板的安装，模板安装完成以后，必须对索管的位置进行二次复测。
4.3 测量控制措施
索塔施工前，在长江两岸桥梁中心线、中心线上、下游处设置测量控制坐标网，定期对其进行复测。
在墩身施工结束以后，在墩身顶面前后设置桥梁中心控制点，及精确测量基从标，以此作业索塔乃至全桥施工测量过程中的相对坐标。在下塔柱、中塔柱及横梁等分项施工结束以后，及时对其进行校核。
5 主要施工方案及措施 5.1 倾斜塔柱
本桥索塔下塔柱及中塔柱分别外倾19.3o、内倾11.6o，根据计算，在中部及顶部分别安装拉、
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撑杆，以平衡其水平分力。
5.1.1 下塔柱
5.1.1.1底节模板定位是墩柱施工的关键，外倾下塔柱的底节控制尤为重要。在墩身施工里，在墩身顶面，下塔柱柱两侧分别预埋锚固钢板及钢筋拉环。第一节模板安装之前先在外倾的一侧安装三角形劲性支撑架，模板安装好以后，在内侧安装钢丝绳拉索。
5.1.1.2为了减小支撑的受力，控制模板外侧的变形，浇筑砼时始终使靠内侧砼较高于外侧砼。 5.1.1.3底节模板下方需设置调整模板端法兰倾面的砂浆带，砂浆带的高度不能小于模板拆除时需要的最小高度。
5.1.1.4根据施工流程及节段荷载，为了避免下塔柱内侧受拉力较大而开裂，将砼表面最大计算拉应力控制在1MPa之内。在离底面14m高处设置第一道预应力束拉杆，采用4束XXM15-7锚具，张拉控制力498t，一次张拉到设计值。
5.1.1.5第二道拉杆采用6束XXM15-7锚具，张拉控制力723t，在下横梁砼浇筑前施工预应400t，在下横梁砼施工过程中施加剩余323t计算拉力。
5.1.1.6拉杆预应力束分布在塔柱内心壁拐角处，张拉在空心墩内进行，预留锚槽对外观影响较小。
5.1.2 中塔柱
5.1.2.1中塔柱内倾控制原则与下塔柱相同，控制塔柱外侧面最大拉应力不超过1MPa。
5.1.2.2第一道撑力采用3根Ф660×7mm钢管组合撑杆施加，3根钢管紧靠成品字形布置，安装时用千斤顶施加外撑力130.3t。
5.1.2.3第二道撑力采用两根Ф660×7mm钢管组合撑杆施加，两根钢管紧靠上下布置，安装前焊接成整体，安装时用千斤顶施加外撑力137.2t。
5.1.2.4撑杆均布置在柱柱截面横向中心，为了方便安装及顶力施加，在一端设置内套管接头。
5.2 下横梁
5.2.1 设计构造复杂
下横梁两端与下塔柱、中塔柱交汇，顶面与主梁1#段固结，构造及钢筋布置复杂，是索塔质量的关键控制点。
5.2.2 施工荷载大
下横梁高5m，宽7.6m，顶板、底板均厚1m，施工荷载较大，下面支承面积较小。
5.2.3 施工支架构造
下横梁施工支架的支承结构由四个大直径钢管立柱和两侧各四个墩身牛腿组成。立点顶面架设拆装式军用梁作用承重主梁，然后在军用梁上弦杆顶面铺设[320分配梁及t=8mm钢板底模，共同构成下横梁施工平台。
在索塔墩身顶面对应支架钢管立柱底部设置四个砼墩（细部尺寸详见后附图），作为支架基础，在该墩顶面预埋钢筋网片、锚筋和钢管底座钢板，以扩散钢管较大的集中力。因下横梁自重较大，每个支架钢管立柱均采用四根Ф660，壁厚t=7mm钢管组合结构，横桥向设两根，顺桥向设两排，共四个立柱，垂直于下横梁底板和墩顶。各钢管之间通过钢板带联接接长，钢管底部焊接在预埋锚固钢筋上，钢管内部用砂填充密实，上部1.5m填充混凝土，顶部设一钢筋混凝土托盘，承受型钢分配梁传来的竖向荷载。钢管之间横向和斜撑均采用四根∠100×100×10组合成“□”结构形式连接。托盘顶部纵向每支点设三根I56b型钢分配梁，上放落梁脱模装置。顶面横向设两片拆装梁，单片标准梁长20m，两端采用特殊杆件各加长1.5m。横桥向拆装梁两端底部设置牛腿，与钢管立柱共同承担竖向荷载。在塔身相应位置处预埋槽钢，作为牛腿底座。
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图1 下横梁施工方案图
5.3 横系梁 5.3.1 中横梁
图2 中横梁施工方案图
5.3.1.1预埋件安装
中塔柱施工时，在塔柱内预埋4组φ=25mm的精轧螺纹钢筋，每组4根，利用δ=8mm的钢
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板钻孔定位，在精轧螺纹钢筋的正下方预埋小型钢剪力销。
5.3.1.2支架及模板结构
拆模后用安装三角形型牛腿支架。支架上放[360的槽钢做分配梁。分配梁上横向架设6片贝雷梁，贝雷梁上铺设[80的型钢分配梁和竹胶板做为底模，两侧在底横分配梁上安装钢管护栏，共同构成中横梁施工作业平台。
5.3.1.3牛腿结构
预埋精轧螺纹钢筋承受牛腿上方拉力，预埋小型钢剪力销承受全部施工荷载及支架自重。牛腿及预埋件结构简单、受力明确。
牛腿对墩柱的偏心影响由中塔柱第二道支撑钢管承担，为了减少牛腿对墩身产生的不利偏心距，贝雷梁两端加工特殊节，使承重梁两端支点尽量靠近墩身。
三角形牛腿采用小型钢加工，精度要求低，易满足设计要求，每件整体质量小，安装操作方便安全。
5.3.2 上横梁
图3 上横梁施工方案图
上横梁支架结构设计与中横梁类似，但牛腿受力后对高墩的偏心压弯影响由贝雷梁同时承担。 贝雷梁横向布置8片，为了方便吊装，两片之间通过横向支撑架及平联支撑架连成一组整体。安装就位后，横向每组之间再利用槽钢和U型卡连接；使八片梁横向成为一个整体，使其满足作为撑杆的刚度要求。
在塔柱节段施工时，在贝雷梁两端对应位置预留8个孔，贝雷梁安装结束以后，在预留孔中安装精轧螺纹钢筋，将墩柱与贝雷梁锚固成整体。
5.4 上塔柱
上塔柱施工式序与下塔柱及中塔柱相同，其重点在于墩身垂直度、索管安装等测量，为了保证砼的施工性能，应对配合比中的水泥用量及砂率适当调整。
在满足塔吊起重能力的情况下，将塔柱模板由3m调整为4.2m，有效加快了施工进度。
5.5 环向预应力束
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主塔环向预应力束采用48-φ5镦头锚钢丝束，均采用预埋金属波纹管成孔。
结施工图要求，主要施工机具有YCW150B-200千斤顶两台，YCW60B-200千斤顶两台，LD10墩头器4台，ZB4-500高压油泵四台，真空压浆设备一套。
6 结束语
本桥索塔钢筋混凝土工程现已经全部结束，从施工实践看，技术方案科学、可操作性强，具有较高的经济效益。
施工安全、质量控制良好，为同类型桥梁，特别是超高桥墩施工积累了宝贵的实践经验。
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泸州泰安长江大桥索塔施工 - 图文
