塔梁同步施工

六安市淠史杭大桥斜拉桥塔梁同步施工

一、工程概况

六安市淠史杭大桥全长436m，分为主桥和两侧引桥，主桥为独塔双索面预应力混凝土不对称斜拉桥，其中主桥主跨长120m、主桥边跨长85m，采用扇形斜拉索布置，为塔墩梁固结的刚构体系。索塔采用钢筋混凝土H形索塔，箱形断面，索塔拉索锚固区配置井字型布设的预应力粗钢筋。索塔自承台顶起高度为76.77m，塔冠高9.5m，顺桥向尺寸为6.0m，横桥向尺寸为3.0m。索塔设上、下横梁，上横梁采用箱形断面，单箱单室，高度为6.8m渐变至4.0m。边跨采用满堂支架现浇施工工艺，主跨采用前支点挂篮悬浇施工工艺。主跨∏形双主梁断面纵梁间顶板宽23m，顶板桥梁中心线两侧设置1.5%的横坡，其中桥梁中心线处顶板上缘距梁底2.223m，纵梁内侧处顶板上缘距梁底2.05m，顶板厚30cm。纵梁高2.6m，宽2m，纵梁内侧梁顶高出顶板55cm。本桥共14节悬浇段，*大悬浇节段长度为7m，标准节段重量398t。见图1和图2。

二、塔梁同步施工方案概述

斜拉桥挂篮悬浇常规施工工艺为索塔及索塔上横梁施工结束后，进行挂篮悬浇施工。由于本工程工期紧、任务重，挂篮悬浇作为本工程工期的控制性工序，如果按照常规施工工艺进行施工无法满足工期要求，为此项目部通过充分的分析和论证后，提出了塔梁并进施工方案。即根据索塔的施工进度，在索塔施工至51m（第八节）高度时，即进行前支点挂篮悬浇主梁施工，索塔和主梁同步向前推进。方案提出后，项目部组织由业主单位、设计单位、监控单位、监理单位参加的方案讨论会，与会人员就主桥塔梁并进施工进行了分析和论证，同意塔梁同步施工方案，要求施工过程中主要从塔身应力、塔顶位移和斜拉索索力等方面加强检测与控制。

项目部针对讨论会提出的建议和要求，对塔梁同步施工方案进行了优化和完善，确定塔、梁的施工流程，明确各工序衔接顺序作为确定监控参数的基础。监控单位根据塔、梁的施工流程，对施工工况进行模拟，提供索塔和挂篮悬浇施工控制参数，作为施工控制基础。

图2 索塔设计图

三、塔梁同步施工方案

（一）、塔梁同步施工时间确定

根据总体施工进度计划要求，结合索塔施工进度，确定在索塔施工至51m（第八节）高度时，开始进行前支点挂篮施工，塔梁同步施工时间的确定原则是挂篮砼浇筑时，左右幅索塔浇筑至等高度，挂篮砼浇筑时间与索塔立模和索塔立模或砼浇筑时间不得冲突，见塔梁同步施工时间表。

塔梁同步施工时间表

1、在斜拉索张拉过程中，由于索塔尚未都施工完毕，塔根处的压应力储备较少，为确认施工过程中索塔的安全，在施工控制时必须对索塔两侧的斜拉索索力引起格外的注意，保持索塔两侧索力基本一致。考虑到影响斜拉索张拉偏差的因素众多，确认索塔两侧斜拉索张拉基本一致就要从多方面考虑。张拉之前，要对张拉齿块、锚垫板的施工质量以及索导管的安装情况加以验收，要对施工现场的情况加以检查，拆除一切可能影响斜拉索张拉的临时构造物，核实油表编号是否记录正确，一切准备就绪才可以实施张拉；斜拉索索力采用分级张拉到位的措施，每级索力张拉到位后，除了关注油表读数和斜拉索伸长量，还要密切关注事先埋于索塔塔根处的应变传感器读数变化，出现异常时立即停止张拉。张拉结束后，要同时核实油表*终读数和斜拉索伸长量，以确认张拉索力的正确，利用频率法观测一天索力，随时监测塔根处的应力变化。

2、塔梁同步施工阶段，索塔垂直度的控制至关重要。经理论计算，按照索塔施工至第八节段主梁开始悬浇，此时塔梁同步施工阶段的索塔纵桥向*大水平位移为1.5cm，理论计算值满足规范H/3000的规定。若考虑施工现场条件的不确定性因素，索塔纵桥向水平位移有可能发生超标的情况。需考虑的因素包括：（1）、施工过程中的不确定性荷载：①主梁悬臂端的临时施工荷载；②混凝土主梁悬臂端模板成型差异（包括胀模）产生的不平衡重力；③因施工工序产生的不平衡荷载；④主梁悬臂施工过程中挂篮脱落。（2）、施工过程中索塔左右侧边缘局部温差造成的水平位移。（3）、索塔立模偏差的累积等。为严格控制索塔垂度，施工单位和监控单位需在整个施工过程中对索塔变位，截面应力和斜拉索索力实施严密控制。为达到施工过程中可调整索塔水平变位的目的，可采用在索塔节段立模前提前挂设边跨主梁的下一根斜拉索并根据现场情况张拉一定索力的方法达到调整索塔两侧斜拉索水平分力的目的。

3、鉴于塔梁同步施工在索塔上横梁尚未施工的情况下进行，而索塔上横梁做为索塔间的*性横向联系构件，对索塔的横桥向稳定性及控制索塔横桥向水平位移起关键性作用。而在塔梁同步施工阶段，考虑到施工现场各类不确定性因素的影响，不排除索塔横桥向水平变位的可能。为严格确认索塔横桥向稳定性、横桥向索塔垂直度的控制，在此施工阶段需设置索塔间临时横向联系。

4、考虑到日照温差对索塔水平变位的影响，在对索塔变位进行测量以及索塔立模时，一般在一天中日照温差对结构变形影响*小的时候即清晨日出之前进行。

5、在塔梁同步施工过程中，施工监控单位应严格控制实际施工时的结构几何尺寸、收缩徐变、弹性模量、预加应力、斜拉索张拉力，并及时采集各类计算参数，按照实际参数进行跟踪计算，确定下一阶段所需拉索索力，严格控制索塔垂度与塔根应力，并形成塔梁同步施工阶段的施工控制文件。施工控制文件包括下列内容：①、施工过程控制系统：施工控制流程、误差分析方法、测试系统、判断分析系统等。②、施工过程控制数据：斜拉索初张力、斜拉索调整力、主梁节段立模高程。③、主梁节段浇注或安装及结构体系转换顺序。④、施工过程测试数据：主梁立面线形、索塔的变位以及控制截面应力、斜拉索力等。⑤、成桥恒载状态数据：主梁立面线形、索塔变位以及控制截面应力、成桥恒载斜拉索索力等。

6、施工过程中监控单位应对主梁各个阶段的标高进行严格控制，在斜拉索挂设空挂篮、立模、上混凝土湿重、混凝土形成强度张拉预应力、挂篮前移等各个阶段的梁体标高进行详细测量并与监控计算结果进行对比，控制梁体标高满足规范规定的精度要求，若出现偏差应立即分析原因，进行调整，防止偏差的累积。

（三）、塔梁同步实施方案

1、索塔垂直度的控制

塔梁同步施工阶段，索塔垂直度的控制至关重要，单索塔垂直度的误差不大于塔高的H/3000。经过理论计算，按照索塔施工至第八节段开始进行主梁挂篮悬浇，此时塔梁同步施工阶段的索塔纵桥向*大水平位移为1.5cm，理论计算值满足H/3000的要求。索塔施工中索塔模板施工应避免累计误差的产生，因此模板安装采用分节提升接高，分节调整就位的施工方法，并利用劲性骨架定位模板，以全站仪校核垂直度，保持模板的几何中心和设计轴线一致。考虑施工现场条件的不确定因素，索塔纵桥向的水平位移有可能发生超标的情况，需考虑的因素包括：①、主梁悬臂段的临时荷载；根据施工要求，桥面要清理干净，不需要的材料、设备等一律放置于桥下。②、挂篮悬浇主梁悬臂端模板成型差异产生的不平衡重力；严格按设计图纸要求控制模板结构尺寸，确认砼成型结构尺寸满足设计图纸要求。③、施工过程中索塔左右侧边缘局部温差造成的水平位移；④、索塔四周采用土工布进行覆盖。

2、锚导管施工

斜拉索套筒的定位误差不大于5mm，施工时斜拉索套筒采用坐标法定位，即以控制套筒的锚固点和出口点来保持套筒的空间位置。为确认套筒的定位符合设计要求，具体操作时按下列步骤进行控制。

    （1）、初步定位，在定位好的骨架上放出主塔的纵横向中心线，并按事先计算好的坐标值在定位骨架的内外型钢上放出两个控制点，以此为准吊装套筒初步定位。

    （2）、正确定位：使用全站仪对套筒正确定位并反复测量不断调整直至套筒的锚固点和出口点的实测坐标值符合精度要求时方能将套筒可行地固定在定位骨架上。

（3）、复测：复测是在浇注混凝土前选择温度和大气对测量影响较小的早晨对套筒的锚固点和出口点进行1次整体的检查，以消除套筒正确定位后的后续工作对其位置的影响。

3、劲性骨架施工

（1）、索塔施工工艺流程

施工准备→劲性骨架安装→绑扎钢筋→翻模组装→校模→浇筑砼→拆除底层模板→翻模翻升拼接。实施作业时，劲性骨架安装、绑扎钢筋、翻模翻升、校模、灌筑砼循环进行，直至塔顶，其间穿插砼养生、埋放预埋件、环向预应力张力、混凝土表面的修饰等工作。

（2）、劲性骨架制作安装

①加工：劲性骨架按《劲性骨架》设计图在加工场分节加工，场地上用型钢焊出定位框，防止骨架焊接时变形。劲性骨架竖向立筋的加工、下料误差不超过2mm，劲性骨架起到复核塔柱标高的作用。

②索塔劲性骨架安装 ：由于劲性骨架直接影响着斜拉索预埋钢导管的安装精度，因此必须保持其位置的正确。劲性骨架是由工字钢和槽钢焊接成型的钢桁架，每节6m。第1节骨架安装前，先在其下一节混凝土内按骨架尺寸预埋定位角钢，保持其位置和高程正确，骨架吊装后直接放置在定位框内，骨架下部可用全站仪每次算出坐标定位，骨架上部定位可用两台经纬仪在塔柱的纵横两条轴线上穿线，通过调整骨架使索塔下部轴线点与设在骨架上部横撑上的中心点对齐。即可确认骨架定位正确。位置正确后与下部骨架焊牢。经纬仪在横桥向可设置距塔柱较远的轴线上，纵桥向在下部浇筑段时可设在地面上，上部时可设在引桥上观测。

4、挂篮行走

行走系统实现挂篮空载时的前移功能。它由推动机构及行走反滚轮组成。单个挂篮推动机构由两台300t长行程液压千斤顶和推动底座组成，行走时，两台千斤顶同步推动挂篮前移。挂篮行走时的前倾力由后走轮平衡，后走轮沿主梁外侧滚动，对挂篮行走进行正确导向。

挂篮行走注意事项：

（1）、挂篮下放和提升时，提升机构内千斤顶同步进行。

（2）、下放高度要满足底模能通过横梁。

（3）、行走时要注意两个千斤顶同步，防止挂篮轴线发生偏位，如发生偏位应及时调整。

（4）、挂篮正确就位时，尽量选择温度场较弱的时刻（零晨2:00～5:00）。

（5）、挂篮行走时，所有人员决不允许在挂篮上停留，所有杂物全清走，不能清走的全部固定。

（6）、挂篮行走必须在白天进行，并随时派对专人跟踪检查，看看是否被挂着。

5、 挂篮砼浇筑

主梁混凝土设计强度等级为C50，主梁混凝土配合比设计应从混凝土强度及缓凝时间等性能方面进行控制。混凝土采用泵送施工，新拌混凝土的工作性应符合泵送要求。混凝土坍落度控制在16±2cm，1小时坍落度损失≤2cm，混凝土凝结时间满足浇筑要求。混凝土不离析、不泌水，和易性好。

混凝土浇筑程序及方法：由待浇梁段前端逐渐向已成梁段的方向推进。

浇筑顺序：边主肋—→横梁—→顶板

混凝土要均匀布料，严格按30cm分层覆盖。振捣采用φ30和φ50插入式振捣器，振捣时应避免振捣棒接触模板和预应力管道。斜拉索锚管处设一台插入式振捣棒，确认锚头处混凝土密实。浇筑过程中设专人监测模板及挂篮的变化。

6、索力及高程控制

在每一节段施工前，对已施工完成节段的索力、高程及索塔变形情况进行检测，根据检测情况监控单位确定本节段的索力和高程。施工流程如下：

（1）、根据监控单位提供的索力和高程第1次张拉斜拉索，形成挂篮前支点。

   （2）、混凝土浇筑50%自重，检测斜拉索索力，测量挂篮及模板的前端相对高程，根据监控单位提供的索力和高程第2次张拉斜拉索。

   （3）、混凝土浇筑1自重，检测斜拉索索力，测量挂篮及模板的前端相对高程，根据监控单位提供的索力和高程第三次张拉斜拉索。

（4）、主梁体内预应力张拉完成后，进行挂篮索力转换。

四、塔梁同步施工总结

六安市淠史杭大桥主桥于2010年4月15日实现合拢，素塔垂直度、应力以及主梁的线型、高程和索力均能够满足规范、设计和监控的要求。按照常规施工工艺挂篮悬浇起始日期为2010.1.8，采用塔梁同步施工工艺后挂篮悬浇起始日期为2009.10.6，节约施工工期3个月，确认了合同工期，节约施工成本90万，其中，人工费30万，材料费：20万，机械设备费：25万，其他直接费、现场经费15万。

为确认塔梁同步施工的顺利实施，项目部专门成立了塔梁同步施工QC小组，对施工中存在的问题进行研究，锻炼了一批年轻的技术干部。塔梁同步施工获得了安徽省重大合理化建议和技术改进成果一等奖，安徽省建筑业企业2010年QC小组活动成果一等奖。

五、塔梁同步施工过程

图2  C4节段施工

六、建成后的淠史杭大桥

图1  C2节段施工

（二）、塔梁同步施工技术要求

图1  淠史杭大桥主桥总体布置图（单位：厘米）