紅河特大橋索塔下橫梁施工技術(shù)研究

邱永勝

（中國水利水電第八工程局有限公司鐵路公司，湖南長(zhǎng)沙 410004）

0 引言

紅河特大橋建水岸緊鄰G245 國道，交通運(yùn)輸較為便利，元陽岸沿元綠公路通過縣道穿在建元蔓高速施工區(qū)域，縣道呼山段與地方道路及自建便道構(gòu)成較完整施工道路網(wǎng)。

建水側(cè)主塔橫梁采用預(yù)應(yīng)力混凝土箱形梁，橋塔設(shè)置上橫梁、中橫梁及下橫梁。塔柱及橫梁均采用C50 混凝土。下橫梁尺寸參數(shù)主要為：長(zhǎng)度為22.2m；寬度為9m；高度為6m；壁厚為0.8m。橫梁均為箱形截面并設(shè)置橫隔板。

1 紅河特大橋索塔下橫梁的施工設(shè)計(jì)

1.1 塔柱分節(jié)設(shè)計(jì)

紅河特大橋建水岸塔柱高181.286m，截面變化較為復(fù)雜，塔柱外側(cè)各面尺寸隨塔柱高度不斷變化。結(jié)合塔柱結(jié)構(gòu)及爬模施工的特點(diǎn)，將塔柱分為31 個(gè)節(jié)段進(jìn)行混凝土澆筑施工，節(jié)段澆筑標(biāo)準(zhǔn)高度為6m；根據(jù)塔柱結(jié)構(gòu)變化，整個(gè)塔柱施工分成6 個(gè)典型施工區(qū)段：下塔柱施工節(jié)段（第1～8 節(jié)段），下橫梁施工節(jié)段（9節(jié)段），中塔柱施工節(jié)段（10～16 節(jié)段），中橫梁施工節(jié)段（17～18 節(jié)段），上塔柱施工節(jié)段（19～29 節(jié)段），上橫梁施工節(jié)段（30～31 節(jié)段）。

1.2 支架設(shè)計(jì)

建水岸索塔塔高181.286m，下橫梁底面距承臺(tái)頂面47.4m，塔柱橫梁采取牛腿托架式支架進(jìn)行現(xiàn)澆施工。本工程中，托架結(jié)構(gòu)型式為：分配梁I20 工字鋼+橫橋向主梁321 型貝雷桁架+雙拼H700 型鋼承重梁+鋼墊塊+雙拼H588 型鋼上弦桿+雙拼H588型鋼斜桿+雙拼H588 型鋼下弦桿+鋼牛腿。設(shè)計(jì)圖如圖1 所示。

圖1 支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.3 塔吊布置設(shè)計(jì)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工實(shí)際需要，建水岸塔柱左右兩側(cè)各布置1 臺(tái)塔吊。塔吊型號(hào)根據(jù)實(shí)際施工需要進(jìn)行選取。參考現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況發(fā)現(xiàn)，建水側(cè)塔吊無法擺放于索塔基礎(chǔ)上，故需另設(shè)計(jì)獨(dú)立基礎(chǔ)。由于現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)為中風(fēng)化巖層，地基承載力較好，所以根據(jù)TC7035型塔式起重機(jī)使用說明書完成一個(gè)尺寸為7m×7m 的塔吊獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)置。

2 紅河特大橋索塔下橫梁的施工技術(shù)要點(diǎn)分析

2.1 施工測(cè)量

2.1.1 施工測(cè)量控制網(wǎng)的復(fù)測(cè)

平面控制網(wǎng)復(fù)測(cè)及主橋平面控制網(wǎng)加密采用GPS 靜態(tài)測(cè)量方式按《公路勘測(cè)規(guī)范》二等精度要求進(jìn)行測(cè)設(shè)，主要技術(shù)要求如下表所示。復(fù)測(cè)采用與設(shè)計(jì)院同網(wǎng)型、同精度的方案進(jìn)行。加密點(diǎn)位選在紅河特大橋兩岸，距線路中線較近、穩(wěn)固可靠且不易被施工破壞的范圍內(nèi)，便于長(zhǎng)期保存；點(diǎn)間距離在500～800m 為宜，且點(diǎn)間相互通視。平面加密點(diǎn)與高程加密點(diǎn)共用。根據(jù)點(diǎn)位精度和控制范圍等因素，綜合考慮選用IV65、HHDQII05、HHDQII01、HHDQII03 四個(gè)點(diǎn)為已知點(diǎn)。

表1 靜態(tài)測(cè)量主要技術(shù)要求

2.1.2 水準(zhǔn)復(fù)測(cè)

在實(shí)施水準(zhǔn)復(fù)測(cè)前，需要完成現(xiàn)場(chǎng)勘查，對(duì)標(biāo)石的完好程度展開檢查，并結(jié)合與設(shè)計(jì)高程的對(duì)比，確定點(diǎn)位的可靠程度。在此過程中，需要落實(shí)的操作要點(diǎn)主要有：依照設(shè)計(jì)單位的原測(cè)順序完成觀測(cè)；架設(shè)儀器時(shí)應(yīng)踩緊腳架，儀器嚴(yán)格整平；水準(zhǔn)尺必須用撐竿穩(wěn)定并且中下兩個(gè)氣泡應(yīng)居中；將地面堅(jiān)固沉降小的區(qū)域設(shè)為轉(zhuǎn)點(diǎn)，并踩實(shí)尺墊；嚴(yán)禁在未觀測(cè)完時(shí)隨意移動(dòng)尺墊；盡可能避免在中午氣溫較高、日照強(qiáng)度高的時(shí)間段落實(shí)觀測(cè)。

2.1.3 索塔施工測(cè)量

（1）橫梁施工測(cè)量。在完成托架的安裝后引入預(yù)壓操作，促使支架的非彈性變形得到有效消除。此時(shí)，要觀測(cè)支架的彈性變形，根據(jù)彈性變形值對(duì)底模進(jìn)行預(yù)抬。預(yù)壓觀測(cè)前在支架頂面（底模底面）設(shè)置測(cè)點(diǎn)，測(cè)出加載前各測(cè)點(diǎn)的高程值；在每次加載、卸載時(shí)測(cè)量各測(cè)點(diǎn)的高程，根據(jù)測(cè)得數(shù)據(jù)進(jìn)行列表，分出各對(duì)應(yīng)情況下的數(shù)值并和理論計(jì)算值進(jìn)行對(duì)比分析，為支架標(biāo)高（立模標(biāo)高）的調(diào)整提供數(shù)據(jù)參考。

（2）塔柱、橫梁各節(jié)段形體竣工測(cè)量。在爬模提升前和橫梁模板拆除后展開形體測(cè)量，明確塔柱和橫梁的澆筑后形體、傾斜度、斷面尺寸、高程等主要參數(shù)，判斷其與設(shè)計(jì)規(guī)范是否具有一致性，并將數(shù)據(jù)提交至技術(shù)部門，為后續(xù)的施工操作提供參考[1]。

2.2 下橫梁施工

2.2.1 支架結(jié)構(gòu)施工

在支架結(jié)構(gòu)施工中，主要完成的任務(wù)包括牛腿、主桁架（上、下弦桿及斜桿）、承重梁部分、分配梁及底模的安裝，具體施工順序如圖2 所示。

圖2 支架結(jié)構(gòu)施工順序

在進(jìn)行牛腿安裝中，需要將其嵌入索塔塔身，所以主要在索塔塔身上（第7、8 節(jié)）預(yù)埋鋼套件，鋼套件由2cm 鋼板在廠內(nèi)焊接加工而成。將牛腿安裝在鋼套件內(nèi)，使用鋼板填塞抵緊牛腿與鋼套件的縫隙區(qū)域。牛腿頂部設(shè)置8 道拉桿，拉桿貫穿塔身，錨固在對(duì)面塔身外側(cè)，牛腿安裝完成后對(duì)拉桿進(jìn)行張拉，張拉完成后安裝其余托架構(gòu)件。

在進(jìn)行主桁架安裝中，主要使用了現(xiàn)場(chǎng)預(yù)拼裝的方式，并在塔吊的支持下完成整體吊裝。本工程的主桁架由上、下弦桿、斜桿和橫聯(lián)桿組成；上、下弦桿及斜桿均為雙拼H58 型鋼組成；橫聯(lián)桿為[20 槽鋼，連接板為2cm 厚鋼板，橫桿間距4m 布置。

在本工程中，承重梁部分主要由雙拼H700 型鋼組成，因后期落架施工需要，承重梁與主桁架上弦桿之間需安裝鋼墊塊，鋼墊塊由2cm 厚鋼板在廠內(nèi)焊接而成，頂面與底面分別與承重梁與上弦桿接觸面焊接。橫梁為321 型貝雷梁，按照90cm+25cm+45cm+25cm+45cm+55cm+90cm+60cm+90cm+60cm+90cm+60cm+90cm+55cm+45cm+25cm+45cm+25cm+90cm 的形式布置。

2.2.2 支架預(yù)壓

為了實(shí)現(xiàn)支架非彈性變形的消除，落實(shí)支架預(yù)壓操作是必然選擇。實(shí)踐中，要參考混凝土預(yù)制塊完成配重，并結(jié)合主梁結(jié)構(gòu)的荷載分布實(shí)施堆載。在本工程中，各級(jí)預(yù)壓荷載的設(shè)計(jì)如下：

第一級(jí)預(yù)壓荷載60%G=571.4t；預(yù)壓塊（尺寸為1.8m×0.9m×0.9m）數(shù)量n=571.4/3.5=163.3 塊，取164 塊。其中兩側(cè)腹板各53塊，底板52 塊，橫隔板6 塊。第二級(jí)預(yù)壓荷載80%G=761.8t；預(yù)壓塊（尺寸為 1.8m×0.9m×0.9m）數(shù)量 n=761.8/3.5=217.7 塊，取 218塊。其中兩側(cè)腹板各70 塊，底板70 塊，橫隔板8 塊。第三級(jí)預(yù)壓荷載100%G=952.3t；預(yù)壓塊（尺寸為 1.8m×0.9m×0.9m）數(shù)量 n=952.3/3.5=272.1 塊，取272 塊。其中兩側(cè)腹板各88 塊，底板87塊，橫隔板9 塊。第四級(jí)預(yù)壓荷載110%G=1047.53T；預(yù)壓塊（尺寸為 1.8m×0.9m×0.9m）數(shù)量 n=1047.53/3.5=299.3 塊，取 300 塊。其中兩側(cè)腹板各97 塊，底板96 塊，橫隔板10 塊。

實(shí)踐中，在加載完一級(jí)別后，需在每間隔12h 的條件下對(duì)支架沉降量進(jìn)行一次監(jiān)測(cè)。當(dāng)支架頂部監(jiān)測(cè)點(diǎn)12h 的沉降量平均值小于2mm 后，方可展開下一級(jí)加載[2]。

2.2.3 下橫梁鋼筋施工

在本工程中，下橫梁斷面外側(cè)主筋為一排為φ28mm HRB400 鋼筋，內(nèi)側(cè)為一排φ20mm HRB400 鋼筋，箍筋和拉筋為φ16mm 鋼筋。依照由上至下的順序完成鋼筋綁扎操作，著重規(guī)避下橫梁預(yù)應(yīng)力管道；在需要的條件下可以切割鋼筋，但是必須引入補(bǔ)強(qiáng)處理。為了保證下橫梁鋼筋的施工質(zhì)量，將橫梁內(nèi)壁與外壁鋼筋的保護(hù)層厚度穩(wěn)定在2.5cm，并以每平方米4 個(gè)的密度在模板與主筋之間設(shè)置砂漿墊塊。觀察是否存在露筋問題，一旦發(fā)現(xiàn)露筋必須及時(shí)處理。

2.2.4 下橫梁模板施工

在本工程的施工中，下橫梁底模及側(cè)模板均采用厚度為15mm 的竹膠板，外背10cm×10cm 方木背楞，側(cè)模橫向背楞采用兩根[10 槽鋼背靠背布置，兩根槽鋼之間留有2.5cm 間距，以便穿入拉桿，立桿直徑2mm，按照豎向間距80cm，橫向間距1m 布置，底部?jī)傻览瓧U與下橫梁主筋焊接，模板復(fù)測(cè)合格后，在梁底板I20 小分配梁上沿長(zhǎng)邊方向每隔1.5m 焊接一個(gè)I20 工字鋼擋塊，擋塊高15cm，抵住下橫梁外模板。

施工中，所有模板均在現(xiàn)場(chǎng)完成拼接安裝，并使用膠帶落實(shí)堵縫操作，防止出現(xiàn)混凝土表面顏色、光澤不一致的問題。

2.2.5 下橫梁混凝土施工

本工程主要利用分層施工的方式展開下橫梁混凝土澆筑施工，其中，第一層澆筑高度為4m，第二層澆筑高度為2m。在輸送泵管的支持下，促使混凝土垂直運(yùn)輸至橫梁區(qū)域，結(jié)合在布料桿出料口處設(shè)置的軟管，將混凝土自由下落的高度穩(wěn)定在2m 之內(nèi)。施工中，下橫梁第一次澆筑的整體澆筑順序?yàn)橛蓛啥讼蛑虚g澆筑，即在腹板及隔板區(qū)域完成混凝土澆筑后再進(jìn)行底板區(qū)域混凝土的澆筑；第二次澆筑順序同樣由兩端向中間澆筑，即先腹板及隔板，再澆筑頂板。

2.2.6 下橫梁預(yù)應(yīng)力張拉及壓漿

本工程的下橫梁內(nèi)布置72 束15.2-19 鋼絞線，預(yù)應(yīng)力采用兩端對(duì)稱張拉，一次張拉完畢。每束鋼絞線的設(shè)計(jì)錨下控制應(yīng)力為0.75fpk=1395MPa（不含錨圈口損失），張拉采用雙控，以控制為主，以鋼絞線伸長(zhǎng)量進(jìn)行校核。

在下橫梁預(yù)應(yīng)力張拉施工中，主要引入智能張拉及壓漿技術(shù)，并落實(shí)兩段張拉操作。施工中，將伸長(zhǎng)量允許誤差穩(wěn)定在6%以下；每束鋼絞絲出現(xiàn)斷絲與滑絲問題的數(shù)量不超過1 絲；所有斷面斷絲之和穩(wěn)定在相應(yīng)斷面鋼絲總數(shù)的1%及以內(nèi)[3]。

壓漿施工主要在完成預(yù)應(yīng)力張拉施工的24h 內(nèi)展開，本工程主要使用了真空壓漿工藝。該工藝的流程為：完成體內(nèi)預(yù)應(yīng)力施工；設(shè)計(jì)高性能壓漿料配比，實(shí)現(xiàn)材料準(zhǔn)備，并檢查預(yù)應(yīng)力管道的真空度是否滿足要求；檢查壓漿泵口的出漿情況，在質(zhì)檢合格后連接管路；啟動(dòng)真空泵，展開吸漿操作；對(duì)排氣孔的出漿情況展開觀察，在達(dá)到要求后增加壓力，持續(xù)時(shí)間為2—3min；對(duì)漿口與出氣孔進(jìn)行封堵；完成預(yù)應(yīng)力壓漿后，展開工作平臺(tái)的徹底清理。

2.2.7 支架拆除

本工程的支架拆除操作流程具體如下：切割鋼楔塊落架、抽出方木及I20 工字鋼分配梁，依托塔吊、卷揚(yáng)機(jī)完成下放；拆除貝雷片；拆除主桁架；拆除牛腿。

2.3 混凝土泵管布置

混凝土泵的布置合理性直接關(guān)系著施工的順利程度。在本工程施工中，為了更好保證混凝土泵管安裝、拆卸的簡(jiǎn)便程度，主要將泵管附著在塔吊立柱上，并沿塔吊立柱向上，經(jīng)過爬模平臺(tái)后到達(dá)塔柱。同時(shí)，泵管與塔吊立柱之間采用卡箍固定牢固。工程中混凝土泵管的布置如圖3 所示。

圖3 混凝土泵管的布置

2.4 施工檢驗(yàn)

出于對(duì)施工質(zhì)量的考量，必須要展開施工檢驗(yàn)工作，判斷材料、施工成品（或半成品）等的質(zhì)量是否達(dá)標(biāo)。在本次紅河特大橋索塔下橫梁的施工中，主要完成的檢驗(yàn)項(xiàng)目與內(nèi)容如下所示：

（1）原材料檢驗(yàn)。包含施工原材料、機(jī)械設(shè)備、構(gòu)件的質(zhì)量檢驗(yàn)，需在入場(chǎng)階段展開檢驗(yàn)，嚴(yán)禁未達(dá)標(biāo)材料入場(chǎng)。

（2）過程質(zhì)量檢驗(yàn)。在進(jìn)行水泥混凝抗壓強(qiáng)度的檢驗(yàn)中，針對(duì)澆筑一般體積結(jié)構(gòu)物，每一單元結(jié)構(gòu)物制取不少于2 組；針對(duì)連續(xù)澆筑大體積結(jié)構(gòu)物，每200m3或每一工作班制取不少于2 組；每片梁板長(zhǎng) 16m 以下制取 1 組，16～30m 制取兩組，31～50m 制取3 組，50m 以上不少于5 組。在進(jìn)行水泥砂漿抗壓強(qiáng)度的檢驗(yàn)中，針對(duì)重要及主體砌筑物，每一工作班應(yīng)制取2 組；針對(duì)一般及次要砌筑物，每一工作班應(yīng)制取1 組。水泥混凝土坍落度的檢驗(yàn)需要隨時(shí)展開，以此達(dá)到維護(hù)混凝土結(jié)構(gòu)總體施工質(zhì)量的效果。

（3）配合比檢驗(yàn)。在各種原材料檢驗(yàn)合格后，可以展開水泥混凝土/砂漿等配合比的設(shè)計(jì)，并對(duì)各種配合比展開復(fù)核驗(yàn)證。

3 總結(jié)

綜上所述，在結(jié)合實(shí)際情況完成施工方案設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，通過水準(zhǔn)、施工測(cè)量控制網(wǎng)的復(fù)測(cè)，以及索塔施工測(cè)量，結(jié)合支架結(jié)構(gòu)施工、支架預(yù)壓、下橫梁鋼筋施工、下橫梁模板施工、下橫梁混凝土施工、混凝土泵管的優(yōu)化布置以及施工質(zhì)檢的全面落實(shí)，維護(hù)了橋梁索塔橫梁施工的施工質(zhì)量，提升了橋梁工程的整體施工質(zhì)量。