斜拉桥索塔工法

斜拉桥索塔施工工法中交一公局第三工程有限企业斜拉桥索塔施工工法一、序言伴随高速公路迅猛发展，公路等级不停提升，斜拉桥、悬索桥等具备高墩、大跨径特点桥梁被广泛应用到工程实际，同时也发挥了越来越主要作用。索塔作为斜拉桥、悬索桥一个十分主要组成部分，造价高昂、施工周期长，怎样科学组织施工，优质高效地完成施工任务，具备十分主要意义。本工法依靠江苏省连盐高速公路灌河特大桥索塔施工工程实例，全方面系统地阐述了索塔施工技术和工艺特点。已建成索塔成品倾斜度、空间尺寸以及外观质量均满足规范要求，处于良好受控状态，施工进度科学合理。该工法被证实是一项行之有效施工工法，代表了现在索塔施工先进水平。二、工法特点1、本工法工艺简练，操作性强，施工易于实现。在合理设计模板、支架和爬架系统基础上，能够实现高度较大索塔施工。2、本工法施工结构设计合理，力学模型明确，设计计算量不大，易于被工程技术人员掌握。3、质量易于控制，经过采取相对基准极坐标法进行测量控制，以及模板支撑体系优化，结构物实体质量和外观质量优良。4、本工法投入大型机械设备相对较少，施工成本较低，循环施工周期较短，具备较高投入产出比。三、适用范围本工法具备施工快捷，结构合理，经济实惠等特点，能够被广泛应用到斜拉桥、悬索桥索塔施工中，尤其适合于索塔截面比较规则，塔柱高为100～200m中小型钢筋砼索塔。经过对模板系统以及爬架提升装置改进和优化，也能够应用到变截面及高度较大索塔施工中。四、工法原理本工法是索塔施工一个非常有效工艺方法。工法原理：在塔柱内预先安装劲性骨架作为钢筋模板安装定位依靠，纵向主钢筋采取机械连接，下塔柱采取钢管支架模板体系、中上塔柱采取内翻外爬附爬架分节段爬模施工模式，砼采取拖泵泵管输送，在中塔柱上设置横向暂时撑架，预防塔柱根部产生拉应力，斜拉索与索塔锚固形式采取钢锚梁锚固体系，直接传递给索塔，横梁采取钢管落地支架支撑体系，经过合理布设塔吊、电梯、泵管、水电等设施以及进行预埋件埋设，并利用塔吊以及吊车进行施工材料垂直运输一个高效索塔施工工艺。依照索塔形式、高度以及所采取施工工艺、方法、设备性能和具备施工能力，索塔分节长度不尽相同，通常分节长度为4.0～5.0m五、施工工艺流程及操作特点（一）索塔施工工艺流程1、塔柱施工工艺流程图5-1。施工准备施工准备下塔柱翻模分段施工下塔柱钢管脚手架搭设中塔柱起步段翻模施工下横梁与塔柱同时施工安装塔吊安装避雷及其它隶属设施塔冠施工中塔柱爬架翻模分段施工上塔柱爬架翻模分段施工上横梁与塔柱同时施工上塔柱起步段施工安装电梯下横梁支架安装上横梁支架及水平支撑安装安装钢锚梁拆除上横梁支架图5-1塔柱施工工艺流程图2、塔柱节段循环施工工艺流程图5-2。循环施循环施工节段准备工作接高劲性骨架劲性骨架加工制作绑扎钢筋安装模板中间验收钢筋制作模板加工或整修浇筑砼砼养护安装爬架接高劲性骨架绑扎钢筋安装模板中间验收浇筑砼砼养护爬架加工制作图5-2塔柱节段循环施工工艺流程图3、横梁施工工艺流程图5-3。砼试件检测砼试件检测施工准备设置安装支撑系统测量定位安装底模板设置模板卸落装置及纵、横向分配型钢预埋件设置张拉预应力束浇筑第二级砼绑扎钢筋、安装预应力管道绑扎顶部钢筋中间验收浇筑第一级砼模板加工制作预应力钢束端头封锚预应力管道压浆养护养护等候强度支立第二级砼内模中间验收拆除模板安装侧模和内模模板加工制作水泥浆试件检测图5-3横梁施工工艺流程图（二）、钢筋工程为加紧进度，降低高空作业风险，塔柱内竖向主筋宜采取镦粗直螺纹套筒或挤压套筒等机械连接，其余钢筋采取焊接或绑扎连接。半成品钢筋按型号、规格、用途等进行编号挂牌，分别堆放，由运输车运至施工现场。主筋连接后，箍筋由下而上焊接或绑扎，绑扎高度以每次砼浇筑高度为准。（三）、劲性骨架为了便于钢筋空间定位并固定模板，索塔塔壁内部通常设置劲性骨架。劲性骨架应单独进行结构设计。通常采取∟100×100及∟80×80角钢焊接拼装成桁架，在地面上单片制作、塔上整体拼装焊接定位而成。劲性骨架制作安装总体布局是：在条件允许情况下，尽可能在地面将工作做好，降低塔上工作量。单块骨架高度同混凝土分节高度，框架形式按结构设计要求确定。（四）、砼工程索塔高度通常较大，砼标号较高，砼宜采取泵送方式输送，经过采取多台输送泵接力方式，能够把砼输送到理想高度。每个索塔下方设置一台固定拖泵，经过泵管将砼直接泵送至作业面。砼应具备良好工作性和可泵性。混凝土浇筑从低处开始逐层扩展升高，并保持水平分层。振捣时使用插入式振动器，其分层厚度约为30cm。振捣密实标准：砼停顿下沉，无显著气泡上升，表面平坦，展现薄层水泥浆时为止。下塔柱塔基部分设计通常为实心段，应按大致积砼施工考虑。内部设置降温水管，砼浇筑后，通水冷却，降低内部温度，同时对模板外部进行保温，预防砼产生温度应力裂缝。（五）、模板支撑体系为确保索塔外观质量，外模通常采取大面积定型钢模板，内模采取组合钢模板或木模板。1、模板基本结构塔柱模板由外模板和内模板组成。外模板均为大面积钢模板，内模板以大模板为主，部分采取组合钢模和木模。外模、内模、角模或平模板，其结构形式基本相同，主要由横肋、竖肋、劲板和面板组成。2、下塔柱模板体系下塔柱通常设计成变截面形式，并有一定斜率。为加紧工期，充分利用底部承台工作面，下塔柱模板通常采取翻转式。依照下塔柱高度，每个塔柱应加工2~3节定型钢模板，高度为3~4m，施工中依照实际进行循环利用，并进行适当改装。模板外侧搭设钢管脚手架，作为操作平台及模板暂时支承点，并设置对拉螺杆。3、中、上塔柱模板系统中、上塔柱采取内滑外翻模板体系。每肢塔柱加工3节模板，高度为2~2.5m。为确保混凝土分段部位接缝严密，应保留一节基准模板不拆，施工时一直固定顶部一节作为上一节段施工模具和支撑平台，而将下部两节拆除后上翻。提升模板设备采取倒链和塔吊。（六）、爬升系统爬升系统主要包含塔身预埋件、爬架、附墙架、工作平台以及塔吊和倒链提升设备等。功效集爬架爬升、模板支立、钢筋绑扎、混凝土浇筑、预应力张拉、孔道压浆以及施工平台于一体，工作平台整体随塔柱施工逐步上升，为施工人员提供一个封闭操作空间，安全、施工便捷。如图5-4、图5-5。图5-4爬模系统示意图（单位：cm）爬模循环施工操作流程图5-5。模板拆除模板拆除塔吊提升模板模板安装塔吊提升爬架并安装混凝土浇筑钢筋、预埋件安装图5-5爬模循环施工操作流程图（七）、横向暂时撑架系统依照索塔形式不一样，为预防索塔根部产生拉应力，通常设计要求采取水平暂时撑架，以抵抗塔柱向内倾所产生水平力。水平撑架设置：在要求高度，于塔柱内侧埋设预埋件并焊接牛腿，用钢管作支撑，采取油压千斤顶施加对撑力。（八）、索塔施工测量索塔施工测量重点是确保结构位置正确，塔柱各部分满足倾斜度、垂直度、几何尺寸和空间位置要求，斜拉索锚管上、下口位置及其空间倾角准确。因为精度要求高，测量作业场地狭小，平面位置可采取相对基准极坐标法定位或相对时间法原理定位，尽可能消除索塔因日照、温度改变影响；高程采取差分三角高程法定位，以确保定位精度。（九）、拉索导管定位拉索导管定位是上塔柱施工关键，安装精度高低直接影响到斜拉索安装及使用寿命。1、拉索导管定位精度要求锚固点空间位置三维允许偏差±10mm；导管轴线与斜拉索轴线相对允许偏差±5mm。2、拉索导管空间定位示意图5-6。图5-6拉索导管空间定位示意图（十）、钢锚梁安装1、搭设平台，平台上铺设钢板或组合钢模。因为安装空间狭小，塔壁内模通常采取钢管暂时支撑。2、平台搭设完成，焊接钢锚梁水平方向限位钢板，埋设锚固螺栓，浇筑小石子混凝土垫层，再安装支承钢板。3、起吊钢锚梁，使钢锚梁尽可能水平，将钢锚梁暂时放置在平台上，下垫枕板。安装另一块钢锚梁，精准调整钢锚梁位置，用高强螺栓将钢锚梁连接，连接后对钢锚梁位置进行复测。（十一）、横梁施工横梁与对应塔柱节段同时施工，采取落地钢管支架施工方法。依照结构设计计算，确定支撑及模板系统，通常由钢管、贝雷桁片和型钢等组成，详细视现场材料情况而定，横梁钢筋、砼施工与塔柱基本相同，下面重点介绍预应力体系部分。1、预应力筋张拉要求张拉机具采取满足最大张拉吨位千斤顶，张拉前，对高压油泵、液压千斤顶和压力表进行配套标定校验，确定千斤顶与油泵压力表回归曲线。砼强度达成设计要求时，进行预应力筋张拉。先对称张拉腹板束，再张拉顶、底板束。预应力钢束均为两端同时张拉，张拉以拉力与引伸量进行双控。钢束伸长值误差控制在±6%以内。张拉程序为：0→初应力→分级张拉至σcon（持荷2min锚固）。2、压浆及封锚张拉后，采取砂轮切割机切割多出钢绞线，压浆采取活塞式真空压浆泵，压力控制在0.5-0.7MPa，压浆后，立模浇筑封锚砼。（十二）、防雷装置及其它隶属设施安装索塔上隶属设施主要包含塔顶防雷装置、航空障碍灯、塔内爬梯、横梁上栏杆、照明设施等。塔内爬梯在索塔封顶之前安装，防雷装置和航空障碍灯在塔冠施工完成后安装，横梁上栏杆要在0号梁段支架拆除后方可进行，照明设施在全桥主体工程基本结束后安装。（十三）、塔吊、电梯、泵管、水电等暂时设施布设以及预埋件埋设索塔施工主要暂时设施把包含塔吊、施工电梯、拖泵及泵管、供电及供水五个部分。1、塔吊依照施工现场范围以及施工材料重量，合理选取塔吊型号，通常选取80t·m型号以上，布置在承台两边塔柱旁靠河侧，使得整个索塔均处于吊装范围内，两台塔吊安装高度应错开布置。为确保安全稳固，沿塔柱高度方向每20m设置附臂。2、施工电梯为了确保工期，便于搭载人员上下通行，通常每个塔肢均应设置一台载货载人施工电梯，安装位置为承台两边塔柱外靠岸侧。3、混凝土垂直输送塔柱混凝土垂直输送，宜选取80C型以上拖泵，一次泵送至塔柱模板内。泵管采取“Ω”型卡固定在专用架上，并间隔用钢丝绳吊挂于塔柱原模板对拉螺栓上。4、水通常宜采取两台高压多级水泵，分别布塔柱迎河面左侧，设置水箱用于砼养生及其余。5、供电系统承台顶面上设置低压配电箱，分别输送给塔吊、施工电梯、高压水泵电机专用配电箱，动力电缆随塔柱垂直布置，施工作业面上设置小型配电箱。6、预埋件索塔上预埋件种类较多，主要包含为满足设计和施工要求两部分。对各种预埋件应统一绘图，并汇总成册，便于指导施工。六、材料设备本工法仅列出了一个索塔所需要机械设备和主要材料需求量，实际施工时，可依照详细情况适当调整。钢筋加工和砼拌合设备能够与其余工程施工交叉使用。机械设备及主要施工材料详见表6-1。表6-1机械设备及主要施工材料序号机械名称型号规格数量（台套）工作内容1履带吊50t/55t2起重吊装2轮胎吊16t1起重吊装3电焊机BX3-500-26焊接4钢筋弯曲机GW40-11钢筋弯折5钢筋切段机CQ40-22切割钢筋6钢筋镦粗机具2镦粗7直螺纹加工机具2滚司8装载机50/302上料及工地运输9电动磨光机4模板打磨等其余10混凝土拌合站50/752砼拌合11混凝土拖泵60C/80C2砼输送12塔吊80t·m2垂直起重13电梯CD1001~2输送人员上下14千斤顶450t以上4张拉预应力15高压油泵ZB5004和千斤顶配套使用16压浆机1灌注压浆17空压机3-6m3/min2打压及清理18高压水泵IS50-1202抽水养护19发电机150/200KW1备用电源20竹胶板244×122cm300m2横梁外模21组合钢模150×30cm400m2横梁及塔柱内膜22爬模自制或定购2套施工人员及设备平台23型钢和贝雷片200t搭设支架及其余24钢管支架400t搭设支架因为各索塔之间相距较远，并隔河或跨江，通常每个索塔投入一个队伍，独立组织施工。实际施工时，可酌情增减。下面以一个索塔为单位配置劳动力如表7-1。表7-1劳动力配置情况序号工种人数工作内容备注1施工责任人1负责现场指挥总协调调度2质检员1负责现场质量检验及报验3技术员2负责现场技术指导和质量控制4起重工2负责起重设备信号指挥5塔吊司驾人员4负责操作塔吊6机械工4负责随机操作机械7安全员1负责安全工作实施及检验8高强螺栓施拧人员8负责高强螺栓施拧塔柱钢锚梁9钢筋工20负责钢筋加工及安装10模板工16负责模板安装及支架支设工作11砼工12负责砼浇筑及振捣等相关工作12电焊工6负责各种焊接工作13张拉工6负责预应力体系张拉及压浆工作横梁14电工2负责安装及检验电力设施及线路15修理工2负责修理机械设备16普工10~20辅助各工种人员做好剩下工作17汇总97~107完成索塔施工七、质量控制索塔施工难度较大，质量要求高，施工时应严格要求，精细施工，严把质量关。严格遵照《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-）和《公路工程质量检验评定标准》第一册土建工程（JTGF80/1-）相关要求。并从模板、砼和施工工艺等方面进行重点控制。1、塔柱和横梁外模板采取大面积钢模，除强度应满足浇注砼各项要求外，为确保其表面平整度，设计时主要以刚度控制。2、对模板拼接缝，力争做到设计合理，加工制作精细，降低或防止漏浆现象发生。3、尽可能降低对拉螺杆数量，以降低塔身砼上孔洞，并对塔身施工完成后留下孔洞及时封堵修补。采取与塔身相同标号水泥浆进行，力争做到与塔身砼颜色一致，并安排专员负责。4、对塔身砼配合比进行优化选择，砼搅拌均匀，确保其工作性能，确保塔身砼整体上色泽一致。5、对模板准确安装定位，砼搅拌、泵送入模、振捣、养护等工艺过程采取有效方法，加强控制。对现场管理人员和操作工人进行质量意识教育，做好每个关键工序技术交底。经过确保各个工艺步骤工作质量来确保工程质量。6、塔身施工放样测量，除采取正确合理测量方法外，严格执行两人复测制度，复核必须采取不一样方法进行，以确保塔身放样准确，预防因测量误差过大而造成塔身砼线条不平顺。7、索塔塔柱及横梁施工实测项目见表8-1、8-2。表8-1塔柱实测项目项次检验项目要求值或允许偏差1混凝土强度（MPa）在合格标准内2塔柱底偏位（mm）±103倾斜度（mm）塔高1/3000，且小于304断面尺寸（mm）±205壁厚（mm）±56锚固点高程（mm）±107孔道位置（mm）10，且两端同向8预埋件位置（mm）小于5表8-2横梁实测项目项次检验项目要求值或允许偏差1混凝土强度（MPa）在合格标准内2轴线偏位（mm）103外轮廓尺寸（mm）±104壁厚（mm）55顶面高程（mm）±10八、安全方法1、进行安全施工应知应会教育。2、成立以项目经理为首安全生产领导小组。3、建立健全生产组织机构，设置专职或兼职安全员。4、制订安全管理制度，定时进行安全检验，严格实施安全生产岗位责任制，奖惩分明。5、制订主要分项工程安全操作规程，作业前认真进行安全技术交底。6、进行常规安全操作教育。7、建立健全安全检验制度，定时召开安全会议，及时采取方法消除事故隐患。九、环境保护方法环境保护是我国一项基本国策。保护施工环境是确保施工人员身体健康和消除外部干扰确保施工顺利进行需要。1、成立以项目经理为组长文明施工领导小组。设置施工环境巡查员，由项目综合办公室负责，对施工造成环境影响情况及时掌握，及时处理。2、环境保护领导小组组长：项目经理副组长：现场总责任人成员：工区责任人、部门责任人3、配置足够资源，使空气质量、水质、噪音、废物处理、化学物品、人文自然，等在施工中符合相关法规和协议要求；4、按月进行环境检测及审核，并做好统计和立案；5、对施工管理人员和施工人员进行环境管理培训，使其清楚了解当地环境法律和协议条款中要求相关要求，参加培训人员统计和培训内容要立案在综合办公室，方便相关部门检验和审核。十、效益分析索塔施工时，在施工方法和施工工艺上采取了一些新方法，项目部充分采取承台围堰钢管等周转材料用于支撑结构，进行了高标号砼配合比优化设计，掺加了粉煤灰，降低了水泥用量，采取了长距离泵送砼工艺等“四新技术”，节约了大量机械设备，大大降低了工程成本，累计节约工程成本费用共计200多万元，而且项目部连续三季度获优质优价奖励，取得了良好经济效益。同时，工程质量实现了工程合格率和优良率目标，工程进度创造了屡创新高，提前完成目标计划，得到了业主、监理认可和信