北汊通航孔桥32#塔身施工总结.docx
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北汊通航孔桥32#塔身施工总结
荆沙长江公路大桥北汊通航孔桥32#主塔施工
王胜利唐启
一.概述
1.1工程概况
荆沙长江公路大桥工程北岸接荆州市太岳路与207国道相接，南岸跨荆南大堤与207国道相接，是207国道跨越长江的特大型桥梁。
桥梁总长4177.6m，其主桥之一的北汊通航孔桥为200+500+200m双塔双索面、全漂浮式PC斜拉桥，属国内同类型桥梁跨度之最，居世界第二。
北汊通航孔桥32#主塔（南索塔）外形为折线双肢H型，自塔座以上全高146.75m（塔顶标高175.65m，黄海高程，下同。
）由上、中、下塔柱及上、下横梁五部分组成，其中下塔柱为双肢中空、变截面、向外倾斜的柱体，内外立面的斜率为5.21837:
1，侧壁斜率为30.32:
1，柱底平面尺寸为12.83m×7m;中塔柱为双肢向内倾斜、空心、变截面柱体，内外立面的斜率为17.02462:
1，柱顶外形尺寸为7m×4m；上塔柱竖直向上、中空、等截面，外形尺寸7m×4m，为斜拉索锚固区,预应力砼结构；上、下横梁亦均为空心预应力砼结构。
主塔结构尺寸见图1。
1.2自然条件
32#主塔北近主航道，南临三八洲，属水上施工。
桥区平均气温16.3℃,一月份平均气温3.6℃，七月份平均气温28.5℃，年平均降雨量1100mm，年平均降雨天数124.5d，年平均雾日37d（多发生在冬季），无霜期年平均256d，极端风速24m/s，平均水位34.26m,最高水位43.37m，最低水位28.16m，最大流速2.7m/s。
1.3施工特点
1.3.1.塔柱根部有9m高的实心段，属大体积砼，要求防止温度裂缝。
1.3.2塔柱外形为折线，为方便施工，下塔柱采用脚手架翻模工艺，中、上塔柱采用爬模工艺，下塔柱每段浇注高度为3m，中、上塔柱每段浇注高度为4.5m。
1.3.3.上、下横梁与塔柱同步施工，工期较紧，难度增大。
1.3.4.上塔柱内索导管的定位和安装精度对施工提出了很高的要求（中心允许误差为±5mm）。
1.3.5.塔身砼均为50号，需综合考虑泵送、缓凝、早强及大体积砼施工等多方面的要求，以保证施工的质量、安全及工期。
1.3.6.塔柱为变截面，倒角多，故模板的设计、制作、安装都较为复杂。
1.3.7.32#主塔墩临近深水主航道，过往船只多，因此施工和运输均受到一定的影响和制约。
4工程数量表
主塔工程数量表表1
序号
名称
规格
单位
数量
备注
1
砼
C50
m3
9561
2
预应力钢绞线
Φj15.24
t
137.638
Rgb=1860MPa
3
普通钢筋
Ф32、Ф16等
t
973.3
4
波纹管
Φ87、Φ92
m
8903
5
索导管
无缝钢管
t
20.668
6
钢垫板
A3钢
t
8.174
7
锚具
YM15-9
套
118
YM15-12
套
1164
8
锚座包裹钢板
δ10
t
44.272
9
劲性骨架
A3钢
t
156.3
1.5.32#主塔施工历时情况见表2
32#主塔施工历时情况表表2
标高（m）
名称
施工日期
时间（d）
总计
175.65～121.30
上塔柱
99.11.16～2000.1.8
53
218天
121.30～117.30
上横梁
99.11.1～99.11.15
15
117.30～61.97
中塔柱
99.8.30～99.10.31
62
61.97～55.97
下横梁
99.7.30～99.8.29
30
55.97～28.9
下塔柱
99.6.1～99.7.29
58
二.施工总体方案
根据塔柱的特点及以往的施工经验，确定下塔柱分为10个节段（1.5m+8×3m＋1.57m），采用支架翻模施工；中塔柱分为13个节段（12×4.5m+1.33m），前3个节段同下塔柱采用支架翻模施工，后10个节段采用爬架翻模施工；上塔柱分为13个节段（0..5m+11×4.5m+4.35m），均采用爬架翻模施工；上、下横梁采用落地钢管支架与塔身同步现浇，均分两次浇筑，下横梁每次浇注高度3m，上横梁第一次浇注高度2.75m，第二次浇注高度为1.25m（塔柱部分为1.75m）。
施工垂直运输机械为一台FO/23B型塔吊和两台SCQ100/100J型双笼施工电梯。
塔吊最大回转半径50m，最大起重量10t，电梯单笼最大承载1t。
砼均由水上50m3/h搅拌站供应，楚天60m3/h拖泵和SCHWING进口拖泵各一台，共同完成水平和竖直运输任务，砼浇注时一座50m3/h水上搅拌站随时备用。
上、下横梁施工时为两座50m3/h水上搅拌站同时供应砼，以确保砼浇注的连续性。
三.主要施工工序情况
3.1劲性骨架制、安
劲性骨架的主要作用是满足钢筋绑扎和模板安装定位的需要，同时兼作测量放线用。
劲性骨架的平面、立面见图2。
因下塔柱内外立面的倾角较大，为减小砼浇注过程的变形以及塔柱和施工荷载对其根部的影响，并考虑方便水上施工，对原设计的劲性骨架进行了局部修改和加强，采用∠75×75×8、∠70×70×6、∠50×50×5等型钢在现场每节段分四片制作、吊装。
上、中、下塔柱劲性骨架每次接高均为9m。
每节段分四个单元加工后就位，再拼焊成整体。
劲性骨架在分片时应考虑起重能力大小及安装精度要求。
骨架在分片加工时应先制作一胎架，以确保其加工精度，单片骨架加工后应平直、焊接牢固、尺寸准确。
上塔柱因索导管的定位需要，其劲性骨架还须有足够的刚度，施工中在原有基础上进行了一定的改进与加强，骨架的安装顺序一般为先Ⅰ、Ⅱ，后Ⅲ、Ⅳ，测量放线后再焊接钢筋绑扎用定位筋等。
劲性骨架的分片见图3。
劲性骨架安装时，需配备3～5kg垂球2只，供定位使用。
安装前应在已浇节段顶部劲性骨架四角焊测量用角钢，并在其上放出该节段骨架的底部控制线，骨架安装误差允许在5cm内。
钢筋定位时，可通过定位钢筋调整。
每节段劲性骨架后场加工制作（9m高）一般需10～12h，安装定位约12h，电气焊需4人，安装6人。
3.2钢筋工程
32#主塔钢筋总重1041.286t，其中Ⅱ级钢筋973.31t（Φ32钢筋570.286t,Φ16钢筋279.048t,Φ12钢筋80.054t，其它43.922t），Ⅰ级钢筋54.466t，φ6带肋钢板网13400m2。
竖向Φ32钢筋采用G32冷挤压套筒接长，每次接长长度9m，每根Φ32筋均预先在后场冷挤压好一半，然后在塔上完成另一半。
接长Φ32主筋时，由塔吊将每捆（10根/捆）钢筋竖直吊至待浇节段，依靠劲性骨架临时固定，然后人工逐根对接,最后完成冷挤压作业。
对接前,无套筒端一定要作好检查标记,以便检查钢筋是否插到位,以免压接时套筒中部出现裂缝。
受施工场地的限制，所有钢筋均在后场（陆上）制成半成品，然后由5T（8T）汽车通过汽渡运至现场绑扎成形，运输之前，对塔身收分部分的变形钢筋均逐根作好标记，以方便现场识别，保证质量，加快进度，避免浪费。
塔身钢筋施工时，每节段一般历时30h，其中Φ32钢筋吊装约8h，冷挤压约12h，定位绑扎约6h，工人20名。
3.3模板工程
塔柱模板由外模和内模组成，外模均为大型钢模，内模以大型钢模为主，部分采用组合钢模和定型钢板。
内、外模板主要由横肋、竖肋、劲板和面板组成。
横肋采用［6.3，竖肋采用［14，劲板为δ8×60扁铁，面板为δ5钢板。
内模上、下游塔柱各一套，高度有3.4m和4.8m两种。
外模上、下游塔柱各两套，高度有1.5m、3m和4.5m等。
内模顺桥向的收分由一块活动模板来实现，当活动模板收缩达70cm后，即拆除一块70cm模板，依次循环到塔顶。
外模的收分模板布置在顺桥向两侧，每节段直接切割其多余部分，以满足塔柱的外观要求。
由于塔吊的起重能力可以满足施工需要，下塔柱采用支架翻模工艺施工，
中、上塔柱采用爬架翻模工艺施工，模板的拼装、提升均由125t.m塔吊
来完成。
模板的划分和安装顺序见图4。
每节段模板的拆除均与钢筋的绑扎同时进行，清理、提升、拼装、定位、校准一般历时约24h，工人16～18人（含电气焊工4人）。
塔身共使用大型钢模约204t（未含组合钢模），对拉螺栓约53t，管螺母（Φ20、Φ24）约16000只。
3.4爬架系统
爬架系统由附墙架、工作架、接长架、吊挂脚手架、提升导向系统等组成，是一个集爬升架、工作平台、脚手等于一体的多层空间钢结构框架，总高18m，其中附墙架高4m，工作架分5层，接长架高4m，附墙架下设5m高吊挂脚手架，用∠75×75×8角钢制作，其主要作为修饰塔柱、螺栓空等的工作平台。
上、下游塔柱爬架总重约80t，安装时各分四个面进行，每个侧面的附墙均利用塔柱外模板的管螺母（Φ24），顺桥向每侧面设附墙螺栓28只，横桥向每侧面为18只。
因此每节段模板安装时，管螺母的位置要求准确，以确保与附墙架连接螺栓的位置相对应，同时管螺母与模板拉杆的丝扣必须全部拧满，并满足设计要求，确保的方法是拉杆与管螺母预先拧好，逐根检查，并将管螺母与埋进砼的螺栓相点焊，以防施工中松动，造成在爬架承重后管螺母拉脱丝扣发生事故。
同时附墙用连接螺栓须是经调质处理好的45号钢制成，且拧入管螺母的深度不得少于30mm，管螺母亦须采用优质无缝钢管制作。
爬架安装后，每侧面均用Φ18.5mm钢丝绳系挂2～3台5吨手拉葫芦，且钢丝绳应呈收紧状态作为保险绳。
爬架爬升时，该绳不能拆除，并随爬架提升而收紧，以防发生意外。
爬架的提升采用10t电动或手拉葫芦，行程为6.0m。
顺桥向布置3台，横桥向2台，挂在下层已浇砼节段模板上，对称提升。
提升前应逐逐根检查钢丝绳及每台葫芦的状况，确保万无一失。
爬架具有重量轻、操作简单可靠、拆装迅速等优点，本工程爬架系统的布置见图5。
3.5混凝土工程
3.5.1砼配合比
主塔及上、下横梁均为50#砼，方量9561m3，均为泵送砼。
根据塔柱本身的结构特点及高塔施工的特殊工艺要求，在保证主塔砼施工质量的前提下并加快施工进度，工地中心实验室在分析国内外成功的施工实例和国内现有外加剂的特点后，经多次反复实验分析，配制出低热、缓凝、早强、高稳定性和良好和易性的C50高标号泵送砼。
其具体性能指标如下：
1.强度要求：
R3d≥40Mpa，R28d≥40Mpa；
2.流动性要求：
坍落度18～22mm，3小时坍落度损失≤3cm；
3.缓凝性能：
初凝时间塔柱≥10小时，横梁≥18小时；
4.泵送性能：
水平泵送距离≥200米，垂直泵送距离≥200米；
5.外观要求：
色泽均匀一致。
配和比设计为：
W/C=0.32，水泥490kg/m3，砂671kg/m3，碎石1093kg/m3，SF掺量1.0～1.1%。
施工实践表明，该配合比设计是成功的，取得了良好效果。
主塔砼内实外光，颜色均匀一致，无明显缺陷，质量达优良水平。
3.5.2砼浇注工艺
砼有水上50m3/h搅拌站供应，通过楚天60m3/h拖泵将砼送至施工钢平台上的SCHWING拖泵，再送至塔上待浇节段入模，插入式振捣器振实。
砼供应系统的平面布置见图6。
3.6斜拉索导管的施工
32#主塔上塔柱每肢共有斜拉索31对在其上锚固，另有1对在上横梁上锚固，即全塔共锚固63对（128根）斜拉索。
斜拉索导管的安装定位对以后斜拉索施工的质量和工期有着直接影响，是一道非常重要而又关键的工序。
由于温差和日照等外界因素对塔柱的变形影响较大，从而给索导管的安装定位增加了一定难度，为保证索导管的安装定位精度要求，测量放线一般都在上午8时前和下午16时以后的时段进行，同时安装定位后的验收测量工作亦尽可能在相同时段进行，以减少因测量放线引起的定位误差。
根据现场的施工条件，索导管在后场陆地上的专用平台上制作。
索导管下料后用砂轮打磨内侧割口成圆弧倒角，以防止后继斜拉索牵引时损坏锚头丝扣。
上、下口尺寸精度控制在2mm以内，锚板孔洞的中心与索导管的中心误差小于1mm。
同时，焊接前确保锚板的平面与索导管的中心垂直，控制其垂直度＜h/1000（h为索导管中心线的长度）。
索导管在后场单根制作，验收合格后才运至现场逐根安装定位。
为保证安装质量，上塔柱的劲性骨架在原有的基础上又作了进一部加强。
安装时，索导管先在制成的拖架上进行粗定位（该拖架焊在劲性骨架上），然后再根据测量的实测结果进行调整，直至上、下管中心的三维坐标误差在2mm以内，再将索导管与拖架、劲性骨架焊接固定牢靠，最后复测一次，合格后方进行下一道工序。
索塔的索导管逐根定位安装工艺与我局在某斜拉桥的节段多根据整体定位安装工艺相比较，各有利弊，针对索塔的施工特点及施工条件，采取逐根现场定位安装，避免了在多次倒运及吊装过程中定位架的变形对精度的影响，但不利的一面是增加现场工作量，进度亦有一定的限制。
3.7预应力施工
32#主塔上塔柱每塔肢在横桥向各设置了368束12φj15.24钢绞线，在顺桥向各设置了214束12φj15.24钢绞线，采用锚具YM15-12进行锚固，总用量2328套。
上、下横梁沿横桥向分别设置了32束和86束9φj15.24钢绞线，锚具为YM15-9。
横梁及塔柱的预应力束均锚于塔外壁。
所有预应力束均采用后穿束工艺施工，穿束与张拉均在塔柱外壁的钢管张拉平台上进行，张拉采用4台OVM-250型千斤顶，双控，以张拉力控制为主，伸长量进行校核。
张拉工作在砼达到设计强度的80%后按设计要求的顺序对称进行。
四.上、下横梁施工
上横梁净跨21.3m，高度4m，宽7m，下横梁净跨21.8m，高度6m，宽10.65～11.05m，两端与之相连的塔柱为实体结构。
横梁为箱形截面，腹板厚1m，顶、底板厚0.75m。
上、下横梁均为预应力砼结构，上横梁砼总量543m3，下横梁砼总量1503m3，均分两次浇注。
上、下横梁均采用钢管落地支架施工，其支架结构分别见图7和图8。
`
支架变形包括非弹性变形和弹性变形，为消除非弹性变形，万能杆件桁架在陆上拼装好后采用加载预压的方法以消除其非弹性变形值。
弹性变形值经过计算，在底模安装时，进行起拱。
实践证明，横梁无裂纹产生，外观尺寸及线形均满足要求，取得良好效果。
五.主要施工设备
序号
名称
型号
单位
数量
备注
1
塔吊
FO/23B（125T.M）
台
1
最大起重量10T
回转半径50M
2
电梯
SCQ100/100J
台
2
倾斜，最大承载1000kg
3
拖泵
SCHWING
台
1
砼垂直输送用
横梁施工时两台
4
拖泵
楚天60
台
1
砼水平输送用
5
水上搅拌站
50m3/h
座
1
另一座备用
6
抓斗船
318
艘
1
7
方驳
300t～500t
艘
若干
8
高压水泵
30m3/h
台
2
扬程200M
9
交流电焊机
台
10
弯曲机
台
1
钢筋加工
11
切断机
台
1
钢筋加工
12
对焊机
台
1
钢筋加工
六.结束语
32#主塔自1999年6月1日正式开始施工，2000年1月8日塔柱封顶，历时218天。
塔柱的施工质量、施工进度、外观等均受到业主及专家的一致好评，并创下了中塔柱施工中最快速度1.5米/天的纪录。
以下是笔者在本塔施工中的几点体会：
①.横梁采用落地钢管支架施工，与用万能杆件桁架或贝雷架作为落地支架，结构简单，施工方便，变形量小，值得在类似工程施工中推广。
②.爬架翻模施工工艺有很多优点，方法科学、先进，且施工速度快，质量、安全方面均切实可靠，投入大，造价太高，不利于成本控制，是否有更加科学、先进、合理的施工工艺，以降低成本，仍有待于进一步探讨！
③.塔身施工中模板投入较大，大型钢模板总用量达247吨左右，拉杆总用量超过50吨，在质量上取得了良好的效果（砼内实外光，线形美观顺畅），在工期上令人可喜，但投入偏大，值得进一步改进。
④.上塔柱索导管单根定位，虽增大了前场的作业量，但与整体定位安装相比较，避免了多次倒运中以防止变形而增大成本等，比较适合本工程施工的实际情况，且在质量与工期上亦能保证。
⑤.横梁与塔柱同步施工，与异步施工相比，虽工期有所家长，但在斜拉桥索55465687塔施工中，能有效地保证施工质量及塔柱框架的整体性。
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