鋼―混疊合塔施工技術

1、<p>　　鋼―混疊合塔施工技術</p><p>　　摘要：馬鞍山長江公路大橋左汊主橋為主跨1080m的三塔兩跨懸索橋，中塔采用鋼-混疊合、塔梁固結新結構。文章針對預應力混凝土下塔柱、鋼-混疊合段、塔梁固結段及重量超過200t的鋼塔標準節(jié)段安裝、線形控制等施工關鍵技術進行分析說明，供類似工程參考。 </p><p>　　關鍵詞：長江公路大橋；疊合塔；鋼塔安裝；線形控制 </

2、p><p>　　中圖分類號：TU9 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）08-0049-02 </p><p><b>　　1 工程概況 </b></p><p>　　馬鞍山長江公路大橋左汊主橋為三塔兩跨懸索橋，跨徑組成為360m+2×1080m+360m=2880m，中塔橫向為門式框架結構，由上下塔柱、塔頂裝飾段及上

3、下橫梁組成。 </p><p>　　下塔柱按照預應力混凝土結構設計，高37.5m，橫橋向寬度9.2～12m，順橋向寬度17～25m，塔柱頂設置7.5m高實體段，截面采用單箱單室結構。單個塔柱配有110束Φs15.2～19mm高強度低松弛鋼絞線束。 </p><p>　　上塔柱高127.8m，橫橋向寬度6.0m，順橋向寬度7～11m，塔柱共劃分為21個節(jié)段（T1-T21），節(jié)段長度為5.0～

4、9.55m，標準節(jié)段長度為6m。考慮到索塔安裝中的誤差調整，在J1、J5、J11、J16處設置調整接頭。 </p><p>　　下橫梁為塔、梁固結的一部分，梁高6.5m，上橫梁由上、中、下梁三部分組成。 </p><p>　　鋼上塔柱根部的壓力通過鋼塔柱底座板傳遞到混凝土下塔柱中，而拉力則通過體外預應力鋼絞線索傳遞到混凝土下塔柱中，單個塔柱疊合面布置110根Φs15.2～37體外預應力鋼絞

5、線索。單根預應力鋼絞線索恒載時預應力為5000kN。 </p><p>　　2 施工關鍵點分析 </p><p>　　2.1 下塔柱施工 </p><p>　　下塔柱結構尺寸大，單個塔柱內布置有220束鋼絞線，除常規(guī)的鋼筋、混凝土施工外，塔柱內預應力孔道的定位是下塔柱施工的關鍵點。 </p><p>　　2.2 鋼-混疊合、塔梁固結段施工 &

6、lt;/p><p>　　鋼-混疊合、塔梁固結段是疊合塔結構受力最復雜的部位，疊合段高2m，需在T1節(jié)段架設后施工，其中大面積封閉條件下混凝土與底座板接觸面的密貼、鋼塔T1節(jié)段定位、塔梁固結施工順序的安排是施工的關鍵點。 </p><p>　　2.3 鋼塔標準節(jié)段安裝 </p><p>　　鋼塔標準節(jié)段最大重量達213.5t，此前國內類似項目采用進口的塔吊安裝，其吊重不能

7、超過160t，明顯不能滿足本項目要求，需重新選擇安裝設備，也是施工的關鍵點。 </p><p>　　2.4 鋼塔線形控制 </p><p>　　鋼塔安裝需重現工廠制造精度，采取有效措施恢復工廠匹配制造時相連節(jié)段的相對幾何位置和相連節(jié)段端面的金屬接觸率，有嚴格的驗收指標，如何做好控制工作，也是施工的關鍵點。 </p><p>　　3 疊合塔施工技術 </p>

8、;<p>　　3.1 預應力孔道定位 </p><p>　　下塔柱內布置有220束預應力束，采用直徑110mm、254mm鋼管預埋形成孔道，其定位精度要求為2mm，針對這一要求，參照斜拉橋索導管定位技術，利用勁性骨架進行預應力孔道定位，成功解決這一難題。 </p><p>　　勁性骨架采用角鋼、型鋼分節(jié)制作，為保證預應力孔道定位準確，設計有調節(jié)裝置和定位鋼板。 </p&

9、gt;<p>　　勁性骨架分塊吊裝，安裝時先放出勁性骨架安裝控制點，每片勁性骨架最少放出4個角點，并做出標記，焊好定位點，定位點標高與勁性骨架下口一致，平面位置位于骨架外側，安裝時用尺校核安裝精度，穿入預埋鋼管后利用調整裝置進行精確定位，焊接定位鋼板將管道與勁性骨架定位牢固。 </p><p>　　弧形段鋼管在后場放大樣，事先彎制成形，彎制時管內灌砂，防止變形。 </p><p&

10、gt;　　3.2 塔梁固結段施工順序 </p><p>　　按設計要求，下塔柱施工完成并張拉結束后，安裝鋼定位架，架設T1、T2節(jié)段和下橫梁，完成連接后進行疊合段施工，通過前期分析，存在如下問題： </p><p>　　3.2.1 采用鋼定位架支撐T1節(jié)段，疊合段作業(yè)空間被定位架分割，將大大增加疊合段施工難度，T1節(jié)段調整裝置安裝也有問題。 </p><p>　　3

11、.2.2 先將塔柱與下橫梁固結，再澆筑疊合段，施工過程中因溫度變形引起的下橫梁內力經建模分析將達到3000t，定位架與T1間連接相對較弱，加上下橫梁支架也存在溫度變形的問題，實際上在疊合段施工前，鋼塔結構處于不穩(wěn)定狀態(tài)。 </p><p>　　基于以上原因，為保證疊合段施工質量，提高鋼塔起始節(jié)段定位精度，減少溫度應力影響，實施時對施工方案、順序做如下調整： </p><p>　　采用定位柱

12、、調整裝置替代定位架，合理利用疊合段內空間，先利用落地支架架設橫梁，再架設T1節(jié)段，調整完成后進行疊合段施工，固定鋼塔起始段位置，再架設T2節(jié)段，張拉無粘結預應力束后進行塔梁固結，如此可成功避免以上問題。 </p><p>　　3.3 T1節(jié)段定位 </p><p>　　鋼-混疊合段共布置6個鋼筋混凝土定位柱，定位柱平面尺寸為80×80cm，高為1.98m，頂上設鋼板，鋼板上開有

13、錨桿孔、混凝土澆筑孔等。 </p><p>　　定位柱位置由測量組放樣確定，平面位置偏差小于10mm，預留孔偏差小于10mm，頂面標高低于設計鋼-砼疊合面10～20mm。 </p><p>　　T1與立柱通過在定位柱上的4個錨固螺桿鎖定，定位柱施工時在相應位置用直徑100mm鋼管預留孔洞，在T1節(jié)段精確調整后插入錨桿，注入支座壓漿料完成標高、位置的鎖定。 </p><p

14、>　　為精確調整T1節(jié)段位置，在下塔柱頂設置有調節(jié)裝置，可以實現平面、豎向調整，系統(tǒng)由豎向、水平向千斤頂、鋼墊塊、滑動裝置等組成，可方便調節(jié)T1節(jié)段位置。 </p><p>　　T1節(jié)段安裝時先落到定位柱上，利用4臺500t豎向頂調整標高，再利用50t橫向頂精確調整位置，檢查其空間位置，控制定位誤差小于1mm，最后鎖定，完成T1節(jié)段安裝。 </p><p>　　3.4 疊合段施工 &

15、lt;/p><p>　　T1節(jié)段高5.8m，底座板尺寸為15.9×7.8m，下塔柱頂平面尺寸為17.0×9.2m，疊合段混凝土澆筑時，大部分面積均位于T1節(jié)段底座板下。 　　疊合段結構復雜，如何保證混凝土頂面與鋼座板底面的密貼，以有效傳遞壓力，保證結構安全是疊合段施工的關鍵點。 </p><p>　　為解決這一問題，在廣泛收集相似結構施工資料的基礎上，提出鋼-混疊合段試驗

16、方案，通過1/4模型試驗驗證實施效果，試驗目的： </p><p>　　3.4.1 通過試驗驗證大面積底座板下鋼板與混凝土的密實性與密貼性。 </p><p>　　3.4.2 通過現場工藝試驗研究，確定混凝土配合比、施工工藝等，為正式結構施工提供參考數據。 </p><p>　　試驗時采用多種原材料，不斷優(yōu)化配合比，經過上百次試驗后得出以下結論：采用混凝土進行疊合段

17、施工，表面密貼度只能達到70%以上，混凝土自身含氣及頂部密封是造成混凝土頂面與鋼板接觸面存在較多氣泡的原因，混凝土自身含氣量可以通過措施減少但不能徹底消除，頂板粘附的氣泡在混凝土流動的情況下有減少，但因混凝土在封閉條件下流動性差，易形成固定通道而效果不明顯。 </p><p>　　在此基礎上，借鑒大型支座壓漿效果較好的實際情況，決定對模型表面與頂板接觸處5cm高度用高強度砂漿填充，檢查其頂部的接觸情況。 <

18、/p><p>　　從試驗結果看，采用砂漿進行疊合段頂面5cm的壓注，可以大大改善頂面氣泡的逸出條件，頂面氣泡小、數量少，疊合段頂面與鋼板接合良好。 </p><p>　　為驗證工藝的可靠性和可重復性，保證在同樣的施工方法下實現混凝土頂面與鋼板的密貼，進行了第二次試驗，通過檢查，采用混凝土加砂漿方案，頂面密貼度達92%以上，可以滿足施工需要。 </p><p>　　實施時

19、嚴格按試驗確定的工藝進行，保證疊合段施工質量。 </p><p>　　3.5 鋼塔標準節(jié)段架設 </p><p>　　鋼塔標準節(jié)段最大重量為213t，安裝重量達235t，當時無相應安裝設備，前期通過大量的研究調查工作，中鐵大橋局決定與中聯(lián)重科聯(lián)合進行D5200-240塔吊的研制工作，其理由如下： </p><p>　　3.5.1 塔吊技術成熟，使用方便，與鋼塔的連接

20、簡單，可以通過平衡重消除其對鋼塔線形的影響。 </p><p>　　3.5.2 不需要配浮吊進行節(jié)段的轉運工作，可以直接從船上吊裝。 </p><p>　　3.5.3 安裝、拆除簡單，施工風險較少。 </p><p>　　3.5.4 國內研發(fā)技術、材料、制造水平、檢測技術能夠滿足研制要求。 </p><p>　　3.5.5 以前國內市場中超重

21、、超大、超高的塔式起重機全部被進口品牌壟斷，研制出最大起重力矩達到5000t?m以上、起重240t載荷時起升高度達200m以上的上回轉塔機是橋梁裝備研制的一次新突破，將為我國懸索橋、斜拉橋、高聳建筑等的建造提供強有力的技術裝備支撐，打破了國外同類產品在國內大型工程中的壟斷地位。 </p><p>　　隨著D5200塔吊的研制并成功應用，順利完成本橋中塔標準節(jié)段架設工作，并創(chuàng)造鋼塔標準節(jié)段架設速度2.3天/節(jié)段的施

22、工記錄。 </p><p>　　3.6 鋼塔線形控制 </p><p>　　塔柱架設是再現工廠制造精度的過程，核心問題是采取有效措施恢復工廠匹配制造時相連節(jié)段的相對幾何位置和相連節(jié)段端面的金屬接觸率。 </p><p>　　鋼塔制造精度是決定鋼塔安裝精度的最主要因素，鋼塔節(jié)段廠內制造時端面機加工完成后進行逐段預拼，檢查金屬接觸率、接頭相對幾何位置，符合驗收要求后做出

23、控制基線，作為架設時測量控制基點。 </p><p>　　現場設3道主動橫撐進行線形控制，測量人員全程跟蹤測量，及時反饋信息，利用調整接頭消除安裝累積誤差，取得較好成果。 </p><p><b>　　4 實施效果 </b></p><p>　　疊合塔施工技術在馬鞍山長江公路大橋左汊主橋中塔施工中得到應用，中塔于2011年1月份開始施工，至20

24、12年2月全部結束，歷時14個月，混凝土強度、張拉質量、鋼塔線形控制等各項指標滿足設計及相關規(guī)范要求。 </p><p><b>　　5 結語 </b></p><p>　　隨著橋梁技術的發(fā)展，懸索橋、斜拉橋跨度越來越大，塔柱高度也越來越高，大跨度橋梁的上塔柱一般采用柔性結構，以減少因彎矩引起的塔柱內力，但在橋面以下的塔柱則需提供強大的支撐，又有一定的剛度要求。因此，