混凝土连体索塔塔柱连体段施工工法

斜拉桥混凝土连体索塔塔柱连体段施工工法

1 前言

索塔是斜拉桥的一个重要组成部分，是斜拉桥的主要受力构件，除自重引起的轴力外，还有斜拉索传递给索塔的竖向荷载和水平荷载。索塔以其简洁、稳定的几何形态耸立于空中，雄伟壮观，起到了标志性建筑的作用。

斜拉桥索塔按建筑造型可分为：单柱式、双柱式、门架式、倒Y形、A字形、H形以及钻石形等，大部分为钢筋混凝土结构。而对于主塔连体（连体or 连体上下文统一，文中“连体”偏多）的斜拉桥国内外并不多见，国内有已建成通车的主跨139m青岛丹山斜拉桥、主跨180m澳门西湾大桥（亦称：澳凼三桥）以及新建的主跨150m天津南仓道立交桥，国外有主跨381m的Fred Hartman cable-stayed bridge。

宁波市清水浦大桥为国内首次设计建造的连体索塔分幅四索面钢-混组合梁斜拉桥，桥跨布置为54+166+468+166+54m，桥梁全长908m，主跨468m。全桥设C50钢筋混凝土双索塔，塔型采用双菱形连体形式，可分为上游幅索塔、下游幅索塔。每幅索塔有边塔柱、中间塔柱两个塔柱，塔柱塔座以上高度为139m，连体部分为实体钢筋混凝土结构，高度为29.35m，占塔柱总高度的21% 。塔柱设上下两道横梁，上下横梁均施加预应力，下横梁连接所有四根塔柱（两中间塔柱在此处已连为一体），上横梁与顶部侧板一起将各幅车道的两塔柱顶部联结。

图1-1清水浦大桥连体索塔结构图

结合本工程特点，公司积极优化资源配置和施工方案，有效的保证了连体段塔柱大体积混凝土施工质量和安全，在工程实施过程取得了显著的经济和社会效益。通过工程实践积累的操作流程及施工工艺，经认真提炼总结形成了连体索塔斜拉桥塔柱连体段的一套安全可靠、质量可控、经济适用的工法。

2 工法特点

索塔中间塔柱连体段高29.35m，为实体钢筋混凝土结构，连体段左右幅中间塔柱合二为一，受力互有干扰，结构新颖、造型独特、受力复杂且薄弱。连体段塔柱钢筋配置复杂，上下游幅钢筋交叉布置，设置众多加强钢筋，且在下横梁范围预应力管道密集，是索塔受力复杂、技术难度大的部位，也是大桥施工的关键部位。

本工法具有以下特点：

⑴索塔塔柱连体段呈X型布置，连体段塔柱横桥向及纵桥向截面均有不同的倾斜度变化，塔柱模板采用进口木胶合板与木工字梁组合及木胶合板与型钢组合，木面板收分操作简单，收分精度高，同时具有良好的吸水性，可减少混凝土浇筑面气泡的产生，从而提高混凝土的外观质量。

图2-1塔柱连体段钢筋布置示意图

⑵连体段塔柱钢筋交叉，为保证钢筋绑扎及混凝土浇筑有足够操作空间，采用空间三维制图模拟确定塔柱节段划分及每一型号钢筋的下料长度与施工顺序，采用滚扎直螺纹连接手段实现密集钢筋“开窗”，确保连体段塔柱受力钢筋绑扎有序、定位准确，保证混凝土振捣密实。

⑶索塔连体段为典型的高空大体积混凝土结构，通过温控计算确定混凝土内部温度分布特征及控制最高温度的措施，在索塔连体段合理设置冷却水管，有效

避免了大体积混凝土温度裂缝的产生，保证了混凝土施工质量。

3 适用范围

本工法适用于斜拉桥或悬索桥索塔塔柱等高空实体大体积钢筋混凝土浇筑施工。

4 工艺原理

本工法针对连体段塔柱复杂的钢筋布置及截面尺寸频繁的变化特点，对塔柱混凝土浇筑节段进行合理划分，充分考虑连体段模板收分工效及后续节段再利用情况；利用全自动液压爬架系统作为模板支立和操作人员工作平台，劲性骨架作为钢筋定位绑扎框架进行高空大体积实体钢筋混凝土施工；通过大体积混凝土温控计算，设置内部循环水冷却系统，加强混凝土外部保温保水养护，确保混凝土不出现裂缝等病害；建立实时测量监控体系，保证连体段塔柱线型顺直美观。

5 施工工艺流程及操作要点

5.1 工艺流程

施工工艺流程见图5-1。

图5-1塔柱连体节段钢筋混凝土施工工艺流程

5.2 操作要点

5.2.1 施工准备工作

⑴塔吊布置安装

单座索塔选用两台塔吊，1台波坦MC170A塔吊（臂长55m，起重量1.9T；最大起重量8.0T，在15.6m范围内）, 安装在索塔上、下游幅中间边跨侧，座落在承台上，安装高度153m；1台QTZ100塔吊（臂长35m，起重量3.5T；最大起重量10.0T，在13.5m范围内），安装在上游幅边塔柱的外侧，座落在承台外，安装高度145m，QTZ100塔吊至索塔施工完成后拆除，MC170A塔吊至全桥施工完成后拆除。

⑵施工电梯、爬梯

下塔柱施工时上、下游幅塔柱均采用爬梯作为施工通道，爬梯布置于承台上，随着塔柱升高不断接高并与塔柱进行联系固定。

下横梁施工完成后，在索塔下游幅边塔柱侧安装施工电梯，施工电梯采用

SCQ100型载货载人电梯，电梯安装起始高度与原地面平齐，在下横梁处设置电梯平台。电梯标准节随着索塔施工不断接高，爬架底口设置电梯平台与施工电梯吊笼相接。

为确保塔下人员通行安全，设置1.5m 宽人行走道并搭设防护棚。

斜爬电梯

4.5001

2

345678

91011121314151617181920

21

22

2324252627

2829303132

8910115.500115.020

1

234567第1根斜拉索入口

主动横撑

主动拉杆700

1000

143.500

400

400

900

100

30.600

2.000-

3.500

600

600

图5-2塔吊、施工电梯布置示意图 图5-3塔吊、施工电梯现场照片

⑶混凝土泵管、水管

索塔混凝土由全自动混凝土搅拌站集中拌和，配置足够混凝土罐车沿运输至索塔下，而后经塔下HBT80C 型座地泵输送至索塔浇筑地点。混凝土泵管由普通泵管和高压泵管组成，泵管直径为125mm ，壁厚选择为9～10mm ，直管单根长度为3m 。为避免混凝土污染索塔，座地泵泵管沿下塔柱施工人梯及上横梁支架布置上升至浇筑地点，泵管上升时每间隔3m 设置一道附墙，泵管布置时上、下游幅各布置一套。

索塔施工用水采用自来水，索塔用水的储水池在承台外侧采用砖砌筑而成，储水池方量约30m 3左右。索塔用水通过布置于储水池上的高压离心泵输送至索塔施工点，两条输水管（φ50mm ）与泵管一同置，输水管通过套丝连接。 ⑷自动液压爬模系统

自动液压爬模系统集爬架爬升、模板支立、钢筋绑扎、混凝土浇筑、预应力张拉、孔道压浆、施工平台于一体，其工作平台整体随塔柱施工逐步上升，始终为施工人员提供一个封闭的操作空间，能安全、快速地完成塔柱施工，并提高施工质量。