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4广东省南澳大桥矮塔斜拉桥主塔施工技术总结

广东省南澳大桥矮塔斜拉桥主塔施工技术总结摘要:本文以广东省南澳大桥主墩工程实例为依托,详细介绍了采用翻模法施工塔柱时钢管脚手架布置、劲性骨架设置及钢筋、模板、混凝土等关键工艺;以及采用牛腿支架法施工上横梁支架设计安装、钢筋、模板、混凝土等关键工艺;为类似工程提供参考。

关键词:南澳大桥;塔柱;翻模;上横梁;牛腿支架;施工工艺

1 工程概况

1.1 地理位置

广东省南澳大桥工程起点桩号为K1+110.00,位于莱芜旅游度假区治安岗处,与S336(莱美路)相接。路线在柴井围上桥后江湾海峡,于南澳长山尾苦路坪接入环岛公路,项目终点K12+190.00,环岛公路接入点桩号约为K9+550。全线总长11080m,其中桥梁全长9341m,占路线总长84.31%,道路全长1739m,占路线总长15.69%。

项目所在地理位置如下图所示:

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南澳大桥项目地理位置图

全线采用2车道二级公路标准修建,设计时速80km/h,路基宽度12m,主桥宽度14m,桥面净宽11m。

1.2 桥型布置

主桥全长490m,为预应力混凝土矮塔斜拉桥,桥型布置为126+238+126m,

见主桥桥型布置示意图。本段桥梁桩号范围K9+755~K10+245,平面位于直线上,立面位于以K10+000为变坡点、两侧各3%纵坡、半径8000m的竖曲线上。

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1.3 施工部位划分

南澳大桥主塔由下塔柱、上塔柱及横梁组成,上塔柱、横梁均为单箱单室截面,下塔柱为实心截面,材料采用C50混凝土,承台顶高程为+6.000m,塔顶高程为+75.415m,塔高69.415m,下塔柱高31.415m,上塔柱30m。

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2 下塔柱施工

2.1 下塔柱结构形式

下塔柱位于承台与0#块之间,分为南、北两个塔柱,为单箱单室空心结构,横桥向设R=300.75m竖向大半径圆曲线,上端伸入主桥0#块中,下塔柱横桥向宽350~500cm,壁厚80cm,顺桥向宽500cm,壁厚80cm,底部设计有2个泄水孔。

下塔柱全高31.415m,采用C50混凝土,拟定沿塔身垂直方向分6个节段,其中1~5每个节段6m,第6节段1.5m高为0#块箱梁倒角部位。模板系统采用3层模板翻模施工,每层模板高3m,左右塔柱各1套。外模采用定形钢模板和弧形小模板拼装而成,内模板底部倒角采用木模板,标准段采用定形钢模板。

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下塔柱结构示意图

3.2 下塔柱施工工艺流程

施工流程图如下:

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下塔柱施工流程图

3.3 下塔柱劲性骨架施工

为满足下塔柱高空施工过程中塔柱施工导向、钢筋定位、模板固定的需要,同时方便测量放线,下塔柱施工时设置劲性骨架。

⑴劲性骨架设计

劲性骨架在设计时,主要应考虑以下几点因素:

①塔柱竖向主筋接长时定位稳定的需要;

②劲性骨架自身稳定及精确定位钢筋的刚度的需要;

③方便现场劲性骨架的安装施工。

劲性骨架采用∠75×75×8mm角钢作为骨架,∠63×63×5mm角钢作为斜撑和连接撑。考虑现场施工的方便性,塔柱四角点区域设计成小断面桁架,结合分节浇筑高度和单次钢筋绑扎高度考虑,桁架单节高度设计为3m,加工和安装时应注意调整竖向骨架与横向骨架之间的角度,使其符合下塔柱弧形尺寸。下塔柱劲性骨架结构示意图如下:

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下塔柱劲性骨架小断面桁架大样图

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下塔柱劲性骨架平面示意图

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下塔柱劲性骨架立面示意图(单位:cm)

⑵劲性骨架的加工

为提高现场施工效率,便于现场安装,预先在加工场将小断面桁架分榀分节段加工,再运至现场吊装,然后用∠63×63×5mm角钢连接成整体。

小断面桁架在加工场进行加工。为保证小断面桁架的加工精度,应在平整的专用台座上定型靠模制作,加工好的成品分类标记堆放。

⑶劲性骨架的安装

①劲性骨架的接长与初定位

劲性骨架现场接长初定位时,预先在已安装的小断面桁架顶部竖向角钢内侧贴焊同型号的短角钢作为接长桁架底口安装定位码。然后采用起重设备起吊小断面桁架,缓慢靠近已安装的桁架,使其竖向角钢底口靠紧作为安装定位码的短角钢,测量安装桁架顶口的平面位置、单节倾斜角度和顶面高程,并根据测量结果进行调整,当桁架位置满足要求后,立即将桁架竖向角钢下口与定位码短角钢焊接,桁架初定位完成。

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②劲性骨架水平连接精确定位

小断面桁架接长、初定位完成以后,焊接水平连接角钢。首先,在桁架上焊接水平定位角钢,并在水平定位角钢上放样出下塔柱竖向主筋水平位置控制点,确定主筋水平位置边线;然后,根据主筋水平位置边线安装、焊接水平连接角钢,并根据水平连接角钢的长度加设水平撑。

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3.4 下塔柱钢筋施工

钢筋下料、制作在加工场地进行,钢筋加工完毕后,按照钢筋型号分类摆放整齐,挂上标识牌注明,以便于检查、转运。

下塔柱Φ32mm主筋在承台施工预埋时提前错开搭接接头,第一层接头比浇筑混凝土面高50cm,第二层搭接主筋比混凝土面高200cm,由于下塔柱单次浇筑高度6.0m,因此在承台起始段钢筋预埋准确后,后续分段中主筋下料按照单节6.0m长控制套筒连接接长。

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下塔柱钢筋接长示意图

①主筋绑扎

步骤①:劲性骨架安装完毕后,在劲性骨架上安装水平定位角钢,并在水平定位角钢上放样出内外侧主筋的水平边线位置控制点。

步骤②:根据水平定位角钢上的控制点,焊接连接内外侧连接角钢。

步骤③:在连接角钢上放样出内外侧主筋的间距和位置,接长、固定内外侧主筋。

②水平筋、倒角筋绑扎

每排主筋接长完毕后,即开始绑扎水平筋。先在主筋上做出水平筋记号,然后呈梅花形间隔绑扎水平筋,,钢筋绑扎间距应满足设计要求,且主筋绑扎牢靠。

节段水平筋全部绑扎后按设计位置及倾斜角度在水平筋和主筋上标记号,然后绑扎倒角筋,与水平筋绑扎牢靠。

③拉勾筋绑扎施工

倒角筋绑扎完毕后,根据主筋和水平箍筋交叉位置设置拉勾筋并绑扎,绑扎

需牢靠。拉勾筋两端弯勾须勾于竖向主筋与水平环向筋的外侧。

3.5 下塔柱模板施工 ⑴ 模板设计 ① 下塔柱外模板

下塔柱外模板采用定形钢模板,面板采用δ=6mm 的钢板,小横肋采用75×6

的钢板条,竖肋采用∠75×75×8的角钢,采用2[18a 型钢作为横向背带,对拉螺杆采用Q235Φ25mm 光圆钢筋拉杆。

主塔顺桥向内侧外模板设计为3套5×3m 矩形模板,翻模循环使用;顺桥向外侧模板为适应竖向大半径圆曲线,设计为3套5×3m 弧形模板;主塔横桥向模板设计为拆分模板,设计3套3.5×3m 的标准矩形模板,另外设计10块3m 高的弧形小模板,根据主塔构造与矩形模板配套使用。

② 下塔柱内模板

内模分为倒角处内模及标准节段内模。考虑内模的安装拆除的方便性,内模

倒角处模板设计为木模板,面板δ=18mm 的优质竹胶板,小横肋和竖肋均采用

截面为10×10cm 的木方,背带采用2[20a 型钢;标准段处模板设计为可拆分钢

模板,面板、小横肋、竖肋与背带分别采用采用δ=4mm 的钢板、63×4mm 钢板条、∠63×63×6mm 角钢及[12.6槽钢。

1500250

6750

9750

2986

2989

2991

3000

3000

3000

8967

A A

外模连接横肋

L75×75×8

内模连接横肋

L63×63×6

800

800

800

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说明:本图外模只表

木模

工地自制

5000R 300

750

拉杆

下塔柱模板组装图

⑵ 下塔柱第1节模板安装 ① 起步段模板支架搭设

第一节段浇筑高度6m ,首先在下塔柱外围的承台上搭设脚手管支架,支架搭设采用Φ48×3.5mm 脚手管,脚手架钢管步距1.8m ,平面布置如下图所示,

沿塔柱外围四周搭设二排,主要用于施工人员通道及模板安装、拆除的简易操作

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下塔柱支架平面布置图

②外模安装

承台混凝土浇筑施工过程中对下塔柱结构尺寸线以外50cm及下塔柱范围比承台设计标高低5cm,待浇筑完毕后,对该范围内的区域进行凿毛、清洗。

测量在承台上放样出下塔柱轮廓线,并测出相应点的标高后,根据设计高程与实际高程的差值,在下塔柱轮廓线外部施工一道水泥浆垫层,厚度根据相应的高程差值来确定。水泥浆垫层应均匀密实,顶面光滑平整,以起到便于拆模和防止漏浆造成“烂根”的效果。

先吊装外侧模板,并根据承台上放样的轮廓线和劲性骨架上的定位小角钢进行控制点初调,然后精确调整后拧紧模板节段间螺栓,并与劲性骨架可靠连接固定。

外侧模板安装并初调后,再依次安装两侧面模板,每安装完一块模板立即初调并与临近模板连接,底口用预埋钢筋临时固定。模板安装完毕并根据预放典型点初调后,再由测量人员精确调校。

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下塔柱起始段模板支立图

③内模安装

内模板提前制作完毕,在混凝土浇筑至内模标高时在进行内模吊装,内模采用塔吊吊装至下塔柱内。内模模板采用劲性骨架上的定位小角钢和支撑型钢逐块定位固定下口倒角模板和内模。钢模与木模之间应采取有效连接措施,保证接缝密贴、无错台、不漏浆。

④模板加固

模板由测量校模完成后,进行拉杆和支撑系统加固。

⑶第2~5节段翻模施工

起始节段浇筑完毕后,2~5节段采用翻模施工工艺。

翻模施工工艺流程如下:

步骤①:混凝土浇筑完毕,强度达到2.5MPa后,拆除下层内模及外模,仅保留最上层内外模作为接口模板。

步骤②:钢筋绑扎完成后,将剩余2层外模逐层与接口模板连接安装。

步骤③:安装内模模板,进行模板加固。

步骤④:浇筑该节段混凝土,待强度达到要求后,拆除最下层和中间层模板,仅保留最上层模板作为下一浇筑节段的接口模板。

⑷第6节段内模封顶牛腿支撑安装

第6节段内模封顶时,采用牛腿支架进行施工,整个牛腿支架预埋件必须全部涂刷防锈漆进行保护。

在施工下塔柱第5节段时,在内箱侧壁设计位置埋设牛腿预埋件,模板拆除后,凿出、清理预埋钢板并涂刷防锈油漆。在施工第6节段时,焊接牛腿,搭设次梁,再在其上采用脚手管加顶托支撑封顶模板。

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第6节段塔柱内箱封顶内模安装示意图(单位:mm)

⑸模板拆除

①模板在混凝土强度能保证其表面及棱角不致因拆模而受损坏时方可拆除,侧模板拆除时,混凝土的抗压强度不得低于2.5MPa。

②模板的拆除按先支后拆、后支先拆的顺序进行,拆除时,应先拆除内模,再拆除外模。

③拆除的模板表面应按要求及时进行处理。

3.6 下塔柱混凝土施工

下塔柱混凝土分6节段浇筑,单节段最大C50混凝土方量138m3,采用拌和船搅拌、地泵输送,泵管布料入仓的方式进行浇筑。

①第1节段混凝土浇筑

下塔柱第1节段浇筑高度为6m,由于下部设计为5m高的实心段,因此浇筑时,应先将实心段浇筑完成后,再浇筑塔壁混凝土。

浇筑时,为降低混凝土自由落体高度,需要悬挂溜筒辅助下料浇筑。溜筒悬挂固定于第1节段上口的劲性骨架上,布置间距1.5~2m,每个溜筒单节长度1m,配置4节,在浇筑过程中根据下料高度,增加或减少溜筒长度,从而保证混凝土的自由落体高度不大于2m。

②第2~5节段混凝土浇筑

第2~5节段浇筑高度6m,整节段均为空心节段,溜筒布置与第1节段相似。

混凝土浇筑时,应严格按照从周边向中心对称布料的原则进行下料,每层布料高度应控制在40cm,每个点布料完成后,及时跟进振捣密实,确保模板对称受力,避免单侧浇筑过高,造成模板支撑失稳,甚至发生爆模。

③第6节段混凝土浇筑

第6节段浇筑高度1.5m,由于该节段上部设计为1.5m高的实心段,确保布料均匀,减少混凝土拖动振捣。

④混凝土的振捣

塔柱实心段存在钢筋较密(尤其是1#节段),振捣棒不易伸入等不利于混凝土振捣的因素,因此要求浇筑混凝土时,除配备正常施工使用的Φ50mm振捣棒外,还要准备Φ30mm振捣棒,在Φ50mm振捣棒无法振捣时,采用Φ30mm 振捣棒施工,确保混凝土振捣密实。

3.7 养护及凿毛

①混凝土的养护

混凝土顶面采用蓄水养护,侧面在模板拆除后采取洒淡水包裹塑料膜用透明胶带密封方式养护,每天洒水养护次数应根据当天天气情况确定,以能保持混凝土表面经常处于湿润状态为宜,每节段混凝土养护时间不少于7天。

②混凝土的凿毛

在每次混凝土浇筑完毕后,以模板顶口线为基准,对靠近模板周圈的保护层厚度范围混凝土顶面内外接缝作修整、压实、抹平处理,在进行施工缝凿毛时,严禁破坏这条接缝,以确保上下层混凝土接缝顺直。当浇筑混凝土强度达到

2.5MPa时,由人工开始凿除混凝土表面的水泥砂浆和松软层,经凿毛处理的混凝土面用压缩空气清理干净。

3 上塔柱施工

根据施工节段划分,整个塔柱从+45.415m~+75.415m节段划分为上塔柱,上塔柱划分为5个施工节段,单个施工节段高6m,利用3套定形模板进行翻模施工,施工方式与下塔柱相同。

上塔柱横桥向宽200cm,纵桥向宽500cm,斜拉索锚固在主塔锚固区塔柱内壁的锯齿块上。

上塔柱结构示意图如下:

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图5.3-1上塔柱结构示意图(单位:cm)

3.1 上塔柱施工流程

上塔柱拟定采用3节3m高的定型钢模,分5节段浇筑完成,每个浇筑节段6m,施工流程图如下:

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图3-1 上塔柱施工流程示意图

3.2 上塔柱劲性骨架施工

为满足上塔柱高空施工过程中塔柱施工导向、钢筋定位、模板固定及索道管定位的需要,同时方便测量放线,上塔柱施工时同样应设置劲性骨架。

劲性骨架由∠100×10角钢和I14工字钢构成,在上塔柱第1次砼浇筑时,预埋工字钢,平面位置为位于分丝管的两侧;在索鞍安装时,利用工字钢为支撑柱,水平安装角钢做梁,利用紧张器对平面或立面位置进行调节;索鞍初步安装完毕,测量验收,满足要求后,利用型钢将索鞍焊接固定于角钢上,测量验收,如位置变动超过设计要求,将焊接部位脱离,调整后再验收,直至焊接固定后测量验收满足设计要求;两节劲性骨架的连接脚板位同槽加工,分节长度为6.0m;劲性骨架构造示意图如下:

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图3-2 上塔柱内劲性骨架结构示意图

3.3 上塔柱钢筋施工

上塔柱钢筋的检验及加工工艺与下塔柱类似,具体工艺详见下塔柱钢筋施工。

①索道管处钢筋处理

位于斜拉索锚固区域的内外侧主筋无法穿过,可将其截断,并在离锚固区最近的位置进行补充。

②索道管、预应力管道加强钢筋绑扎

索道管加强钢筋、锚块钢筋、预应力锚下钢筋等应与上塔柱钢筋绑扎同时进行,并严格控制钢筋的数量、间距、位置。

3.4 上塔柱索道管施工

主桥斜拉索为双索面,每个索塔设12对,共48根斜拉索,集中布置在桥面以上18米~29米的范围之内,拉索在塔上通过鞍座,两侧对称锚于梁体,塔内斜拉索转向索鞍座采用分丝管结构形式,以便斜拉索钢绞线逐根按顺序排列通过。分丝管由37根ф28×3mm的钢管成弧形平行布置,焊接成整体,埋设于混凝土塔内,每根分丝管穿一根钢绞线。

由于主塔高度不是很高,受外界风压、气温等因素的影响很少,故上塔柱索道管施工可以采取在塔上直接安装定位。

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图3-3 上塔索道分丝管图

⑴索道管的加工

索道管采用无缝钢管,根据索道管的长度与塔柱外壁夹角放样出口面,切割下料。然后将两端磨光,索道管与锚垫板之间的接触面应磨光顶紧焊接。应注意,索道管中心线与锚垫板应垂直,然后,焊接索道管锚固端加劲板。

索道管在与锚垫板焊接前应严格检查内径、椭圆度以及管内是否有疤痕或障碍物,每根索道管均应用与锚头相匹配的通孔器进行通过检查,防止在挂索时,锚头无法通过或因强行通过而损坏锚头外丝扣。

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图3-4 上塔柱分丝管

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②索道管安装

垂直于塔横截面如图埋置6根14号槽钢,槽钢的适当位置焊接横杆作为预埋弯管的托梁,待索道管定位好后将弯管焊接在托梁上固定。

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图3-5 索道管定位完成

⑶索道管施工控制要点

①由于索道管为37根空心圆形管组焊,在焊接锚垫板后,索道管两端均呈不规则形状,难以找到真实管中心线两端点(锚固点和虚拟出塔点),给测量带来极大不便,但为了保证放样精度,可采取在两端管口临时焊接一角钢,标注锚固点或虚拟出塔点,无论是在后场还是在现场,在索道管安装过程及安装完毕,对锚固点和虚拟出塔点均进行校核,反映出索道管实际安装精度。

②索道管安装过程繁杂,工序较多,经过多次测量、校核方能达到要求,对每一道工序测量及校核结果均做认真记录,工序转换时均应进行认真自、互检查。

3.5 上塔柱模板施工

上塔柱截面为5×2m,顺桥向模板直接用下塔柱5×3m的模板,横桥向通过调整下塔柱3.5×3m模板(拆除一块宽1.5m模板)制作成2×3m模板,每种模板3套,3套循环翻模施工。

⑴第7节段模板安装

①支架搭设

第一节段高6m,首先在上塔柱外围的0#块上搭设脚手管支架,塔柱外侧部分采取在施工0#块塔柱固结段时在塔柱上提前埋设预埋件,模板拆除后焊接型钢作为外侧脚手架的支撑点,预埋件布置如图所示:

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图3-7 上塔柱施工脚手架布置图