炳草岗金沙江大桥索塔施工技术研究

攀枝花市炳草岗金沙江大桥是连接攀枝花炳草岗和枣子坪两地区的重要交通工程，是金沙江上第一斜拉桥。主桥桥型为单塔斜拉加T型钢构的组合形式，桥跨布置为30+39+34.55+149+200+51米，斜拉桥部分为单塔双索面、密索、扇形布置、双纵肋、塔梁墩固结体系。索塔为H型，在桥面以下两塔，高173.4m。其中墩高64m，为空心薄壁墩，基础为明挖扩大基础；下塔柱高32.07m，由两片斜度为1:5.288的空心箱组成，空心箱横向宽5.0m，纵向宽从上到下由6.0m渐变到8.0m；纵向壁厚1.0m，横向壁厚0.8m；中塔柱高为39.33m，由两片斜度为1:6.537的空心箱成，空心箱横向宽3.0m，纵向宽6.0m，纵向壁厚0.75m；上塔柱高为36.60m属斜拉索锚固区，箱形断面，壁厚与中塔柱相同，上塔柱空心箱内壁全衬以10mm厚的钢板，用以承担部分拉索的拉力并作为施工内模，上塔柱有索区周边施工有预应力，以抵抗斜拉索的水平分力。索塔共三道横梁：下横梁又是索墩固结的主梁O号块，为多箱室结构。位于下、中塔柱交界处，高5.0m，顶宽6.0m，底宽6.16m，并设有横桥向预应力；中横梁位于上.中塔柱交界处，上横梁位于塔顶0.6m处，二者均为高3.0m.宽6.0m的钢筋混凝士空心箱，腹板厚0.7m，顶.底板厚0.5m。下面从下塔柱开始介绍一下炳草岗金沙江大桥索塔的施工方法：

2 施工方法

2.1 下塔柱施工 索塔下塔柱主筋为25和28的Ⅱ级螺纹钢，为了节约成本，加快进度，我们采用了先进的套冷挤压连接工艺接长。下塔柱外模采用150*50cm的特制组合钢模翻模法施工，每一节段浇注混凝土高度为1.5m，两塔柱对称施工，由于下塔柱呈“V”形外倾，且倾度较大，为保证施工安全，防止在施工中，塔柱根部出现开裂现象，在下塔柱主设置了五道对拉杆，每道对拉杆由四根32精轧螺纹钢组成。对拉杆随下塔柱施工逐道安装，并根据施工时具体情况计算施以预拉力，以抵消塔柱负弯矩对塔根部的影响。

2.2 下横梁施工 下横梁为高5.0m多箱室结构。上面横向布置有20束22j15.24及14束12j15.24钢铰线预应力束，纵向布置有28束24 s5高强钢铰线预应力，4束22 j15.24以及4束12 j15.24钢铰线预应力束，预应力束纵横交错，一次性浇注混凝土比较困难，且不方便1#箱内模的拆除，故经讨论分析决定将下横梁分两次浇注；第一次浇灌混凝土高度3.2m、第二次1.8m。第一次浇注时在1#箱顶模上留出一个1.0*0.5m的施工洞，以便拆除1#箱内模。在横梁底板顶面设置φ20钢筋墩支撑箱体底模，为了方便混凝土的捣固及防止箱体在浇注混凝土过程中发生“上浮”现象，1#箱底模只在四周安装1m宽的底模。外模具的加固采用内拉外撑的方法加固。下横梁施工支架为由塔墩顶面拼装起来的万能杆件支架，支架上下到上依次设置了一层钢轨，两层方木，方木与方木之间用抓钉边成一个整体。下横梁底模就安装在方木上。通过调整扣式支架来调整下横梁底模标高，在设定底模标高时必须考虑预拱度的设置，这样可保证横梁在浇注混凝土之后的位置达到设计位置，通过我们对支架进行检算和对各个节点进行分析，决定设置预拱度值为5.4cm，最后测量实际预拱度值为4.0cm。为了避免波纹管局部漏浆，造成预应力孔道的堵塞，故在安装波纹管时用胶带缠裹波纹管，在其上涂上一层环氧树脂。并在混凝土浇注过程中派专人抽动波纹管里的检通器。采用此法，上下横梁浇注地程中没有发生预应力孔道堵塞现象。浇注混凝土，待混凝土强度达到设计强度的75%以后即可进行预应力张拉工作。

2.3 中塔柱施工 为加快施工进度，从中塔柱开始，劲性骨架每次安装8m。为增大劲性骨架的刚度，将劲性骨架由单柱改为桁片式，使其连成一个整体。同时采用桁片预制，吊装组拼的施工方法使劲性骨架的调整时间得以缩短。中塔柱的主筋为φ28和φ32两种规格的Ⅱ级螺纹钢，仍采用冷挤压连接套筒接长的施工方法。由于中塔柱直接位于桥面上，当桥竣工之后，过往行人直接就能看到，所以同下塔柱相比，其表面质量要求更高。为确保中塔柱混凝土在内实的同时实现其表面质量要求达到“平、顺、直、洁、美”的程度，并减少施工循环次数，施工中采用3.0*6.0m的装配式模板翻模施工，采用通长的钢背杠，为减少模板对拉杆的数量，减少模板在混凝土浇注时侧压力作用下的变形量，模型支架采用处行设计的桁架式背杠，桁架式背杠在施工中还兼与桁架式背杠采用螺栓联接，联接位置加设弹簧垫圈，以防在施工过程中因振动导致螺栓松动.中横梁施工用支架可作为施工的辅助结构，为了方便测量施工放样，其施工高度必须超前于中塔斯社柱劲性骨架.由于中塔柱呈倒“V”形向内倾，故中塔斯社柱施工时每隔一定距离需设置水平支撑.

2.5 上塔柱施工 上塔柱为斜拉索锚区，单塔柱有46个斜拉索锚点，沿索塔轴对称分布，由于斜拉索索管与锚垫板焊在一起，锚垫板沿斜拉索立向呈锯齿形布置，由于斜拉索上塔柱锚固体系为内锚体系，斜拉索的水平力将由箱壁抗拉力来承担，而混凝土为非抗拉材料，故在上塔柱锚固区共布置了有1024根预应力束。为保证主梁线型和索力控制，导管及预应力束位置必须精确定位，故上塔柱是整个炳金大桥工序最多，工艺最繁，精度要求最高的一个工程部位。上塔柱施工时共分11次浇注，永久性钢内模的焊缝较长，为避免钢内模在焊接热应力的影响下产生挠曲变形，钢内模焊接在地面进行，并用夹具控制焊接变形。安装时用劲性骨架对其加固。上塔柱环向预应采用后穿索施工方法，先在地面将钢丝的一端镦头，穿入预留孔道后再镦钢丝的另一端，待混凝土强度达到设计强度的75%以上，即可进行预应力张拉工作，上塔柱中最麻烦的是斜拉索索管的托架，再在其两侧及上侧增设索管定位加架，做成一个“井”形与劲性骨架连成一个整体对索管进行定位。

3 索塔测量方法

塔柱施工测量的主要内容有：塔柱各节段轴线放样，劲性骨架与劲性柱的定位与检查，模板的检查，预埋件定位，各节段竣工测量，索管的精密定位测量。

3.1 墩中心点的传递 墩中心点的传递是整个塔柱施工测量的关键，其正确与否直接影响塔柱及索管定位的质量。墩中心点的传递方法：根据索塔中心线上任意一点到索塔外控制点的水平距离相等的原理，利用全站仪在桥外控制点B直接测出塔墩顶面中心控制点A到控制点B的水平距离L，再在下横梁纵向中轴线上找出一点C，使C点到桥外控制点B的水平距离也为L，则C点即为下横梁上中心控制点。中。上塔柱的中心控制点传递也同理。

3.2 塔柱模板控制 塔柱模板的控制是依据中心十字线来进行，根据模板的尺寸、模板总体布置及塔斯社柱顶口顺桥向中心线到桥轴线的距离，在横梁上作出相应的控制点，用激光扫描仪在横梁上的控制点置镜扫描口位置，即可控制塔柱的模板。

3.3 塔柱中心放样 塔柱横桥向轴线的施工放样：在墩中心架设经纬仪，后视桥轴线方向，转镜90°，直接投放横桥向中心线，高度较大时利用折角目镜投放。塔柱顺桥向轴线的施工放样：采用平移的方法，在桥外中轴线控制点置镜，后视桥轴线，转镜90°，找取一点A（B），使A（B）点到该控制点距离为L（塔柱顺桥向轴线到墩顺桥向轴线的水平距离）。再置镜A（B）点，后视控制点，转镜90°，即为塔柱顺桥向轴线。（如图）

3.4 索管的定位 主塔索管的定位方法：建立空间三维坐标系，利用空间点到面的距离（即坐标或坐标差）的原理，确定空间点的三维坐来确定索管。具体做法是得用塔柱上已放出的纵、横轴线来控制索管顶口与底口中心点在纵桥向和横桥向的坐标位置，用钢尺导入法将中横梁顶面高程定位控制点的高程引测至塔柱已浇段顶面的临时水准点上，然后现以几何水准测量配合竖向量距的方法测定索管顶口中心的高程。

4 钢筋泠挤压连接工艺

斜拉桥索塔内主筋为φ25和φ28、φ32三种规格的Ⅱ级螺纹钢。在施工过程中，主筋的接长采用了先进的冷挤压接长新技术。上、下塔柱主筋为φ25和φ28两种规格，而中塔柱主筋为φ28和φ32两面三刀种规格。故在施工过程中，φ25和φ28之间的连接选用JC28套筒来连接；φ28与φ32之间的连接采用JC32套筒来连接。

冷挤压连接工艺的原理：由高压油泵提供动力，利用压结器及模具，将连接钢套筒与钢筋紧密地压在一起，达到连接钢筋垢目的。冷压接头的传力主要由钢套筒变形后与钢筋横肋之的剪力来传递。

冷挤压连接工艺与传统的绑扎连接及电焊连接相比有如下优势：操作简单，安全性好，施工不受气候条件的影响；钢筋连接不受钢筋处身化学成及焊接能限制；冷挤压速度快，提高了工效，效益高；冷挤压连接工艺不但可连接相同直径的钢筋，也方便连接不同直径的钢筋。

冷挤压连接工艺的操作：在冷挤压连接之前，将钢筋端部的弯折或扭曲作矫下或切除处理，并清除表面的铁锈砂浆等杂物；在钢筋上面出明显的冷挤压标记和检查标记；在地面先将套筒与钢筋一端挤压，形成带帽钢筋，到挤压现场后再挤压另一端，挤压时务必检钢筋端头定位的标记，使钢筋插到期套筒中央；从套筒中央开始向两端依次挤压；挤压过程中，压结器与钢筋轴线保持垂直，挤压方向下对钢筋的横肋；挤压力必须达到期规定的数值；回油时，回程油硬度严禁大于5Mpa，使回程活塞不回到底。

5.1 冷挤压连接工艺 冷挤压连接工艺比传统的焊接工效快，施工质量稳定，施工安全，无公害，适合于高桥墩的施工。特别是在本桥施工中取得了良好的经济技术效益。

5.2 桁架式骨架整体吊装方案 从实践来看，获得了很好的技术经济效益和社会效益，具体体现在:①技术上获得了突破和创新；②减少定位安装次数，提高了工效；③减少高空作业工作量，把大部份焊拼工作转化到地面实施，也减少了重叠施工的安全威胁；④加强了骨架的刚度，提高了定位精度，使钢筋形态得到了很好的保证；⑤节约了材料。

5.3 桁架式背杠翻模施工 实践看来，效果比较好:①实现了以钢代木；②结构受力明显，施工容易控制；③背杠钢度大，模面一但定型后，变形则很小，结构尺寸精度较高；④自带施工平台和围栏，解决了高空作业的一大难题；⑤拉杆数量少，拆卸方便，节约材料；⑥重量较轻。

5.4 自制螺旋筋成型机 经实践使用，该机设计新颖、操作方便、成本低廉、增效较大，是值得推广的小技改技术。

5.5 万能杆件与碗扣式支架的应用 万能杆件与碗扣式支架的共用作为现浇托架。“钢木共存，固结与漂浮同在”体系的使用，很好解决了施工中预拱度设置、结构高度可变性大的问题。具有节约材料、工艺简单、适用灵活等优点。