1、2010年度優秀科技論文（技術總結） 改進H型主塔塔柱施工技術改進H型主塔塔柱施工技術【內容提要】 福建省南平市閩江大橋水中主塔塔柱設計為改進H型結構，施工中采用爬模法進行施工，介紹了主塔爬模設計及施工的關鍵技術。【關 鍵 詞】 閩江大橋 主塔 爬模 設計 施工1.工程概況:福建省南平市閩江大橋工程主橋為主跨272米的雙塔雙索面預應力混凝土斜拉橋，全長607m，跨徑組合為45m160m272m130m半漂浮雙索面雙塔斜拉橋連續梁協作體系。1.1主塔設計情況介紹大橋3#、4#主塔為改進H型預應力混凝土結構，單箱單室截面；3#塔高約123.7米，4#塔全高126.7米。兩主塔自橋面以上塔高均為88

2、米；整個主塔由下塔柱、橫梁、中塔柱、拉索錨固區、塔尖等幾部分組成。4#主塔下塔柱高度為35米，3#主塔下塔柱為32米，中塔柱為42.7米，拉索錨固區（上塔柱）為49米，塔尖高度為1.2米。下塔柱塔身外包尺寸橫橋向為3.5米，縱橋向為9米6.5米，中塔柱結構外包尺寸橫橋向3.5米，縱橋向6.5米，整個塔身按照1：13.4277向橋內側傾斜；上塔柱為拉索錨固區，結構外包尺寸橫橋向3.5米，縱橋向6.5米，斜拉索錨固在主塔錨固區塔柱內壁的鋸齒上，為克服斜拉索的水平分力在錨固區塔柱截面內產生的拉力，在塔柱錨固區截面四周布置了直徑32mm的預應力粗鋼筋。橫梁采用預應力混凝土箱梁，上橫梁梁高4米，梁寬5.

3、5米，采用單箱三室箱型截面；下橫梁梁高5米，梁寬5.5米，采用變異型單箱三室箱型截面。1.2模板方案選擇主塔施工一般采用翻模、滑模、爬模等方法進行施工。翻模施工過程中需要足夠的模板起吊設備，施工操作平臺要求比較高，施工速度慢、安全系數小；采用滑模施工連續性要求較高，施工組織的復雜繁瑣，混凝土外表粗糙；爬模施工具有操作簡單，安全系數大，施工進度快、混凝土外觀質量好等特點。根據南平大橋主塔的結構形式及施工條件，通過對比，采用爬模進行施工。2施工技術準備2.1塔柱分節以4#塔為例，塔柱共分27個節段進行施工（見圖一）。圖一：4#主塔分節施工2.2爬模設計及加工制作爬模系統施工技術是一項先進的施工工藝

4、，包括爬架系統、模板系統和提升系統。適用于多種類型高聳結構施工，廣泛用于斜拉索橋主塔柱的施工。該架體能垂直爬升，也能斜向爬升；依靠自身動力，能交替向上爬升，也能交替下降；在結構施工階段，架體與塔柱外模板配合，互為支承，交替爬升；架體集爬升柱、操作平臺和普通腳手功能于一體，能滿足施工全過程各工序施工的需要。2.2.1設計依據和荷載取值：（1）塔柱設計圖紙。（2）塔柱施工相關的規范和規程。（3）風荷載按200米、B類建筑粗糙度取系數，基本風壓：0.6 KN/m2估算。（4）架體的集中堆載為每個架體20KN；均布荷載1.5KN/m2,兩層同時作用計算。（5）自重按爬架、模板的理論值×1.1

5、作為設計值。2.2.2爬架設計爬升架高度方向分為三段，分別為附墻支承段、模板工作段和綁筋操作架段，總高度約為20米。滿足翻轉模板的爬升施工和各工況條件的安全操作。附墻架高度約為4.5米，由附墻框和操作架支座和爬升吊點等部件組成。架體用料為L120×10角鋼、10#槽鋼、8#槽鋼、L63×5角鋼、花紋鋼板和鋼板網等。模架工作架高度8米，用料主要為8#槽鋼、5#槽鋼、L63×5角鋼及鋼板網等。綁筋架高度為3.5米，由Ø48×3.5鋼管為主要材料。在架體之間設有互爬拉接和抗傾覆拉接的導軌和導輪，以及頂推腳輪和拉結導輪等部件。滿足架體斜爬和轉向爬升助能

6、的實現。圖二：爬架設計平面圖圖三：爬架設計立面圖2.2.2模板設計塔柱外模配制以標準段為基準，在下塔柱增加收分模，在中塔柱兩端轉角處設置轉向非標模。考慮到塔柱表面清水混凝土的光滑平整，模板擬采用翻轉工藝施工，即其中一塊模板始終留在施工段接口處，作為上段模板的連接支承。因此模板的分節高度為2250mm，標準段模板共配三節模板，二節一組（4.5米高度）向上翻轉施工。模板的固定采用H型節安螺母系列螺栓，其中螺母和外接桿重復周轉使用。該技術有利于控制塔柱幾何尺寸和清水混凝土的形成，節約了固定螺栓的成本。模板由掛在爬升架的手拉葫蘆進行翻轉爬升。塔柱內芯模板用木模施工，其分塊規格便于人工用手拉葫蘆在內筒架

7、上翻轉施工。模板材料：面板：-6mm鋼板、肋：8#槽鋼、回檁：12#、6#槽鋼。塔柱爬架及模板在工廠加工制作，現場組拼。圖四：橫橋向塔柱模板設計圖圖五：縱橋向塔柱模板設計圖2.3塔吊、電梯布設2.3.1塔吊塔吊采用江漢建機生產的F0/23B型塔吊，布置在主塔承臺上。距近塔柱中心距離3米，塔吊高度145米，最大起重能力10噸，最小起重能力2.3噸，能滿足主塔施工要求。塔吊附墻直接附著在主塔預埋鋼板上。2.3.2電梯電梯采用SCD200/200雙籠施工電梯，導軌總高度110米，附墻高度6.032米，共設17道附墻，最大附著距離2.41米，最小附著距離3.97米。電梯每籠可承載1噸，主要是工作人員上

8、下塔柱的運輸設備。3.施工工藝3.1主要施工方法（1）塔柱施工采用爬模法進行施工，每節施工高度4.5米；(2)下塔柱模板采用收分模板。(3)上、下橫梁支架采用325×8mm鋼管及工字鋼組成的滿堂支架進行施工。圖六：爬模施工工況圖3.2下塔柱施工3.2.1鋼筋綁扎承臺施工完成以后，清理塔柱預埋鋼筋上的浮漿。鋼筋采用現場綁扎成型的方法進行制作綁扎，豎向接長鋼筋采用滾壓直螺紋套筒連接，這種連接方法方便快捷，而且質量安全可靠。3.2.2下塔柱模板施工下塔柱橫橋向為3.5米，縱橋向結構尺寸9.06.5米，為節約成本，模板使用塔柱標準段鋼模板，塔柱4角各增加一塊收分模板（見下圖）。內模板采用木模

9、板加工制作。圖七：下塔柱收分模板設計圖鋼筋綁扎完成驗收合格后，用塔吊分片安裝外模板，模板用法蘭螺絲連接成整體，進行測量定位，首節模板采用攬風繩進行定位，然后安裝內模板，按照外模板位置進行定位內模。模板定位完成以后，安裝H型節安螺母，連接內螺桿和外螺桿，內模處對應螺桿進行焊接對拉，固定模板。3.2.3爬模施工閩江大橋主塔采用爬模施工，包括爬架提升與模板提升。現介紹爬模施工的操作：3.2.3.1爬架提升施工準備工作：架體爬升前檢查手拉葫蘆，模板吊點是否安全可靠，復核砼墻面安裝螺孔位置是否正確可用。清除架體上不必要荷載(包括剩余施工原材料)，檢查安放在架體的設備是否固定好。配齊規定的勞動組織，并做好

10、安全操作措施技術交底工作。檢查模板的吊環情況，安裝保險鋼絲繩，正面架4根、P2架2根，每根鋼絲繩為6X3726-170長為6米。保險鋼絲繩的固定點。經項目部人員檢查完成后才能進行爬升。架體爬升過程：先爬升側面架體，然后正面架體。提升側面架體時，固定與主塔平行的軌道上的十字導輪，松開另一根軌道上的十字導輪。提升正面架時，固定與地面垂直的軌道上的十字導輪，松開另一根軌道上的十字導輪。啟動爬升動力（5噸手動葫蘆只允許一人操作），使吊點受力，然后對稱拆除架體固定螺栓。檢查附墻框固定螺栓是否全部卸掉。調節伸縮腳輪，使架體離開結構面23cm。均勻啟動提升動力，使整個架體均勻上升，每個機位應由專人觀察，有無

11、異常。有異常應立即停止提升，找明原因，消除故障后才能繼續提升。沿爬架長度方向傾斜應控制在小于100mm。架體的固定：架體到位后，退出伸縮腳輪，使架體貼緊墻面。調節各吊點左右提升高度，調整爬架位置，對準固定螺栓孔位，安裝固定螺栓。爬架固定螺栓旋入預埋在墻體中的H型螺母中，旋入深度不得小于30mm，安裝螺栓要落實專人負責，最后擰緊外螺母，使附墻框緊貼墻面。固定十字導輪。調節拉結導輪位置。架體提升結束，經檢查后，方可繼續使用。3.2.3.2模板提升模板提升前的準備工作：檢查鋼筋工程無誤后，方可開始提升模板。檢查提升工具，吊點是否安全可靠。翻起提升模板部位的腳手板，收進挑腳手管。在爬架的接長架上的吊點

12、處安裝2噸手動葫蘆，千斤采用6x19-12.5-170的鋼絲繩，長1米，索具卸扣2.1#，安裝在模板12#槽鋼圍檁上。模板提升：模板采用2點吊。用葫蘆預拉緊模板，拆除模板固定螺栓。拉開模板，使其靠在爬架立柱上，及時清理模板上的砼和涂刷隔離劑。均勻提升模板。模板的固定：推模板下口，使其到位，臨時固定一組模板螺栓或將模板推入限位擱腳上(在墻面上依靠內紋螺母臨時安裝)。松手動葫蘆，進一步堆模板上口，使其整體到位。安裝限位拉桿，固定模板螺栓。根據模板就位，推動模板難易程度，可將手拉葫蘆上固定點伸出爬架立柱1030cm左右。3.2.4混凝土施工混凝土采用現場攪拌，采用C50高強度混凝土，采用泵送施工。砼

13、分層振搗，振點采用梅花形布置，間距為30厘米，砼澆筑完后一段時間，進行灑水養護，強度達要求后拆模，拆模時注意防止模板碰損墩身砼。拆下的模板運至指定場地，將模板上的砼殘渣清除干凈，人工用砂紙和磨光機把板面的砂漿和脫模劑打磨干凈，校正備用。3.3橫梁施工上橫梁為預應力鋼筋混凝土結構，橫梁高4米，寬5.5米，橫梁為矩形空箱斷面，壁厚均為60cm。下橫梁為預應力鋼筋混凝土結構，橫梁高5.5米，寬6.5米，橫梁為矩形空箱斷面，壁厚均為60cm。塔柱上下橫梁均采用滿堂支架進行施工，以下橫梁施工為例，進行橫梁施工的介紹。3.3.1支架下橫梁腹板下采用529×8mm鋼管立柱支承，底板下采用325&#

14、215;7mm鋼管立柱支承；鋼管立柱底部設置2I32a工字鋼，以形成橫向承重排架；縱向承重梁采用I40a工字鋼，分配梁采用I25a工字鋼；考慮到下橫梁為漸變斷面，因此在鋼管支架上設置木支架，以支承整個模板體系。3.3.2模板箱梁模板由底模、外側模 、內模組成。底模板：使用竹膠板作為現澆梁的底模。通過調整木排架的標高，竹膠板直接鋪設在木排架上。外側模：使用竹膠板楔塊支墊，水平雙側支撐調節定位。內模板：使用3cm木板制作，內模外層包裹厚塑料布以防漏漿。為了避免澆筑混凝土時內模上浮，內模底面以鋼支腿支承，頂面以壓杠壓牢。3.3.3鋼筋綁扎及波紋管道安裝、鋼絞線穿束骨架分片加工，加工完成后編號堆放，加

15、工中嚴格按照設計所給尺寸按圖施工，焊接符合施工要求。張拉孔道留設采用預埋塑料波紋管，以50cm長為一段面，精確計算波紋管的空間位置，據此加工波紋管定位網。定位網與鋼筋焊接固定，在定位網的定位孔內。穿入波紋管，波紋管接頭采用60cm長接頭管，（比波紋管管徑大4mm）連接用膠帶密封以防止漏漿。波紋管穿入后還需仔細檢查其位置以確保準確。3.3.4澆筑橫梁砼橫梁砼分兩次澆筑，每次澆筑厚度為2m。泵送入模，插入式振搗棒搗固。首先，澆筑底板、腹板混凝土。然后澆筑頂板砼。頂板澆筑完成后，及時整平，抹面收漿。分段澆筑長度取4m6m,分段澆筑時必須在前一段混凝土初凝前開始下段混凝土，以保證澆筑連續性。混凝土澆注

16、完成后，梁體草簾覆蓋保溫，自然灑水養生。3.3.5預應力張拉梁體砼達設計強度的85%以后,開始張拉。張拉千斤頂采用YCW400型千斤頂，選用高精度油表。油表及千斤頂在張拉前按規范要求進行標定。油泵采用ZB4-500型電動高壓油泵，額定油壓50MPa，最大流量2×2升/分鐘。張拉步驟為0初應力k（持荷5分鐘）測量伸長量油缸油壓回零（鎖定）退工具錨和千斤頂。張拉采用雙控，即以油表壓力讀數為主，以伸長量為輔的辦法。張拉完成以后，及時進行管道壓漿。等水泥漿達到一定強度，即可拆除梁體支架。3.4中塔柱施工中塔柱施工鋼筋綁扎與下塔柱施工相同，采用直螺紋連接接長鋼筋。3.4.1模板施工由于主塔中塔

17、柱有1：13.4277的傾斜度。為使爬架能平穩地斜向上升，除充分利用架體與架體之間的拉結導輪機構和頂推導輪的功能外，還必須按照下述的架體先后爬升順序進行架體的斜向爬升施工。3.4.1.1架體的斜向爬升架體之間必須進行先后交替爬升。首先進行側面架的爬升（即塔柱側面架體），側面架要側向斜爬，依靠左右的正面架作為導向支承。在完成側面架的爬升并校正固定后，可分別進行正面俯架和仰架的斜向爬升。正面架的斜向爬升依靠拉結導輪卡在固定于側面架側面的導軌中來完成斜向爬升。3.4.1.2塔柱轉向模板轉向由爬架和吊機配合來完成。在塔柱轉角處，由塔機安裝塔柱轉角模板并完成轉角以下塔柱混凝土的澆注。由爬架作為支承點用手

18、拉葫蘆提升在轉角下面的大平模。然后借助塔機將大平模安裝在轉角模的上方，模板形成封閉即完成了模板的轉向安裝。側向架轉向安裝：在轉向安裝前，中塔柱必須利用固定在下塔柱的架體，并在架體上搭設臨時腳手架，利用塔機安裝模板。中塔柱施工二個流水節段，為側向架體的轉向安裝留出在中塔柱上的安裝部位。松開架體的拉接導輪機構。在側向架體和對應的模板之間掛裝手拉葫蘆。慢慢地調節手拉葫蘆在兩個吊點之間的鏈條長度，使側向架在空中轉向。校正側向架斜向角度，徐徐提升架體在中塔柱上固定。正面爬架附架的轉向安裝：在橋塔柱內側的大面架（仰架）由于受下橫梁的阻擋，必須拆下后在中塔柱重新安裝。利用正面架附墻框上搭設臨時腳手，中塔柱施

19、工二節段流水段，將模板停留在中塔柱第二節段上。在中塔柱模板上口的勁性骨架上焊接轉向挑架，挑架外口與爬架吊點的垂線平齊。在挑架上掛裝6只豎向手拉葫蘆拉緊大面架；在大面架工作架段上口與模板之間水平向拉2只3噸手拉葫蘆。松開附墻框固定螺栓，收緊水平向葫蘆使架體慢慢地轉向。然后收起豎向手拉葫蘆使架體向上提升。通過調正雙向的手拉葫蘆松緊度使架體在中塔柱上就位固定，恢復架體之間的拉結裝置。至此就全部完成塔柱斜爬模的轉向安裝。圖八：塔柱轉向施工示意圖3.4.2塔間橫撐的設置隨著中塔柱施工不斷升高，形成傾斜懸臂狀態，塔柱在自重、爬模及風等荷載作用下逐漸變形，并在塔柱根部外側產生拉應力，因此在塔柱施工的同時必須

20、每隔一定距離設置水平支撐，以減小中塔柱的懸臂自由高度。塔間橫撐采用塔柱預埋鋼板，在爬架整體提升以后，現場加工安裝，采用塔吊進行吊裝，空中組拼的方法進行施工。圖九：塔間橫撐布置圖圖十：塔間橫撐結構圖3.4.3中塔柱混凝土施工中塔柱混凝土采用混凝土輸送泵進行運輸。混凝土輸送管道安裝在塔內，沿塔壁內側布置，6米一段在塔柱上固定。隨著塔柱的升高，在主塔下橫梁上安裝1臺混凝土輸送泵進行接力泵送，以保證混凝土質量。3.5上塔柱施工上塔柱施工與中塔柱施工基本一致，主要是增加了主塔勁性骨架、斜拉索索導管安裝和預應力的施工，下面分別介紹。3.5.1勁性骨架的施工為增強中、上塔柱的結構剛度，滿足塔柱鋼筋定位的需要

21、，方便測量放樣，塔柱內應設置勁性骨架。同時，在上塔柱施工中，勁性骨架還具有定位、固定斜拉索鋼套管的作用。勁性骨架應安裝在內層和外層主筋中間，按框架結構形式進行設計，為方便安裝，勁性骨架采用后場分榀分節段加工，現場吊裝，并用型鋼連成整體。根據塔柱的自身結構特點，每個塔柱內設置4榀骨架，分布在塔柱壁內。根據塔柱澆筑的分節高度，勁性骨架的標準加工長度為6m。勁性骨架采用槽鋼及角鋼制作，骨架拼接采用螺栓臨時連接，待調整后，采用焊接固定。勁性骨架制作和安裝注意事項：、勁性骨架在后場鋼結構加工車間加工制作，先加工成豎向片架，而后用橫向桿件焊成單元框架，以備現場安裝。、勁性骨架的上下節必須在車間試拼，經驗收

22、合格后，設定標記、解體送抵現場安裝。、勁性骨架制作從下料開始，必須嚴格按設計要求控制尺寸精度，并按圖紙所標注的節段編號，規格尺寸，分類堆放。、勁性骨架采用塔吊安裝，全站儀測量定位，利用螺栓臨時固定，經微調螺絲調整后焊接固定。、上塔柱因考慮受風振與自振的影響較大，勁性骨架每次按6m拼接，以減少施工難度，提高施工精度。圖十一： 塔內勁性骨架構造平面圖3.5.2上塔柱斜拉索鋼套管安裝斜拉索鋼套管安裝是上塔柱施工的關鍵，其鋼套管定位準確與否，決定了斜拉索施工質量，同時因溫差變形、環境造成的測量誤差、砼澆注變形、外部作用力對勁性骨架造成的變位均會對鋼套管定位誤差造成影響。施工中應精益求精，反復測量，總結

23、經驗、找出規律，制定相關施工工藝。鋼套管應按照施工圖進行編號使用，安裝前要核對其型號，確保所安裝的鋼套管與設計一致；鋼套管的安裝定位采用專用定位骨架，定位骨架用型鋼加工制作；現場技術人員在測量班的配合下進行定位骨架的精確放樣，確定其在塔內的的空間位置，并與鋼骨架焊接牢固，然后進行鋼套管安裝及測量校核。斜拉索鋼套管的精確定位安裝在斜拉橋施工中是至關重要的，要求其定位誤差不應超過0.5厘米，角度誤差不得大于5秒。鋼套管的定位控制主要是通過對其中軸面上各測點的控制來實現的。塔柱各個鋼套管的斜率均不相同，根據設計給出的鋼套管斜率、錨固中心與鋼套管的長度，可推算出中軸面上A、B、C三點的三維坐標。鋼套管定位測量時，先用全站儀準確測出此三點