鹦鹉洲长江大桥1号塔塔柱快速施工技术

【摘 要】武汉鹦鹉洲长江大桥设计为三塔四跨悬索桥，其1号塔位于长江汉阳岸边坡坡脚，门框式结构，采用了高效快速施工方法施工成型。底节塔柱与塔座同步浇筑，塔柱采用无劲性骨架法施工，配备6m高大节段液压爬模结构，塔柱下横梁采用钢管支架法与塔柱并行施工，上横梁采用牛腿支架法与塔柱同步施工，并在地面进行对拉试验取代高空支架预压施工。通过设计和施工相结合，做到了施工过程模块化和简单化，实现了塔柱快速施工，探索了塔柱施工新方法。 

　　【关键词】三塔四跨悬索桥；塔柱；爬模；外置式可拆装平台；并行施工；整体装拆；新方法 

　　1 工程概况 

　　鹦鹉洲长江大桥位于武汉市中心城区，是武汉市二环线过长江通道，大桥主桥长2100m，设计为225+2×850+225m三塔四跨钢混结合梁悬索桥（见图1）。 

　　大桥主桥1号塔位于汉阳侧长江大堤护坡坡脚，塔柱为钢筋混凝土结构，横桥向为门式框架结构（见图2），塔柱、横梁几部分组成，横梁为预应力混凝土结构。塔柱全高129.2m，两塔柱间的横向中心间距为36.0m至39.0m，横向呈1：84.13的坡度。塔柱为单箱型截面，横桥向尺寸为5.0m，纵桥向尺寸从7.0m变化到9.0m。 

　　下横梁高7.0m，长32.1m，宽7.1m。上横梁横向设置为下置K型，高度由中间5m向两边渐变至8m，长31.05m，宽5.6m。上下横梁均为单箱单室截面，顶、底、腹板厚度均为0.8m。 

　　2 塔柱总体施工技术 

　　1号塔塔柱分节段进行接高，模板采用液压爬模，钢筋主筋采用机械套筒连接，水平钢筋和箍筋采用搭接绑扎。塔柱采用无劲性骨架法施工，投入使用可拆装式外置钢平台结构。下横梁与塔柱实施并行施工，相互不干扰；上塔柱采用牛腿支架法施工，支架在地面预压，整体下放拆除。 

　　3 塔座与塔柱整体施工技术 

　　在塔柱施工过程中采取了底节塔柱3m与塔座同步进行浇筑施工工艺进行施工。在绑扎塔座钢筋时，将底节塔柱3m高范围钢筋进行同步绑扎并安装模板定位。在浇注完塔座混凝土后，连续浇注完塔柱底节3m高，前期蓄水漫过塔座进行养生4天，后期采取浇水、包裹塑料膜养生，确保了塔柱底节钢筋混凝土未出现表面裂纹。 

　　4 塔柱大节段接高施工技术 

　　塔柱接高单节标准高度6m，配备液压爬模高度6.1m，每次接高搭接10cm。随着塔柱接高，其截面逐步变小，通过逐步裁剪模板面板边沿以适应匹配。塔柱内腔的液压爬模与外侧模相互独立，由于截面多变，施工过程中须及时用木模配合。 

　　为便于钢筋接高，塔柱钢筋主筋原材料进料选择12m长，施工中每次接长6m，采用机械接头连接。为有效克服高空吊装困难，尽可能减少吊机上下吊装次数，加快钢筋绑扎功效，设计采用梳形板按钢筋绑扎施工顺序成批吊装接高主筋（见图3）。梳形板长1.1m，按塔柱主筋间距开孔，一次吊装10根钢筋，采用机械接头旋拧在钢筋丝头上作临时吊装连接。 

　　5 外置式可拆装平台施工塔柱技术 

　　在塔柱施工过程中，首次发明使用外置式可拆装施工平台结构，替代劲性骨架结构，即在塔柱外侧周圈安装一个作业平台，利用该平台施工塔柱钢筋，待钢筋绑扎成型后利用塔吊整体吊装拆除该平台。平台为采用角钢制作的空间桁架结构，分块栓接，构造简单、轻巧，安拆方便，且可改装和重复使用，集塔柱高空作业施工操作、物料临时堆存、安全防护和钢筋定位多项功能于一体（见图4）。 

　　5.1 平台构造 

　　平台结构为可拆装式钢桁架结构，主要分为4部分，即架体、滑块、悬挑支撑牛腿和预埋件，各部分之间采用螺栓连接，方便拆装和位置调整 

　　架体为采用角钢分块制作的空间桁架结构，5m高，1m宽，高度方向按2m标准高度实施分层，底部层高1m。各分块本身构件之间采用焊接相连，分块之间采用螺栓连接。架体外侧安装铁丝网，各层踏面安装钢板网，全部与架体角钢连接固定并随架体一起拆装。架体顶口设置钢筋定位框架，精确定位每根主筋，定位框架作为永久箍筋使用。 

　　滑块为架体与牛腿之间的连接配件，“工”字行构造，采用钢板制作，限位于支撑牛腿的滑动槽内。滑块为重复使用构件。 

　　悬挑支撑牛腿为双拼工字钢结构，内侧净空间隙5cm，采用连接板通过螺栓进行组装成整体。悬挑支撑牛腿为重复使用构件。 

　　预埋件为埋设在钢筋混凝土内的钢筋和钢板组合构件，为平台结构的支撑受力部位。预埋件为一次性使用构件。 

　　5.2 平台制作和改装 

　　平台采用分块件制作成型，每个块件必须在统一固定胎架内制作。为尽量减小结构的变形，角钢下料采用机械切割，连接孔眼采用车床钻孔，禁止采用氧气切割、割孔。 

　　架体在场内根据塔柱尺寸要求拼装成整体，并且标识平面中线。架体平面内侧净空尺寸要求比塔柱截面尺寸大50cm，吊装时架体中线与塔柱截面中线位置对齐。随着塔柱的截面尺寸发生改变，通过改变各分块之间的连接螺栓孔眼的位置相应调整架体平面尺寸。 

　　6 塔柱与下横梁并行施工技术 

　　在本工程施工中，下横梁与塔柱采取了同步并行作业施工，即塔柱正常接高施工，在塔柱内通过机械连接套筒预埋下横梁钢筋接头，在不影响塔柱接高施工的前提下，同步施工下横梁结构，实现了塔柱与下横梁结构并行施工（见图5）。 

　　采用此法施工，塔柱与下横梁施工互不干扰，保证了施工进度。 

　　7 牛腿支架整体装拆施工上横梁 

　　塔柱上横梁采用膺架法施工。支架采用牛腿支架整体装拆，即先施工完塔柱，在塔柱内预留支撑牛腿，采用大跨度桁架作底模支撑架，桁架支撑在牛腿上受力（见图6）。 

　　在施工塔柱时，同步进行桁架结构的制作、组拼。每片桁架结构在地面进行了承载力试验，取代了支架的高空预压（见图7）。首先根据计算了解桁架的实际受力工况，然后通过计算分析，采用集中力进行模拟替换，尽可能使桁架受力接近实际，通过监测变形以检验支架的受力是否能够满足要求。 

　　试验采用平面内对拉方式进行，一次试验两片桁架，千斤顶在桁架节点上准确施加荷载，每个受拉点通过分配梁对称各设置2根φ32mm精轧螺纹钢。试验台座采用型钢在地面进行安装固定，要求平整、稳固，高差控制在3mm内。为防止试验过程突发情况，桁架在试验台座安装到位后，在支点位置安装支撑模拟桁架的实际支撑，并焊装防竖向翻起限位构件，构件与桁架间保持3cm间隙，保证其试验过程中的变形自由。 

　　塔柱施工完毕，先安装支承牛腿结构，采用塔吊分片整体吊装桁架进行安装，通过连接形成上横梁支架体系。施工简洁方便，操作简单，尽可能实现了变高空作业为陆地施工，节省了工期并降低了高空作业风险。 

　　桁架结构采用4台10t卷扬机对称吊挂，整体下放进行拆除。卷扬机固定在上横梁顶面，先将支架进行吊挂受力，再拆除支撑牛腿，将支架由牛腿支撑改为卷扬机吊挂，然后利用卷扬机同步进行下放，将支架下放至下横梁上，然后利用汽车吊机分块进行吊装拆除。 

　　8 结束语 

　　武汉鹦鹉洲长江大桥1号塔为门框式单箱单室钢筋混凝土结构，具有多截面、坡度小的特点。通过结合现场实际情况，优化施工方案，实现了施工过程模块化、简单化，在保证了塔柱施工安全和质量的前提下，实现了塔柱的快速施工，探索出了高空钢筋混凝土塔柱施工新方法，为同类型塔柱的设计和施工探索了经验。 

　　【参考文献】 

　　[1]中铁大桥勘测设计院.武汉鹦鹉洲长江大桥技术设计[Z].武汉：2011. 

　　[2]卜亚军.马鞍山长江公路大桥左汊主桥中塔下塔柱施工[J].城市建设理论研究，2012，2. 

　　[3]江正荣.建筑施工计算手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2007. 

　　[4]吴宝诗，陈干.九江长江公路大桥主桥南桥塔基础施工[J].世界桥梁，2012，40（6）：1-5.