斜拉橋主塔施工節(jié)段選擇
2018-04-23
1、引言
斜拉橋(cable stayed bridge)作為一種拉索體系，比梁式橋的跨越能力更大，是大跨度橋梁的最主要橋型。索塔型式有A型、倒Y型、H型、鉆石型等。其中鉆石型、A型塔造型美觀，越來(lái)越受到設(shè)計(jì)者的青睞。鉆石型、A型塔斜拉橋，塔柱傾斜度大，因此合理的施工節(jié)段高度劃分，將直接影響索塔施工的質(zhì)量、安全和進(jìn)度管控。斜拉橋主塔施工標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段常見(jiàn)劃分一般為4.5m和6m兩種，針對(duì)以上兩種不同的分節(jié)高度，現(xiàn)以椒江二橋主塔的施工情況為例，分別從主體施工進(jìn)度、質(zhì)量控制、設(shè)備影響、臨時(shí)受力結(jié)構(gòu)施工影響以及工人短期的施工功效等方面進(jìn)行利弊分析。
椒江二橋主橋長(zhǎng)900m，雙塔雙索面斜拉橋，索塔為鉆石型結(jié)構(gòu)。索塔從上至下分為塔頭、上塔柱、下橫梁、下塔柱、塔座五個(gè)部分，索塔總高152.76m，上塔柱斜度為1/6.474，索塔標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段劃分高度為6m（如圖1所示）。
圖1索塔分節(jié)圖
2、索塔主體施工速度
以澆筑18m塔高為例：
索塔標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段劃分高度為6m時(shí)
單節(jié)混凝土澆筑完成后，安裝勁性骨架用時(shí)1d（勁性骨架加工高度為6m），主筋綁扎用時(shí)1d（主筋下料長(zhǎng)度為6m），箍筋綁扎及焊接用時(shí)2d，爬模用時(shí)0.5d，模板拼裝用時(shí)2d，混凝土澆筑用時(shí)0.5d，即單節(jié)單肢塔柱鋼筋綁扎須用時(shí)7d，18m塔高的鋼筋綁扎須用時(shí)7×3=21d。
索塔標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段劃分高度為4.5m時(shí)
單節(jié)混凝土澆筑完成后，安裝勁性骨架用時(shí)1d（勁性骨架加工高度為9m），主筋綁扎用時(shí)1d（主筋下料長(zhǎng)度為9m），箍筋綁扎及焊接用時(shí)1.5d，爬模用時(shí)0.5d，模板拼裝用時(shí)1.5d，混凝土澆筑用時(shí)0.5d，此節(jié)的勁性骨架和主筋可用于下一節(jié)的施工，即9m塔高的鋼筋綁扎須用時(shí)2+（1.5+0.5+1.5+0.5）×2=10d，18m塔高的鋼筋綁扎須用時(shí)10×2=20d。
綜上所述，主塔分節(jié)高度為4.5m和6m的區(qū)別不大。
3、混凝土澆筑的質(zhì)量保證
索塔分節(jié)高度為6m時(shí)，其混凝土澆筑的質(zhì)量控制難度和風(fēng)險(xiǎn)比分節(jié)高度為4.5m時(shí)的大，主要體現(xiàn)在：
（1）由于塔柱斜度大，節(jié)段高度為6m時(shí)，振搗工人難以對(duì)節(jié)段底部2m高度范圍內(nèi)混凝土進(jìn)行振搗，容易造成漏振，繼而形成蜂窩、麻面、孔洞等混凝土質(zhì)量通??；
（2）進(jìn)入索塔牛腿區(qū)，節(jié)段高度為6m時(shí)，節(jié)段單側(cè)牛腿為3個(gè)，由于牛腿鋼筋密集，使混凝土下料和振搗更加困難，而且振搗棒無(wú)法通過(guò)頂層牛腿，進(jìn)入底層牛腿區(qū)進(jìn)行振搗，使得底層牛腿混凝土質(zhì)量無(wú)法保證；
⑶混凝土澆筑高度過(guò)大，對(duì)模板結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性要求更高，產(chǎn)生脹模、爆模的風(fēng)險(xiǎn)越高。
4、設(shè)備的影響
椒江二橋索塔施工選用了兩臺(tái)液壓自升式塔吊，其型號(hào)分別為QTZ315和QTZ125F，QTZ315塔吊高于QTZ125F塔吊（如圖2所示）。
圖2索塔塔吊布置圖
在施工過(guò)程中分別遇到了以下問(wèn)題：
（1）爬架與塔吊自由高度的影響
QTZ315為高塔吊，其自由高度小于QTZ125F，故在此把QTZ315塔吊作為主導(dǎo)因素分析。QTZ315安裝附墻件后的自由高度為h1=32.5m，塔柱每節(jié)澆完安裝下節(jié)勁性骨架及鋼筋綁扎、模板加固的凈空間h2=9m（已考慮與爬模矛盾），爬架高度h3=14.5 m，故h1-h2-h3 =9 m，從理論計(jì)算可知每節(jié)澆筑完成給下節(jié)6米段施工的有效空間僅為9米。這個(gè)空間進(jìn)行勁性骨架的安裝難度很大，耗時(shí)費(fèi)力且吊裝安全沒(méi)有保障。
綜合考慮附墻自由高度及爬模施工，每2個(gè)節(jié)段需安裝一次QTZ 315塔吊的附墻件且附墻件的安裝一般需2天時(shí)間。由于附墻件安裝側(cè)塔肢吊平臺(tái)過(guò)長(zhǎng)（6m分節(jié)施工，為滿足混凝土表面修飾，卓良爬模設(shè)計(jì)吊平臺(tái)高4.5m），將阻礙每?jī)蓚€(gè)節(jié)段的315塔吊附墻件安裝。如果不拆除吊平臺(tái)，附墻件的安裝將占用主塔施工主線時(shí)間；若拆除吊平臺(tái)，后續(xù)有索區(qū)部分環(huán)向預(yù)應(yīng)力的張拉將無(wú)操作平臺(tái)。
如果索塔分節(jié)高度改為4.5m，在同樣型號(hào)的塔吊配置下，將不存在液壓爬模以及下一節(jié)索塔勁性骨安裝架與塔吊自由高度相沖突的矛盾，且塔吊附墻的安裝也不占用索塔主線時(shí)間。
（2）高低塔吊的影響
QTZ125F塔吊頂部都采用倒三角斜拉，其斜拉系統(tǒng)的立柱高度為6.3m，高出塔吊臂桿h1=5.8m考慮塔吊之間安全高差為h2=1.2m，h1+h2=7m，即在兩塔吊之間的臂桿高差為7m，故索塔左右幅施工的同步性相差1節(jié)，同時(shí)在QTZ 315塔吊的自由高度的綜合影響下，這種不同步性對(duì)后期的主動(dòng)橫撐安裝和合攏段的施工產(chǎn)生影響，即出現(xiàn)左幅（高塔肢）施工完成后，需等右幅（低塔肢）施工一個(gè)節(jié)段后，方可及時(shí)進(jìn)行主動(dòng)橫撐或合攏段施工。
建議索塔施工過(guò)程中，如果分節(jié)高度為6m時(shí)，選擇矮塔吊為平頂塔吊，給塔吊自身空間提高5.8m，這樣既能避免塔吊附墻安裝及頂升過(guò)程占用索塔施工的主線時(shí)間，也能提高索塔左右幅塔肢施工同步性。另外將爬模架體的吊平臺(tái)設(shè)計(jì)成可上下伸縮的活動(dòng)式平臺(tái)。
5、斜拉橋索塔主、被動(dòng)橫撐施工的影響
根據(jù)斜塔結(jié)構(gòu)受力計(jì)算分析，椒江二橋索塔的主、被動(dòng)橫撐的安裝僅滯后1個(gè)完整節(jié)段（計(jì)算允許滯后高度為9m，即在主動(dòng)橫撐施工完成之前，索塔施工不允許超過(guò)一個(gè)節(jié)段），因此在椒江二橋主動(dòng)橫撐及合攏段施工中，出現(xiàn)了左塔等右塔情況，且大型橫撐安裝時(shí)間很長(zhǎng)，每道橫撐安裝需延誤主線3天以上時(shí)間。
如果索塔采用4.5m的分節(jié)高度，在主、被動(dòng)橫撐的安裝標(biāo)高不變的前提下，計(jì)算可允許的滯后高度完全滿足2個(gè)完整節(jié)段的施工，此時(shí)的主、被動(dòng)橫撐的安裝不占主線施工時(shí)間。
6 、 結(jié)語(yǔ)
大跨度橋梁選擇斜拉橋形式的越來(lái)越多，作為斜拉橋施工主體的塔柱施工將直接影響到斜拉橋的施工質(zhì)量和進(jìn)度。而塔柱施工因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)形式不同選擇不同的分段形式顯得尤為重要，6.0m節(jié)段施工能有效的減少塔柱施工的總體節(jié)段。如要選擇應(yīng)綜合考慮塔吊、爬模、附屬設(shè)備及工人功效等各方面的事情。通過(guò)椒江二橋的主塔施工希望能給同類(lèi)型橋梁主塔施工提供一些節(jié)段選擇的思路和參考。以確保主塔施工的質(zhì)量、安全和施工進(jìn)度達(dá)到預(yù)控的目標(biāo)。
參考文獻(xiàn):
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