陳業(yè)紅

1 工程概況

長沙洪山大橋是長沙市北二環(huán)線上的一座特大橋,跨瀏陽河,是長沙市環(huán)線建設(shè)的關(guān)鍵工程之一。該橋?yàn)槟壳笆澜缈缍茸畲蟮呢Q琴式(無背索斜塔)斜拉橋,主跨206 m,其索塔是世界上唯一高度超過百米的全預(yù)應(yīng)力混凝土斜塔,塔高146.6 m,水平傾斜58°。

大橋索塔分為塔基、塔座、塔身和塔頂四部分。塔座(標(biāo)高:+64.098 m)以上到標(biāo)高+172.764 m為索塔塔身部分,為全預(yù)應(yīng)力混凝土箱形結(jié)構(gòu),截面(與塔身垂直)外輪廊尺寸為12 m(順橋向)×8.2 m(橫橋向),水平投影為14.15 m(順橋向)×8.2 m(橫橋向),塔身水平傾角為58°。塔身東西側(cè)壁厚75cm,南北側(cè)壁為變壁厚,從塔身底部到頂部,南面由206cm遞減到123cm,北面由202cm遞減到119cm。塔身高109.09 m,分29個節(jié)段施工。塔身施工是控制全橋工期的關(guān)鍵工程,也是技術(shù)與施工的難點(diǎn),根據(jù)工程實(shí)際情況,塔身采用液壓自升爬模系統(tǒng)施工。

2 爬模系統(tǒng)的組成

2.1 液壓爬升系統(tǒng)

1)附著裝置。附著裝置由導(dǎo)軌靴座、固定套座及導(dǎo)軌支承座等部件組成(簡稱附墻座),它通過M48螺栓螺母或采用預(yù)埋組合套件將其牢固地固定在已經(jīng)完成的塔身上。洪山大橋塔身傾斜58°,爬模系統(tǒng)在塔身四個面的受力狀況不一樣,附著裝置數(shù)量和采用的形式均不同。2)爬升機(jī)構(gòu)。洪山大橋液壓爬升系統(tǒng)的爬升機(jī)構(gòu)由導(dǎo)軌、上下爬升箱以及上下爬升箱之間的液壓油頂?shù)冉M成。導(dǎo)軌采用H型鋼制作而成,在它的內(nèi)側(cè)面頂端組焊著用于鉤掛在附墻座上的鉤座,在其外側(cè)面上組焊有供上、下爬升箱升降用的導(dǎo)向板和踏步支承塊。洪山大橋每個爬升機(jī)位有導(dǎo)軌1根,共有導(dǎo)軌20根。3)液壓油缸升降控制系統(tǒng)。洪山大橋液壓泵站全部采用從意大利進(jìn)口的單體式多功能升降控制油泵,1個油泵對應(yīng)1支～5支液壓油缸,實(shí)施由1個～5個爬升機(jī)位組成的1組爬模架的同步爬升。由于其同步控制系統(tǒng)采用了先進(jìn)的由行程傳感器和可編程控制器等部件組成的自動同步控制系統(tǒng),爬架爬升同步性靈敏可靠。

2.2 模板系統(tǒng)

洪山大橋塔身內(nèi)外模板均為鋼模,外模采用大面模板,設(shè)計(jì)高度為4.1 m。外模各個面在塔身四個圓倒角處設(shè)置接縫,接縫通過螺栓連接。外側(cè)橫向用雙槽鋼做背帶,豎向用H型鋼連成一體,模板背面用4根可調(diào)式螺旋絲桿支撐,垂直方向用2根螺桿調(diào)節(jié),模板底端設(shè)置滑道,可做水平方向運(yùn)動。由于塔身索導(dǎo)管齒條節(jié)段與橫隔板節(jié)段結(jié)構(gòu)形式不同,內(nèi)模采用小面模板。內(nèi)外模板正常使用高度均為4 m,其中模板底部12.5cm壓在已澆筑的塔身混凝土面上,并設(shè)置1道止?jié){帶,以利于節(jié)段間混凝土接縫良好,無錯臺,有效避免接縫處混凝土漏漿。

2.3 爬模架體及工作平臺系統(tǒng)

洪山大橋爬模的架體由三部分組合而成,中部是主架體,由豎向主承力架與相應(yīng)的橫向架體組成;上部為施工作業(yè)架,由模板支承架與相應(yīng)的作業(yè)平臺組成,坐落在主架體上面;下部架體由豎向次承力架與相應(yīng)的橫向架體組成,通過銷栓懸掛在豎向主承力架之下。

本爬模系統(tǒng)共設(shè)置4層工作平臺。工作平臺用槽鋼做桁架,上鋪木板,平臺欄桿采用薄壁鋼管,外掛安全網(wǎng)。同一層的平臺相互連通,護(hù)欄以內(nèi)的平面范圍內(nèi)不留孔隙,以防物品墜落,上下層平臺設(shè)置人行扶梯,供人員通行,上下相鄰兩個扶梯之間位置錯開,以增加人員上下通行時的安全。

3 塔身爬模施工

3.1 爬模系統(tǒng)的安裝與拆除

在塔身第1,2節(jié)段模板安裝前,精確預(yù)埋爬模附著裝置的鋼套管和組合件,混凝土澆筑完成達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后,拆除模板,安裝附著裝置。在塔座附近利用塔吊或汽車吊機(jī)完成爬架各單元組拼,利用塔吊將各單元整體起吊安裝在塔身預(yù)埋件上就位。爬模系統(tǒng)安裝、調(diào)整完成后,進(jìn)行模板系統(tǒng)安裝。

塔身施工完成后,利用塔吊先將爬模系統(tǒng)的模板系統(tǒng)拆除,然后拆除爬模系統(tǒng)主架體。

3.2 爬模系統(tǒng)施工

1)模板拆除、安裝附墻座。塔身節(jié)段混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后,拆除內(nèi)模拉桿,用塔吊將內(nèi)模分塊拆除吊運(yùn)至地面進(jìn)行修整清理。在塔身下一節(jié)段勁性骨架及鋼筋安裝完成,拆除外模拉桿和塔身圓倒角處的模板連接螺栓,旋轉(zhuǎn)外模的調(diào)節(jié)支撐桿,使模板與混凝土面脫離,用扭矩扳手將外側(cè)模整體向外移50cm后,將面板表面清理干凈。在本節(jié)塔身上安裝附墻座,用螺桿固定。2)導(dǎo)軌爬升。外模外移50cm,附墻座安裝完成后,開始爬升導(dǎo)軌。將與千斤頂連接的上、下爬升箱的轉(zhuǎn)向開關(guān)同時轉(zhuǎn)向上位,啟動油泵,將導(dǎo)軌提起,每次提升60cm,千斤頂連續(xù)工作,將導(dǎo)軌提升到上端附墻座并鉤掛在其上,導(dǎo)軌爬升完成。導(dǎo)軌爬升時,爬模架仍然鎖緊固定在附墻座上處于不動狀態(tài),上爬升箱的位置也是處于不動狀態(tài)。3)爬架爬升。當(dāng)導(dǎo)軌爬升到位后,將爬升箱承力塊的支承方向調(diào)整為支承在導(dǎo)軌踏步塊的上面,之后將爬模架與附墻座之間的鎖緊楔板暫時拆除,準(zhǔn)備開始爬升爬模架體。爬升爬模架體時,下爬升箱的位置在1個小行程內(nèi)不動,而上爬升箱通過液壓油缸的伸出帶著爬模架體一起升高1個小行程,之后液壓油缸通過自動縮缸而使下爬升箱上升1個踏步塊。如此重復(fù)若干次后,爬模架體爬升到位,將鎖緊楔板重新安好使豎向承力架與附墻座固定好。4)模板安裝。在鋼筋綁扎到位后,即可進(jìn)行外模板初步定位工作。在每個面的外模板上下緣標(biāo)出模板中心點(diǎn),外模安裝就位時使模板中心線與塔身中心線對齊,外模用導(dǎo)鏈平移,垂直度靠側(cè)面的調(diào)節(jié)支腿和下部的模板高低調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)。用專用工具轉(zhuǎn)動齒輪軸以推動模板,使下部頂緊已澆節(jié)段混凝土表面。為保證模板不漏漿,模板與混凝土面結(jié)合長度控制在12.5cm以上,且在模板接縫處貼一層海綿條,在模板下緣與塔身接縫處用原子灰封堵。5)混凝土澆筑與養(yǎng)護(hù)。塔身采用C50硅粉混凝土,混凝土采用三一公司的“HBT-60C”型輸送泵泵送,灑水養(yǎng)護(hù)。6)預(yù)應(yīng)力施工?；炷吝_(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后,塔身豎向預(yù)應(yīng)力束利用1號平臺進(jìn)行張拉,壓漿在塔內(nèi)進(jìn)行。橫向預(yù)應(yīng)力束利用-1和-2平臺進(jìn)行張拉、壓漿。豎、橫向預(yù)應(yīng)力束均利用1號平臺進(jìn)行接長。

4 洪山大橋爬模系統(tǒng)的特點(diǎn)

1)具有附著、導(dǎo)向、防傾覆三項(xiàng)功能合一的多功能附著裝置。2)具有防墜功能的液壓爬升機(jī)構(gòu)。3)組合分體式架體,可設(shè)多層作業(yè)平臺,能夠滿足多種使用要求。4)輕便的液壓泵站和靈敏可靠的同步控制系統(tǒng)。5)爬模操作簡便易行,抗風(fēng)能力強(qiáng),爬升速度快,工程質(zhì)量好,施工安全,綜合效益顯著。

5 結(jié)語

斜塔爬模成套施工技術(shù)在洪山大橋上的成功應(yīng)用,驗(yàn)證了斜塔爬模系統(tǒng)的可行性,解決了預(yù)應(yīng)力混凝土斜塔施工的難題,開創(chuàng)了我國此領(lǐng)域的先河。它的成功應(yīng)用不僅加快施工進(jìn)度,保證了施工工期,而且提高了經(jīng)濟(jì)效益和工程質(zhì)量,為后續(xù)同類型橋梁施工提供了有力的借鑒,積累了寶貴的施工經(jīng)驗(yàn)。

[1] 王秀艷.獨(dú)塔單索面預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋施工控制分析[J].山西建筑,2008,34(6):307-308.