天圆地方多变截面斜拉桥独柱塔施工工法.docx

天圆地方多变截面斜拉桥独柱塔施工工法1 .前言异形结构由于其特有的线形美，在建筑、桥梁等结构物中，得到了越来越广泛的应用。这些异形构造物大多为碎结构，给施工模板的设计带来较大的难度。目前，对于异形塔的施工，其工艺还未完全成熟。按传统的施工工艺，模板基本采用全木模或者全钢模施工。由于异形结构，采用全木模结构完全行不通，而采用全钢模结构投入成本剧增，因此，采用新型的模板组合体系势在必行。常规的穿心式模板加固系统，存在不利于索塔外观和耗时耗材的缺点。广中江高速西江水道桥跨径布置为（57.5+172.5+400+172.5+57.5）m,全长860m,为双塔中央索面预应力混凝土斜拉桥。索塔高度为127m,塔顶高程为134.53m,桥面以上高度为100.331m。索塔自塔顶向下25m为圆形截面，由此向下35m为圆形向正方形过渡段，由此至塔底为正方形截面变化到矩形截面段（圆曲线顺桥向R=563.125m,圆曲线横桥向R=1343.591m）。塔顶截面为直径8.5m的圆形，截面过渡至正方形截面处（塔柱最小尺寸），边长为6.5m,塔底尺寸为14.5InX9.0m（顺桥向X横桥向）。索塔自塔顶由圆形截面、圆形向正方形过渡段，正方形截面到到矩形截面段三种几何图形相互交融变化而成，塔顶为倒圆锥体，向下与正四棱柱相融，正四棱柱向下按照圆曲线逐渐扩展成为矩形四棱柱，寓意天圆地方。目前，异形塔的施工工艺，模板基本采用全木模或者全钢模施工。对于天圆地方独柱异形塔，采用全木模结构完全行不通，而采用全钢模结构投入成本剧增，常规的穿心式模板加固系统，存在不利于索塔外观和耗时耗材的缺点。为解决上述问题，中交路桥华南工程有限公司大力开展科技创新，设计研制了适用于“天圆地方”变截面复杂外形塔柱的钢木组合爬升模板系统，研发了无体内拉杆模板支撑固定系统,并根据塔柱截面多变的特点，形成了爬模、换模、平台爬升和转换等组合的成套施工技术，圆满完成了索塔的施工任务，并在实践基础上总结提炼，形成本工法。工法关键技术一一“斜拉桥独柱异型索塔关键施工技术研究”于2018年3月21日通过中国公路学会组织的科学技术成果评价（证书号：中公评字2018第012号），技术成果达到国际先进水平。同时将取得的科技成果有效转化为专利产品，实用新型专利“一种易拼装混凝土模板（专利号Z1201721265542.7）”和“一种组合式混凝土模板体系（专利号Z1201721266693.4）”。2 .工法特点2.1 本工法中长方形至正方形截面变化段大面采用木模板，倒角采用定型钢模板，木模板根据索塔截面变小可以裁剪后周转使用，减小模板投入。2.2 本工法中圆方变化段及圆形变化段采用整套钢模，保证其线形及截面尺寸。2.3 本工法中全塔采用无体内拉杆模板加固系统，模板底口采用预埋连接套筒锚固，顶口根据截面特点进行对拉，并设置大型钢主龙骨保证拉杆系统安全质量。2.4 本工法中爬架系统在索塔截面突变处进行系统转换或架体重组，保证索塔施工操作平台安全可靠。3 .适用范围本工法适用于工民建、铁路、公路等工程中天圆地方多变截面的碎结构物的施工。4 .工艺原理根据天圆地方多变截面独柱塔的结构特点，将不同变化段分成若干个施工阶段，再按照其变化特点，能设置周转利用模板的采用木模，结构奇特无法周转利用部分为保证其线形及截面尺寸采用整体钢模板。爬架系统亦采用类似的原理，爬升轨迹线尽量连续，减小重组次数，在无法连续的特殊截面处，进行架体重组，保证施工架体的安全可靠。5 .施工工艺流程和操作要点5.1 施工工艺流程天圆地方多变截面斜拉桥独柱塔施工工艺流程如图5.1-1所示：拆除上架体.利用下架体平/在第14节塔柱Hi弧段安装中间两福下架体及占架体相应平台I拆除案向节瑞会的下两专用第14节塔柱JW模做基模I安装第西节塔树巡幡工第15节塔柱周升渠体，安装,余桀体及平台利用笫16节W模做茶&安装部16节塔柱纲梯&工17-23节:拆*一体完成*瑞*工图5.1-1天BS地方多变截面斜拉桥独柱塔施工工艺流程图5.2 施工操作要点5.2.1 模板设计木模体系由进口维萨板、H20木工字梁、横向背楞和专用连接件组成；维萨板与竖肋（木工字梁）采用自攻螺丝和地板钉正面连接，竖肋与横肋（双槽钢背楞）采用连接爪连接，在竖肋上两侧对称设置两个吊钩。两块模板之间采用芯带连接，用芯带销固定，从而保证模板的整体性，使模板受力更加合理、可靠。长方形至正方形截面变化段大面采用木模，倒角采用钢模的钢木组合模板，这种模板组合的优点在于此变化段截面不断变小，木模经过裁剪可以周转利用，减小成本。图5.2.1-1方形变化段模板组合图图5.2.1-2钢木组合模板加固图为保证圆方变化段及圆形变化段结构尺寸及线形顺畅，采用全钢模设计。钢木采用6mm钢面板+8竖肋+20a主横肋结构，竖肋间距为30cm,主横肋间距为IOOcmo图5.2.1-3圆方变化段模板拼装图5.2.2 木模板拼装1、放置背楞按照图纸所示间距把背楞排放在搭设平台上，在背楞上画上定位线，拉准对角线，让任意两条背楞构成的长方形对角线相等。A图5.2.2-1组装背楞2.木梁组装按图纸尺寸，先在背楞两端各放根木工字梁，画上定位线，拉准对角线，让两根木梁构成的长方形对角线相等，然后用连接爪固定。这两根木工字梁的同端连上根细线，作为基准线，其他木梁都对齐这根基准线排放，并保证与两边的木梁平行，把每根木梁用连接爪固定。在固定连接爪的时候，将要装吊钩的木梁两侧都要用连接爪，两边的木梁连接爪要固定在木梁内侧，其余的木梁连接爪的方向交错放置。最后按图纸尺寸装上吊钩。特别注意，在选择安装吊钩的木梁时，距吊钩孔距离最近的木梁腹板指接缝应该大于15米；安装吊钩时，要用一块钢板和吊钩夹紧木梁，然后用螺栓固定，钢板的大小尺寸和孔位与吊钩的钢板一样。3、铺设面板把面板先按照图纸裁好铺到木工字梁上，尺寸有误差时，用手工刨把尺寸找好。图5.2.2-2面板定位a.将第一块面板四角打引孔，钢钉定位（不要钉太深）°图5.2.27钢钉定位b.将此面板引孔定位,打引孔。c.将引孔前端扩大23mm。d.用电钻打自攻螺钉。以后步骤重复以上步进行操作。粘合，拼缝紧凑。d.面板全部铺好后，将板面擦干净，去除尘土，将面板表面水分擦干，将调好的原子灰抹于面板螺钉处，刮平。图5.2.2-7螺钉眼处理4、安装端头木方如果面板超过了木梁的长度尺寸，就要根据需要尺寸临时增添端头木方。端头木方的作用是：增加模板顶部的整体刚度，防止混凝土污染模板背面，最重要是防止起吊时木梁跟面板间发生位移。图5.2.2-8安装端头木方5、打对拉螺杆或埋件孔根据图纸模板拉杆孔的大小，给手电钻装好相应的开孔器。按图纸孔位，用墨斗弹好线，确定孔在模板上的位置，要求孔的上下、左右位置偏差在2mm以内。开孔前，确认拉杆孔与主筋是否冲突，若冲突适当调整拉杆孔的位置，确认所有拉杆孔与主筋无冲突后再开拉杆孔。开孔时注意保证电钻与模板面垂直，打好的孔无偏斜现象。每个孔的内壁、孔沿上刷好两遍油漆，防止模板渗水膨胀。这样，模板的拼装就完成了。用油漆毛笔按图号标明每块模板，防止模板过多，混乱使用。6、打对拉螺杆或埋件孔组装完成的模板，需要有规律的堆放在一起。首先，选用块平坦、坚实的场地，确保模板堆放时不会发生倾斜。将第一块模板面朝上并保持离开地面净高300un以上，背楞朝下放置平稳，确保水平，不能有晃动余量。然后在面板上放置2-3根长条木方（一般间距为2米），木条长度与模板长边相近即可，接着放第三块模板，一般5、6块为一堆。注意保护面板，防止受雨淋和暴晒，储存期超过一周的应用帆布遮盖起来。7、a为了确保模板的长期周转使用，在切割和钻孔后必须采用含丙烯酸成分的油漆进行封边。要求必须分别封边两次，确保模板边缘充分吸收油漆。图5.2.2T封边52.3下塔柱及牛腿施工(1)索塔下塔柱(+7.53m+34.83m)划分为5个施工节段，节段组成划分尺寸为6m+5m+5.63m+5m+5.67m。下塔柱采用爬模施工工艺，第一节塔柱无法安装爬模，采用搭设施工脚手架平台施工，第二节开始安装爬模进行施工；第五节牛腿侧塔柱，施工完牛腿后无法安装爬模，通过利用牛腿及牛腿支架搭设脚手架施工平台施工，非牛腿侧塔柱面不受牛腿影响继续使用爬模施工。下塔柱模板外模第13节、第5节塔柱圆倒角采用钢模，其他采用木模；第4节牛腿侧塔柱外模采用钢模与牛腿侧模衔接，非牛腿侧塔柱外模采用木模，50cm圆倒角模板采用钢模；下塔柱内模采用木模，木模采用钢管顶托支撑。(4)牛腿与第4节塔柱一次性施工，采用钢管支架进行牛腿施工，牛腿模板采用钢模，牛腿侧面塔柱模板也采用钢模以便与牛腿模板衔接。(5)下塔柱施工工艺流程图，见图5.2.3-10*-SNFTWn.-E71”3-w>7_I3由图5.2.3-1下塔柱施工工艺流程图牛腿支架搭设完成后进行110%预压，预压分级预压,并分别观测支架沉降观测点沉降数据，计算出支架非弹性沉降和弹性沉降，牛腿施工工艺流程图，见图图5.2.3-2。图5.2.3-2牛腿施工工艺流程图5.2.4中塔柱、上塔柱施工索塔中塔柱(+34.83m+74.53m)划分为7个施工节段、上塔柱(+74.83m+134.53m)划分为11个施工节段，节段划分尺寸见节段划分图。中塔柱、上塔柱采用爬模施工工艺，圆方过渡段第14、15、16节施工时需改变爬模爬升轨迹，需要对架体轨迹或下架体数量进行改变。中塔柱模板外模第612节圆倒角采用钢模，其他采用木模，上塔柱第1323节采用钢模。内模采用钢模和内模组合形式，斜拉索锚固块模板采用木模。外模钢模板除第12节塔柱施工完后采用抱箍形式安装第13节塔柱钢模外，其他节段均采用已施工节段最上一层钢模做基模安装待施工节段钢模。从中塔柱第8节开始斜拉索锚固套筒安装，斜拉索锚固套筒通过型钢焊接在劲性骨架上进行精确定位。从中塔柱第9节开始斜拉索锚固区有纵桥向预应力，增加预应力施工工艺。上塔柱施工工艺流程图，见图5.2.4T。蓝克M*I"""h,I二I，竦衣一询I-及g<Q"-*<¾¾<Kp*<t*><1:I期“1I；3-I:I.,、I寿I-I.1i1、!I-我*¾c一-I1.,UI-9F-IJ:W：:i；I11PS3¾ZIIst*tIi-卜4t4s-tsjiI-力.I.图5.2.4-1上塔柱施工工艺流程图5.2.5模板与支架系统施工(1)模板：第13节、512节塔柱外模圆倒角采用钢模，平面采用木模，第4节塔柱外模圆倒角采用钢模，非牛腿侧平面采用木模，牛腿侧平面采用钢模与牛腿侧面衔接，第1323节塔柱外模采用大异型钢模。塔柱采用爬模施工工艺，根据塔柱节段高度进行模板配置；下塔柱(第15节塔柱)内模采用木模，中塔柱及上塔柱(第623节塔柱)内模采用钢模和木模结合的形式，没有斜拉索锚固块面采用钢模，倒角模板采用钢模，斜拉索锚固套管面模板采用木模拼装；牛腿底模采用三角钢桁架钢模，侧模及端侧模采用钢模。(2)支架：第1节塔柱无法安装爬模，采用搭设脚手架钢管平台施工；牛腿支架