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金州大桥工程专项施工方案（塔柱）

辽宁省滨海公路金州大桥主桥工程

大连公路工程集团明珠桥梁有限公司

AC-158-CA-2018-01标准下载1总体施工工艺选用 3

1.1施工难点分析 3

1.2施工机械与人员配置计划 5

1.3主要结构、施工材料计划 6

2.1施工工艺方案 8

2.2塔墩区段施工顺序 10

3主要施工设施布置 12

3.2施工上下通道 13

4主要工序项目施工方法 14

4.1索塔施工测量放样 14

4.2塔墩C、B段模板 17

4.3塔墩C、B段施工支架 22

4.4塔墩A段爬模施工 26

4.6锚索管制作与安装 43

4.8混凝土工程 51

4.9预应力工程 53

索塔为单柱式钢筋混凝土斜塔，水平倾角55°，塔后倾角35°，索塔全高

124.2m，下索塔为变截面箱形截面，尺寸为24.574×5.142～16.509×3.5m,上索塔

为变截面矩形截面，尺寸为10.862×4.5～5.0×4.5m。后倾角之大、高度之高的索塔为目前国内外已建成的同类型桥梁中之最，施工难点主要表现在如下几个方面。

(1)施工设施难以满足斜塔施工要求

施工垂直运输配置吨位大、安装难

索塔水平投影纵向长度达到77.3m,要求塔吊吊臂前端起吊能力不小于6.0t以上，以满足爬模爬架的拆除吊重，则需要配置250～300t.m大吨位塔吊。斜塔倾斜35°，平均每米高度偏移0.7m，使塔吊附墙结构受力复杂、支承杆件需要20m长度，附墙安装极其困难。

施工上下通道需要的倾斜35°的施工电梯尚未见世

目前工程施工电梯基本是垂直升降，对3～5°以下小倾角的施工电梯，尚可利用垂直施工电梯通过降低载重，适当调整架体的安装角度来使用，如此大倾角的施工电梯尚未见世。采用其它结构形式升降机械替代，即无可利用的位置、安全上难以实现。因此，施工上下通道只能采取施工电梯和爬梯组合解决，在塔上一定高度设置一个转换平台，由施工电梯垂直到达，然后再通过爬梯到达相应工作位置。

大倾角爬架结构受力复杂，尚未成功案例借鉴，亟待研究创新、技术攻关

倾斜35°爬架结构与直塔爬架具有本质上的差别。直塔爬架承受单一竖向荷载、且各个面的受力状况一致；斜塔爬架除承受竖向荷载外，尚要承受很大的倾覆弯矩，且各个面的受力状况不一样，所以架体结构、轨道锚固系统、动力系统都需要创新设计。

(2)外型结构多变导致施工工艺多元化

索塔自下而上划分为，双室箱形截面塔墩段C、矩形实体截面塔墩梁固结过渡段B、大倾角工字形截面拉索段A三大区段，三大区段通过塔墩梁固结过渡段B大圆弧、大折角衔接。由于中间塔墩梁固结过渡段B的大圆弧、大折角衔接，使得索塔施工必然需要采用不同的工艺方法去应对，塔墩C段和B段满堂支架翻模法、上塔墩A段爬模法施工。

施工过程对支架结构、模板配置以及不同工艺方法的衔接多具有相当的难度。

(3)劲性骨架、钢筋安装难度大

劲性骨架定位准确与否、连接是否满足强度要求，对节段施工质量、安全及索塔的线形起到关键作用。劲性骨架作为索塔节段施工第一道工序，且索塔后倾35°，安装阶段基本悬在半空中施工，导致整个劲性骨架的定位和安装都十分困难。

索塔主筋均采用并不常用的φ36钢筋，粗钢筋单位重量大，高空斜接施工困难。索塔从C段通过B段圆弧大迴转到A段，整个B段的圆弧钢筋不尽相同，同时水平筋由于四个倒角及二个凹槽的影响，增加水平筋定位的难度。

(4)锚索管结构难以保证其安装和爬模整体性

索塔为倾斜实体结构，拉索锚固齿块全部设置在阴面外侧凹槽里，锚索管长度最长达21.249m,涉及3～4个施工节段，如此之长的锚索管实属施工之最，一般索塔结构也难以安装。锚索管安装定位一般依靠劲性骨架，而斜塔劲性骨架都是节段安装，锚固端伸出施工节段十几米依靠什么定位、依靠什么来维持自身稳定。因此，锚索管安装是索塔施工最具难度的，需要另辟其境。

由于拉索锚固齿块全部设置在阴面外侧凹槽里，且随拉索的角度变化，齿块间距不等，造成该面凹槽模板无法采用定形大模板，只能根据实际要求采用木模镶嵌拼装，这样必然导致整个模板无法形成封闭结构，对模板的受力极为不利，存在易发生跑模引发浇筑质量问题的隐患。

(5)预埋件种类多、要求高

索塔预埋件除锚索管外，尚有检修道、防雷接地、塔吊、电梯、施工走道等结构或施工预埋件，特别是检修道采用螺栓连接结构，预埋件除了密度高，安装位置要求显然就高。

(6)混凝土外观质量控制

桥梁混凝土结构是城市桥梁景观重要的表现部分，它既要满足功能使用要求，又要具有相当的观赏性，始终是城市桥梁施工中的一大难点。尤其斜塔施工难度大、安全隐患多，施工过程中，在确保混凝土内在质量前提下，努力保证线形的圆顺和接缝的平整度，提高其外观质量是一个不断探索的过程。混凝土外观质量主要表现在混凝土外表色泽、施工接缝、表面平整度、蜂窝麻面和表面开裂等缺陷以及螺栓孔修补、预埋件处理的效果等。

1.2施工机械与人员配置计划

1.3主要结构、施工材料计划

主要结构、施工材料计划如表所示。

主要结构、施工材料计划表

C32、C36、B20

［280×84×9.5

3000×250×50

1220×2440×12

1220×2440×15

索塔根据结构截面变化和结构特点,自下而上划分为双室箱形截面塔墩段C、矩形实体截面塔墩梁固结过渡段B、大倾角H形截面拉索段A三大区段，其中C、B二大区段采用脚手支架法节段翻模施工工艺，A段采用爬模法施工工艺；

不论塔柱外型变化，浇筑节段全部呈水平分段。

施工段的高度直接决定着模板的风载、侧压力以及混凝土初凝前模板所受水平分力的大小，直接影响着该施工段混凝土的局部稳定性，根据索塔各区段的结构特点，施工节段划分如下。

双室箱形截面塔墩C段22.2m分5次浇筑，节段划分为69(基模)+4440×5；

矩形实体截面塔墩梁固结过渡B段衔接C段和A段分7次浇筑，其中现浇

箱梁S1与塔墩固结分2次浇筑，所以施工节段高度不等；

3)拉索区A段分22次浇筑，节段划分按斜面长度不超过4.5m（垂直高度3.6m）控制,节段划分如图所示。

(3)施工节段收坡斜率

索塔截面始下而上逐减，模板根据变化斜率设计收坡,模板设计采用整拼散拆技术，即将模板分为基本模板和收分模板组合系列两种。收坡模板的设计摒弃常规多块条状收分模板拼装组合的工艺方法，而根据索塔截面的变化，采用整体制作，逐节切割的工艺方法，减少多块条状收分模板的垂直拼缝，从而可提高索塔混凝土的外观质量，三区段收坡斜率：

1)塔墩C段双向截面始下而上逐减，横桥向底宽5.142m、顶宽(梁底)3.5m，每侧向中心偏斜0.821m,收坡斜率1：0.0263；纵桥向单侧向主跨倾斜12°，收坡斜率1：0.212。

2)塔墩B段纵桥向大圆弧、大折角过渡，横桥向宽3.5m不变，纵桥向底宽18.601m,顶宽10.992m,有圆弧衔接过渡。

3)塔墩A段横桥向宽由B段3.5m直接由外倒角扩展到4.5m，全高不变；纵桥向两侧始下而上向中心逐减，底宽10.862m,顶宽5.0m,收坡斜率1：0.0326。

C、B二大区段采用脚手支架法节段翻模施工工艺,施工支架采用φ48mm×3.5mm碗扣式脚手管搭设双排脚手架，倾斜侧逐段顺斜面扩展支架，搭设高度54.0m分两阶段进行，第一阶段搭设35.0m，完成现浇箱梁后拆除第一阶段支架，采用挑支钢平台进行第二阶段支架搭设,完成A1段安装爬模正常使用后拆除支架。

A区段采用爬模施工工艺，爬模集脚手与模板为一体形成爬模系统，爬模均以索塔作为固定支承体，爬架与模板之间利用提升动力，互为支承、互相提升交替上升，完成模板爬升、就位和索塔混凝土浇筑工作。

(5)劲性骨架、钢筋节段长度的确定

主筋全部采用剥肋滚压直螺纹接长，钢筋进料定尺长度为9m。劲性骨架采用矩形桁架结构，后场分榀、分节段加工，现场安装连成整体的施工方式。施工中注重劲性骨架、钢筋、模板、对拉螺栓、锚索管之间的优化协调和整体性。

(6)锚索管的安装方案

锚索管采用分段接高的办法解决无法安装的施工难题，施工中根据锚索管设计长度整根加工后，按外露一施工段的1m确定锚索管节段长度，切割分段。为保证锚索管对接同心，采用定位环进行定位对接。定位环首先在加工场焊接在节段外露端，接长段安装时直接插入定位环，校正后焊接。

2.2塔墩区段施工顺序

(1)塔墩C段施工顺序

(2)塔墩B段(塔、墩、梁固结段)施工顺序

(3)塔墩A段施工顺序

索塔施工主要设施布置针对垂直运输、索塔上下施工通道及脚手支架三大部分，其它钢筋施工设备、混凝土设备及动力系统无特殊要求按常规配置，爬模和模板系统另行编制。

索塔施工所有支架、模板、劲性骨架、钢筋、斜拉索的安装，及其它材料、设备机具的垂直运输均通过塔吊完成。

索塔水平投影纵向长度达到77.3m,要求塔吊吊臂前端起吊能力不小于6.0t以上，以满足爬模爬架的拆除吊重，则需要配置起重力矩300t.m以上大吨位塔吊。塔吊安装吊臂长度50.0m，安装高度135.0m。考虑塔吊附着的施工难度，优选TC7050塔吊,最大吊臂端50m时吊重7.0t，最大优势是自由高度可达到80m，整个安装高度仅需附着一道，塔吊安装位置如图所示。

具体布置待租赁塔吊规格确定后，根据其自由高度、附着间距，以及兼顾附着杆长度的平衡综合考虑进行布置。

施工上下通道采取施工电梯和爬梯组合解决，在塔上约66.0m高度设置一个转换平台，此高度配置一台CD100/100双笼施工电梯上下，然后再通过爬梯到达相应工作位置。施工电梯在折弯部分的附着采用平台支撑结构来满足。

C、B二大区段采用脚手支架法节段翻模施工工艺,采用φ48mm×3.5mm碗扣式脚手管搭设双排脚手架，支架按塔轮廓搭设，四面脚手架彼此相连，形成工作平台，在塔吊的配合下，绑扎钢筋、安装模板、浇筑混凝土。脚手架随索塔的升高而不断接高，倾斜侧逐段顺斜面扩展支架，控制支架与索塔间距。

支架接高的同时，同步进行下部支架与索塔的附着，确保支架侧向稳定性。支架搭设结构纵距为1.2m，步距为1.8m，排距为1.2m，内排架距离塔体0.70m以满足翻模施工需要。

4主要工序项目施工方法

4.1索塔施工测量放样

(1)施工测量的主要任务

索塔的施工放样仪器主要采用全站仪，方法用三维坐标法，主要内容任务：

1)根据需要，检测、补充大桥基本控制网点；

2)劲性骨架安装、锚索管的安装、索塔钢筋定位绑扎、模板的立模放样、模板检查验收等索塔施工测量及放样工作；

3)主塔基础沉降观测；

4)索塔日照周日扭曲变形规律监测；

式中，HA——已知高程控制点A的高程；

微分上式并转化为中误差：

a、全站仪测距精度ms=ma+mb·ppm=2+2×S/1000(S<500m)<±3mm；

b、“一测回”方向中误差为
，那么角度测设中误差
，
；

c、已知控制点A高程中误差mHA=±2mm；量测仪器高误差mHI及反光镜置高误差mHT均为±1mm；

因而利用三角高程法测量是完全能满足高程测量±10mm的测设精度的。

xP=xA+Scosθcosα（S为斜距，θ为竖角，α为极角）

yP=yA+Scosθsinα（xP、yP为待放样点P的x、y坐标）

则待放样点P的点位中误差mP为

上式中，m对——对中杆对中误差；

m仪——仪器对中误差；

mS——纵向测距误差；

mθ——角度测设中误差；

mA——设站已知控制点A中误差。

根据经验，取m对=±2mm，m仪=±1mm，mS=±3mm，mθ=±2.8”，mA=±2mm，θ=30。。则：

因而，利用极坐标法进行施工测量放样是完全能满足轴线偏差±10mm的测设精度的。

1)索塔中心点测设及控制

承台竣工后，进行索塔施工，设置于承台上的塔中心点，采用全站仪测设置仪点至控制点(平面控制点至少三个)的距离，再施测置仪点与两控制点的夹角，然后采用正弦定理解算三角形内角，最后按角度、距离前方交会计算置仪点的坐标。

索塔高程基准传递方法以水准仪钢尺量距法为主，以全站仪悬高测量法和EDM三角高程对向观测作为校核。

3）索塔施工测量首先进行劲性骨架边框架线放样，最后进行索塔截面轴线点、边界点放样及索塔模板检查定位与预埋件安装定位，各种定位及放样以全站仪三维标法为主(索塔模板定位及竣工测量时，采取全站仪三维坐标法正倒镜观测)，以其他测量方法作校核。

对大桥建设测量控制网进行联测，确认各控制号及其数据。增设施工放样控制网，加密足够的控制点，便于塔身施工时模板放样检查。在测量不通视的情况下，能灵活的变换测点，确保索塔施工模板各控制点均能直接测量。

测量控制网复测成果及补充放样控制网建网的成果均上报监理，复测检核认可后方能使用。

索塔在全施工过程中，对其进行沉降观测量，具体做法是在承台顶面埋设4个沉降观测点，与永久测量水准点组成索塔沉降观测网。定期进行精密水准测量。观测最后稳定的高程值作为索塔施工测量的高程起算点。

索塔在施工索塔施工中前后分三次进行测量控制网与索塔轴线点联测，以求整个桥轴线位置准确。

高塔施工，测量时要选择气候条件较为稳定，索塔受日照变化较小的时间段进行。为此，要对塔身受日照影响发生扭转进行观测量统计，确定索塔受日照影响较小的时间段进行测量。

4.2塔墩C、B段模板

塔墩C、B段采用翻模施工工艺，内、外模板标准高度由三块高2.22m模板组成,以最上节为基准模板，附于已浇混凝土的节段上作基模，每次翻转二块,以利于上下节段混凝土的衔接。每次浇筑混凝土应低于模板顶面5～10cm，用来防止混凝土浆液溢出，而污染已浇混凝土索塔的外表面。

索塔顺桥向由塔墩C段背侧面(阴面)向正侧面(阳面)大幅度倾斜，至塔梁固结下缘以大圆弧廻转，形成倾斜55°的塔墩B段。横桥向塔墩C段由塔根至梁底对称收坡，塔墩B段自梁面3.5m等宽至塔墩A段突变为4.5m。根据塔柱迂回变化差异大的结构特点，索塔顺桥向采用P1、P2系列组合斜模板的方法，随施工段流水面不同组合，横桥向采用P3系列收坡模板，整体制作，翻转一次切割175mm，减少多块条状收分模板的垂直拼缝，从而可提高索塔混凝土的外观质量，模板配置如图表所示。

内、外模板基本结构由连接框架、面板、竖肋、横向回檩等基本构件组成GB 51378-2019标准下载，连接框采用L80×80×8角钢，面板δ5钢板，竖肋[8，横向回檩2[14b槽钢。

模板的竖向稳定靠连接螺栓与基模相连，侧向稳定一是靠内外模对拉螺杆及外侧模抱箍螺杆紧固；二是将内模板用斜支撑管撑在下面的原有模板上，将上部模板施工荷载传到下一段已浇筑好的混凝土上，防止模板倾移。

1)加工平台应确保平整稳固，定位压紧后的模板，应待大量施焊工作完成冷却后，才能卸下；

2)焊接时应尽可能对称施焊，以避免集中受热引起不均匀变形；

3)面板拼缝应平整、严密，防止折角，相邻板间高差，应认真磨平抛光；

4)螺栓连接孔位、孔距应保证精度多塔作业防碰撞安全专项施工方案专家论证后，满足模板装配的互换性。