混合梁斜拉桥H形索塔施工关键技术研究

摘 要：为解决混合梁斜拉桥H形索塔施工问题，结合某混合梁斜拉桥工程实际情况，对其H形索塔的施工难点、施工方案和施工关键技术进行深入分析，提出包含临时对撑、下横梁浇筑、上横梁浇筑、锚固区施工与线形控制等主要施工环节中需要注意的要点，以保证混合梁斜拉桥H形索塔施工质量。

关键词：混合梁斜拉桥;H形索塔;施工技术;

作者简介：高东坡（1981—），男，工程师，研究方向为桥梁施工技术。;

斜拉桥凭借其独特的构造与良好的外观在当前的桥梁工程建设中得到了越来越广泛的应用。在混合梁斜拉桥中，大多采用H形索塔，索塔施工质量决定了后续施工能否顺利进行和桥梁施工质量，因此有必要根据桥梁实际情况与相关要求，深入探讨其H形索塔的施工关键技术，并在实际施工中加以严格执行和控制。

某混合梁斜拉桥总长约1 118.8m，索塔为H形索塔，单箱单室截面。上塔柱为竖直塔柱，采用分离式，中、下塔柱为倾斜塔柱，同样采用分离式。该桥所在地区气候温暖，但多雨，年均气温在22℃左右。现以该桥为研究对象，对其H形索塔的施工关键技术进行如下分析。

该桥的H形索塔，其施工存在以下难点：

(1）受日照、温差和风荷载综合影响，施工测量控制有很大难度。在索塔施工中，需采用不同测量方法，并做好施工监控，以此保证索塔施工达到要求的精度[1]。

(2）该桥梁的索塔索导管和钢锚梁属于分离结构，由于钢锚梁的安装无法同步，且混凝土浇筑过程中可能导致预埋件发生偏位，所以钢锚梁的定位精度较难控制。另外，索导管的顶底部坐标定位对精度有很高要求，精度控制困难，其安装质量会对斜拉索挂设造成直接影响，在索塔施工中是一个重难点。

(3）索塔的上横梁总长约为13.4m，与钢栈桥面之间的距离为134m左右；而下横梁的跨度总长可以达到22.6m，宽10m，上横梁和下横梁之间的距离为110.5m。此外，上横梁的高度偏大，施工困难，且存在一定安全风险，需借助牛腿支架才能完成施工。而下横梁的方量很大，施工中需高度重视温度控制[2]。

(4）索塔的高度可以达到208m，无论是塔柱施工还是钢锚梁安装，都要克服很多不利因素，如风荷载、汛期和紧迫的工期等，施工中不得不使用很多特殊设备，且预埋件的数量也很多，对质量有很高的要求，施工组织安排有极大的困难。

考虑到该桥的工期较为紧张，为有效加快塔柱实际施工进度，上横梁与下横梁的施工可参考异步方案，即下横梁的施工借助落地式支架完成，而上横梁的施工借助牛腿式托架完成，均分成两次浇筑。考虑到该桥梁的索塔属于倾斜变坡式，故为避免索塔产生拉应力，并使塔柱在施工中始终保持稳定，需在中、上塔柱分别安装临时对撑。索塔的截面是单箱单室，锚固区中需在横纵两个方向布设高强精轧螺纹钢，按井字形实施，索塔施工时，需要对索塔的线形予以深入分析和严格控制，使索塔的线形达到设计要求[3]。

索塔采用倾斜变坡式。为避免索塔产生拉应力，使塔柱在整个施工中都能保持稳定，需在中上塔柱设置临时对撑，其中，中塔柱需设置四道，而上塔柱仅设置一道即可，所有临时对撑均由无缝钢管支撑，将对撑安装好以后，用千斤顶顶进，再垫设楔形块。设置临时对撑，能起到以下两方面作用：其一，避免塔柱施工时其中一侧产生拉应力使混凝土产生裂缝；其二，使塔柱施工有良好的线形。

按照施工方案，下横梁的施工需借助支架法完成，同时和塔柱之间异步施工，将整个横梁分成两层进行浇筑，其中，第一层5.7m，第二层3.7m。在第一层浇筑完成的混凝土实际强度达到要求后，为提高下横梁整体承载力，避免下横梁由于弯曲使下缘混凝土产生裂缝，对底板上的四束预应力束进行对称张拉，将张拉应力控制为700MPa，完成对称张拉后再开始横梁的第二次施工[4]。

为加快进度，缩短工期，在下塔柱施工结束以后，使爬架转换至中塔柱进行施工；在对中塔柱进行施工的过程中，可同步对下横梁的支架予以安装。中塔柱上的3个节段施工结束后，开始浇筑下横梁。下横梁施工时，中塔肢保持正常爬升。

下横梁支架以钢管为立柱，并在立柱的顶部布设垫梁，以便于之后的卸载与拆除；以工字钢为承重梁，在承重梁采用定型桁架片形成分配梁，并在分配梁上布置方木与竹胶板，以此形成完整的底模系统。

上横梁的浇筑施工需要预埋牛腿，同时安放托架，和塔柱的施工保持异步。上横梁也分两层进行浇筑，两层的高度相同，均为4.1m。在第一层浇筑完成，且混凝土的实际强度达到要求后，对腹板处的四束预应力束进行对称张拉，同时对称张拉底板上的两束预应力束，将张拉控制应力确定为300MPa。完成张拉以后，方可开始第二次施工[5]。

在中塔柱施工结束以后，将爬架转换至上塔柱，对上塔柱进行施工。将中塔柱的前3个节段均施工完毕以后，开始对上横梁进行分层浇筑。将上横梁浇筑完毕后，使上塔肢开始正常爬升。

对于上横梁支架，应先在塔柱进行牛腿的预埋，然后将托架放好，并进行排架自制，处于腹板下部的自制排架，以45cm的间隔距离均匀布置，而处于底板下部的自制排架，需要以90cm的间隔距离均匀布置，并以工字钢为分配梁，以60cm的间隔距离均匀布置。将托架和自制排架均放置好后，需使用U形卡对其两者进行固定。

在上塔柱施工过程中需做好钢锚梁施工，考虑到塔柱的内侧不具备开展液压爬模施工的条件，而且钢锚梁会对内侧模板正常安装造成一定影响，故对于外侧模板，需借助液压自爬模来施工，而内模通过对牛腿支架的搭设与钢管支架完成施工，脚手架为钢管脚手架，其步距严格按照60cm控制。

每个索塔都有23榀钢锚梁，所有钢锚梁均支撑于钢牛腿，钢牛腿依靠匹配连接件进行接高，第一榀钢锚梁由支架准确定位和调整，在第一榀钢锚梁放置到指定位置前，需在上塔柱中进行支架的安装，再对钢锚梁予以吊装，使其处在支架上。借助三向千斤顶适当调整钢锚梁与钢牛腿具体位置，确保钢锚梁的中心线和塔肢的中心线完全重合，同时满足水平度、高度与垂直度等在内的各项要求。

将第一榀钢锚梁设置到位后，对剩下的钢锚梁予以分别接高。在钢锚梁实际接高过程中，需在准备安装钢锚梁的牛腿和已将钢锚梁安装到位的牛腿之间设置冲钉，以此准确定位，再进行必要的初调与精调，使误差处在允许范围内。在具体的实施过程当中，应对各个节段钢锚梁所在位置和实际高程等进行严格控制，以免误差的产生和累积。

在索塔施工中，因受光照因素的影响，阴面和阳面会产生很大温差，导致不均匀膨胀与不均匀收缩现象发生；因受风荷载影响，产生风涡流效应，导致出现一定程度的柔性摆动；伴随施工高度不断增加，塔柱的实际高程与平面均不能保持稳定，导致塔柱与设计要求的位置发生偏离。基于此，施工中需借助监测棱镜法对以上因素导致的塔柱位置变化予以修正。

(1）中塔柱施工正式开始后，在施工完成的塔柱按照20m的间隔距离设置监测棱镜，借助全站仪连续观测塔柱上的棱镜，同时做好环境信息记录，在收集监测数据的基础上，对其进行分析，并通过计算确定塔柱中间具体位置，根据塔柱实际位置和中间位置之间的偏差，修正放样位置。

(2）在实际安装定位过程中，应先对追踪棱镜所在位置的坐标进行测量，然后与中性位置对应的追踪棱镜所在坐标对比，确定坐标修正值，按照该修正值修正实时测量结果，以保证平面位置的实际放样精度。

(3）伴随索塔施工不断进行，测站和施工面之间的高差将持续变大，对此应改正投影高程面边长。

(4）索塔每时每刻均处在摆动状态，这种摆动具有周期性的特点，特别是在气温急剧变化与风力急剧增加的情况下，索塔将产生很大的变化，导致放样难度大幅增加。对此，可在上横梁的第三节段选择两个固定点，以反映索塔实际变形情况；这两个点也会伴随索塔的摆动发生摆动，将其作为基准进行测量放样，除了能保证放样点和这两个固定点之间的相对位置，还能反映出索塔变形时放样点处于平衡状态下对应的准确位置。

综上所述，目前该桥梁的合龙施工已经顺利完成，且经实测确认索塔的线形与质量可以达到设计与相关技术规范的要求，说明以上施工技术合理可行，可为类似桥梁工程建设提供参考借鉴。

[1] 周阳，蒲黔辉，施洲，等.混合梁斜拉桥钢-混结合段剪力连接件群力学性能研究[J].铁道学报，2017(10):134-141.

[2] 蒲黔辉，周阳，施洲.铁路混合梁斜拉桥钢-混结合段受力及参数分析[J].桥梁建设，2016(1):12-17.

[3] 于玲，陈德昊，包龙生，等.混合梁斜拉桥成桥索力优化理论及工程应用[J].辽宁工程技术大学学报（自然科学版），2016(2):176-181.

[4] 周阳，蒲黔辉，施洲，等.铁路混合梁斜拉桥钢-混结合段传力及疲劳性能试验研究[J].土木工程学报，2015(11):77-83.

[5] 刘振标，施洲，罗世东，等.铁路混合梁斜拉桥索梁钢锚箱受力分析与试验研究[J].桥梁建设，2015(2):12-18.

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