CN103741601A - 一种塔、梁以及索同步成桥工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种塔、梁以及索同步成桥工艺，其工艺中主塔爬模施工、钢箱梁悬臂拼装、边跨砼箱梁现浇支架施工以及斜拉索挂索张拉施工之间交叉同步进行。采用塔梁索同步成桥的施工工艺，实现了全桥施工的安全可靠。

Description

一种塔、梁以及索同步成桥工艺

技术领域

本发明涉及建筑施工工艺，具体涉及一种桥梁施工工艺。

背景技术

斜拉桥又称斜张桥，是将主梁用许多拉索直接拉在桥塔上的一种桥梁，是由承压的塔、受拉的索和承弯的梁体组合起来的一种结构体系。其可看作是拉索代替支墩的多跨弹性支承连续梁。其可使梁体内弯矩减小，降低建筑高度，减轻了结构重量，节省了材料。斜拉桥由索塔、主梁、斜拉索组成。

斜拉桥作为一种拉索体系，比梁式桥的跨越能力更大，是大跨度桥梁的最主要桥型。斜拉桥是由许多直接连接到塔上的钢缆吊起桥面，斜拉桥由索塔、主梁、斜拉索组成。索塔型式有A型、倒Y型、H型、独柱，材料有钢和混凝土的。斜拉索布置有单索面、平行双索面、斜索面等。

斜独塔单索面混合梁斜拉桥作为斜拉桥的一种，其具有以下结构特点：

1、桥梁总体布置

孔跨布置为（60+65+220）m，桥长345m。边跨设一个辅助墩。斜拉索按单索面布置，每个索面布置两根斜拉索。其中边跨布置8对索，主跨布置15对索；边、主跨索距均为12.0m。

2、索塔构造

主塔布置在中央分隔带，采用钢筋混凝土结构，箱形截面，纵向倾斜角度75°。塔高约98m（距桥面以上），塔顶高程为+123.377m。

3、结构体系

主桥结构体系为塔、梁、墩固结体系，边墩及辅助墩约束横向线位移、释放纵向线位移。施工方便，完成后不必进行体系转换，也不过多增加温度应力。

针对这种具有独特结构的斜独塔单索面混合梁斜拉桥，采用何种成桥工艺成为本领域亟需解决的问题。针对斜拉桥常用的施工工艺一般包括先塔后梁成桥工艺、先梁后塔成桥工艺，这种采用这两种成桥工艺来施工斜独塔单索面混合梁斜拉桥都具有很多的问题：

1、先塔后梁施工

出于安全方面的考虑，直塔斜拉桥一般是按先塔后梁的顺序施工。但对于倾斜塔柱的施工，应对塔柱的悬臂施工高度进行控制，并应在多种不同工况条件下对塔柱进行验算，控制塔柱根部混凝土的拉应力以不超过1MPa为宜，同时避免塔柱悬臂端产生不可恢复的位移。

针对斜独塔单索面斜拉桥，当裸塔施工至一定高度后（本桥为+65.677），须根据施工现场的情况设置主动斜撑或临时锚固拉杆，对主塔采取加固措施。由于本桥索塔高度123m，临时的加固措施须耗费大量的型钢材料，且须大吨位的起重设备配合安装，不仅成本投入巨大，而且存在较高的高空吊装焊接作业的安全隐患。为此，传统的先塔后梁成桥工艺不适合本桥施工。

2、先梁后塔施工

参照一些无背索斜拉桥的施工方法，结合本桥斜独塔的特点，也可以采用先梁后塔施工。例如，长沙的洪山大桥，以及江西的贵溪大桥，这两座无背索斜拉桥主跨的跨度分别为206m、209m，跨度与本桥接近。不同的是，无背索斜拉桥仅有单侧斜拉索，索塔受力表现为倾斜的悬臂梁，通过单侧拉索将自身的自重力矩来平衡主梁重量产生的力矩。

由于本桥为陆上施工，满足先梁后塔的施工条件，主、边跨箱梁均可以在落地支架上完成施工，因此本施工方法可行。但是该施工方法增加了临时技术措施的一次性投入，主跨落地支架的搭设大约需要800t型钢材料，加上安装拆除费用、机械费用等，大大增加了施工成本的投入，于经济上考虑是很不合理的。同时，先梁后塔工艺延长了施工工期，会导致工程全线施工的总体工期滞后，影响社会效益。因此，此施工方法也存在较多的不足。

发明内容

本发明针对现有成桥工艺无法很好的完成斜独塔单索面混合梁斜拉桥的施工，而提供一种全新的成桥工艺。该成桥工艺为全新施工工艺，能够有效的实现对斜独塔单索面混合梁斜拉桥的施工。

为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种塔、梁以及索同步成桥工艺，所述成桥工艺中主塔爬模施工、钢箱梁悬臂拼装、边跨砼箱梁现浇支架施工以及斜拉索挂索张拉施工之间交叉同步进行。

一种塔、梁以及索同步成桥工艺，其特征在于，所述成桥工艺中主塔爬模施工、钢箱梁悬臂拼装、边跨砼箱梁现浇支架施工以及斜拉索挂索张拉施工之间交叉同步进行。

在本发明的优选实例中，所述成桥工艺的流程如下：

（1）主塔爬模节段施工。包含劲性骨架焊接、索导管定位、钢筋绑扎及预埋件，爬模架体爬升，塔吊及电梯设备的同步跟进；

（2）主跨钢箱梁吊装拼接，环缝焊接，U肋板焊接，钢锚箱索导管定位；

（3）斜拉索进行挂索及张拉准备，主塔内部搭设临时挂索张拉平台、挂索牵引钢丝绳的布置、斜拉索挂设、张拉千斤顶的安装及调试；

（4）混凝土箱梁0#块及钢混结合段、1#块、2#块支架现浇施工，体内预应力张拉压浆完成；

（5）完成以上施工工序后，进行本节段斜拉索的对称同步张拉，最后浇筑该节段主塔混凝土。

进一步的，所述步骤（4）在施工进度安排中须较早提前完成，给边跨挂索张拉提供条件。

进一步的，所述步骤（1）至（3）为分节段施工同步进行。

进一步的，所述步骤（3）与主塔爬模施工交叉同步，进行上下层作业，须编制高空交叉作业专项施工技术方案，建立完善操作层上方的安全防护及操作层的临时安全作业平台，保证上下层不同作业班组交叉施工时的人身安全。

采用本发明提供的工艺来完成斜独塔单索面混合梁斜拉桥的施工，具有以下优点：

1、塔梁索同步成桥工艺的实施，在质量控制方面取得了满意的成果。

根据《公路斜拉桥设计规范》、《公路桥涵施工技术规范》及《公路工程质量检验评定标准》，成桥后各项控制指标均满足设计及规范的要求：

（1）梁节段重量误差，均不大于2%。

（2）梁的高程误差，混凝土梁不大于L/5000，钢梁不大于L/10000。相邻节段相对高程误差小于节段长度的±3%。

（3）索塔的倾斜度小于规范要求的H/3000，且未超过30mm。

（4）索力测定值误差均小于设计要求的5%。

（5）成桥后恒载应力，满足规范规定。

2、有效降低了施工成本，提高了施工的进度。

3、通过循环施工，展开QC活动来不断改进施工方法及工艺，进而逐步改善施工作业环境，确保施工安全。

4、采用塔梁索同步成桥的施工工艺，实现了全桥施工的安全可靠。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。

图1为本发明实例实施的整体流程图；

图2为本实例中同步施工第一阶段后的桥梁示意图；

图3为本实例中同步施工第二阶段后的桥梁示意图；

图4为本实例中同步施工第三阶段后的桥梁示意图；

图5为本实例中同步施工第四阶段后的桥梁示意图；

图6为本实例中同步施工第五阶段后的桥梁示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

针对斜独塔单索面混合梁斜拉桥的特殊结构，本发明提供一种塔、梁以及索同步成桥工艺，该工艺中主塔爬模施工、钢箱梁悬臂拼装、边跨砼箱梁现浇支架施工以及斜拉索挂索张拉施工之间交叉同步进行。

斜独塔单索面混合梁斜拉桥，主跨钢箱梁结构采用悬臂拼装技术施工，索塔的高度较高且倾斜角度大，在施工过程中无法独立自稳，索塔施工与主梁悬拼同步进行，通过受力平衡实现索塔在施工过程中的稳定。

该工艺主要是利用桥梁自身结构，各构件的重力及其利用斜拉索在结构中的传递，在尚未成桥时使桥梁结构始终处于动态的力学平衡状态。以保证施工过程中的结构内力及变形在容许范围之内。具体的同步交叉施工流程：

（1）主塔爬模节段施工。包含劲性骨架焊接、索导管定位、钢筋绑扎及预埋件，爬模架体爬升，塔吊及电梯设备的同步跟进。

（2）主跨钢箱梁吊装拼接，环缝焊接，U肋板焊接，钢锚箱索导管定位。

（3）斜拉索进行挂索及张拉准备。主塔内部搭设临时挂索张拉平台、挂索牵引钢丝绳的布置、斜拉索挂设、张拉千斤顶的安装及调试。

（4）混凝土箱梁0#块及钢混结合段、1#块、2#块支架现浇施工，体内预应力张拉压浆完成。

（5）完成以上施工工序后，进行本节段斜拉索的对称同步张拉，最后浇筑该节段主塔混凝土。

其中第（4）项在施工进度安排中须较早提前完成，给边跨挂索张拉提供条件；

第（1）、（2）、（3）项工序为分节段施工同步进行，平均工期约12d；

第（3）项的斜拉索挂设及张拉准备工作，与主塔爬模施工交叉同步，进行上下层作业，须编制高空交叉作业专项施工技术方案，建立完善操作层上方的安全防护及操作层的临时安全作业平台，保证上下层不同作业班组交叉施工时的人身安全。

基于上述原理方案，本发明通过如下一具体实例来进一步说明本方案：

本实例涉及某滨海大道，其全长3.66km，属于市政一级主干道。在该滨海大道上需设计横跨一座标志性桥梁，其全长1430m，主桥345m，北引桥482.5m，南引桥602.5m。主桥桥型为斜独塔单索面混合梁斜拉桥，孔跨布置为60m+65m＋220m。主塔布置在中央分隔带，采用钢筋混凝土结构，箱形截面。塔顶高程+123.377m，主塔纵向倾斜角为75°。其外形轮廓尺寸由塔底12m(纵向)×5m（横向），渐变至塔顶5m×3.4m。上塔柱采用爬模法浇筑施工，共分为23个节段，节段划分高度为1×5.415m+19×4.2m+1×3.5m+2×4m。塔柱砼标号C55。

该桥梁中的主桥桥型为斜独塔单索面混合梁斜拉桥，其中主塔采用箱形构造，桥面以上塔高约98m，纵向倾斜角度为75°。由于是斜独塔，本实例设计采用主塔、钢箱梁、边跨混凝土箱梁同步进行施工的工艺。同时，塔吊、电梯等配套设备都根据主塔的结构形式进行选型、布置、安装，且主塔采用爬模施工。

针对桥梁的实际情况，本实例在桥梁施工过程中采用主塔爬模施工、钢箱梁悬臂拼装、边跨砼箱梁现浇支架施工以及斜拉索挂索张拉施工之间交叉同步进行的施工工艺。

同时，为了保证施工的质量，整个过程采用高精度的测量控制，具体如下：

1、实现同步施工的监控方法

斜拉桥属高次超静定结构，设计与施工高度藕合，所采用的施工方法和安装顺序与成桥后的主梁线型和结构恒载内力有着密切的联系。在施工阶段随着斜拉桥结构体系和荷载状态的不断变化，结构内力和变形也随之不断发生变化，因此必须对斜拉桥的每一施工阶段进行详尽的分析和验算，求得斜拉桥每根斜拉索的张拉力、主梁标高、塔柱位移以及结构内力等施工控制参数的理论计算值，对施工的顺序做出明确的规定，并在施工中加以有效的控制和施工管理。只有这样，才能确保斜拉桥在施工过程中结构的受力状态和变形始终在设计所要求的合理范围内，成桥后主梁的几何线型符合设计期望，结构本身又处于最优的受力状态。

2、塔梁索同步施工控制原则

（1）几何（变形）监控

无论采用什么施工方法，斜拉桥在施工过程中总要产生变形（挠曲），并且结构的变形将受到诸多因素的影响，极易使桥梁结构在施工过程中的实际位置（立面标高、平面位置）状态偏离预期状态，使其成桥线形与设计要求不符，所以必须对其实施变形监控，使其结构在施工中的实际位置与预期状态之间的误差在容许范围和成桥线形状态符合设计要求。

（2）应力监控

应力监控包括结构在自重和施工荷载下的应力、结构的预加应力、拉索张力以及温度应力等。斜拉桥结构在施工过程中以及在成桥状态的受力情况是否与设计相符合是施工监控要明确的问题。通常通过结构应力监控来了解实际应力状态，若发现实际应力状态和理论应力状态的差别超限就要进行原因查找和调整，使之在允许范围内变化。

（3）斜拉索索力测试与控制

斜拉桥的施工是一个体系不断变化的过程，在这个过程中，结构的索力和变形都在不断地变化。为了实现设计给出的理想的成桥状态，需要设计一套合理的施工过程索力张拉和调整方案，以满足桥梁在成桥状态和运营阶段的受力要求并实现设计所预测的结构长期变形的特性。有些桥梁就是因为出现这方面的控制偏差而要求在通车后短时间内再次进行索力调整。在这个索力张拉调整方案中，比实现成桥状态更为重要的是施工过程中结构的安全，一味追求施工过程中索力的一次张拉到位，尽管能够实现设计要求的理想成桥状态，但施工过程中结构的安全储备过小，一旦出现一定的施工误差或施工质量缺陷，结构将处于极其危险的状态，甚至导致灾难性的事故。因此，确定合理的斜拉索施工过程中的索力张拉值是保证斜拉桥施工过程安全和实现理想成桥状态的关键。

在上述设计要求的基础上，本实例中桥梁的整体施工可采用如下施工流程（参见图1）：

1、进行主塔节段混凝土浇筑；

混凝土输送采用活塞式混凝土输送泵（地泵）进行高塔混凝土输送。地泵输送长距离混凝土常会出现堵管及爆管现象。由于本塔较高，若出现堵管，将极大影响高塔混凝土施工的质量。因此，施工中采用以下措施预防堵管及爆管的发生：

（1）本工程采用全新的地泵输送管及接头管卡，防止老化而导致壁厚变薄的管道用于本桥施工；

（2）合理布置管路，采用从箱梁底预留孔道，方便输送管直接穿过箱梁顶底板，减少弯管的数量，减小管道摩阻；

（3）采用高低压泵送自动转换功能的新型泵车，当低压泵送状态下堵管时，自动转入高压产生瞬时强大推力，防止堵管的进一步发展；

（4）严格控制混凝土的坍落度及骨料粒径，保证混凝土的和易性良好。

2、完成主塔节段混凝土浇筑后进行劲性骨架施工；

为加快施工进度，本塔劲性骨架设计成小断面桁架、平联、斜撑组成的空间框架结构，其中小断面桁架可以采用在预制场分榀预制，再运送至现场吊装焊接，以提高现场施工的工效。

3、进行斜拉索锚固区索导管安装定位，包括主塔检修通道安装和预应力管道制孔；

本桥索导管定位有别于常规上、下管口全站仪三维坐标测设定位方法。本桥主塔索导管定位采用较轻的模具来辅助对索导管进行快速测量定位，索导管吊装就位后，只需要检测索导管上口锚垫板中心位置三维坐标即可。具体定位方法：

（1）在全站仪的配合下，按照索导管的倾斜度，焊接一高一矮的两条水平横撑。

（2）在水平横撑上利用全站仪测量，定位重量较轻的索导管定位模具，使模具的中心与索导管的中心轴线吻合。

（3）焊接定位模具，使其牢固与劲性骨架连接。

（4）吊装索导管放置在模具里面，这时索导管可以顺着模具在中心轴线上下移动来调整三维坐标。

（5）最后将测量盖板扣在索导管顶口，固定观测棱镜，只要调整上口的标高达到设计要求即可完成索导管的安装定位。

（6）加固索导管与劲性骨架牢固连接，回收定位模具，以重复使用。

4、钢筋绑扎及预埋件；

上塔柱钢筋有三种型号，即Φ32、Φ16、Φ12，钢筋总重量为404.2t。其中Φ32钢筋为主筋，Φ16钢筋为水平筋，Φ12钢筋为拉钩钢筋。利用劲性骨架作为受力结构，结合钢筋设计图的尺寸，焊接主筋的定位框，主筋安装采用镦粗直螺纹接头机械连接方式，其余钢筋采用常规绑扎方式。

主塔预埋件，特别是外墙预埋件的预留，采用的是预埋锥台螺母，拆模后用高强螺栓将钢板与锥台螺母连接拧紧，形成可焊接钢板。这种方法不但预埋方便，且可以回收锥台螺母、钢板及螺栓，还方便后期对外墙的修补。

5、爬架爬升；

本实例中的爬架爬升步骤：后移模板，并固定好上架体→安装支座附墙装置→提升导轨，导轨顶在支座装置上受力→提升模板及支架→合模板浇筑砼。

6、塔吊、电梯顶升；

塔吊位于爬模上方，电梯与爬模吊平台连接，位于爬模下方。

因此，塔吊、电梯顶升的原则是，在爬模爬升之前，塔吊的自由高度须有足够保证，高度不足时，须提前顶升，确保爬模爬升不至于影响到塔吊的吊装。电梯是随着爬模的爬升，随后便同步顶升，每次顶升高度与爬模一致。

7、砼强度达90%，环向预应力张拉、压浆、封锚；

7.1概况

塔柱索锚区采用混凝土锚块构造，塔壁四周布置环向预应力。环向预应力分为U型束和直线束两类，钢束沿塔柱中心线径向布置，U型束均采用两端张拉，直线束均为一端张拉。

7.2波纹管制孔

由于环向预应力的坐标每节段在不同位置，因此无法在模板的固定位置开孔，诸多条件限制，因此采取后穿束方法，为了确保波纹管制孔在混凝土浇筑后必须保证畅通，施工中采用在波纹管内部塞满

的塑料内撑管，防止浇筑过程中孔道受挤压而变形。同时，在浇筑过程中要及时往波纹管内通高压水，直到全部流出清水为止，保证孔道不堵管。

后穿束方法中，若波纹管没有加固牢，砼施工时会使波纹管产生移位，因此环向波纹管的定位精度与固定是施工中控制的重要环节。主塔施工中，波纹管采用角钢∠36作为定位框，每隔50cm用Φ10U形钢筋焊接固定在角钢上，曲线处用防崩钢筋加固，确保塑料波纹管的稳定性。

7.3环向预应力张拉施工控制要点

（1）管道内横截面积的大小与穿束的难易程度和是否能正常压浆作业有关，过小则穿束与压浆均较困难，过大则会削弱结构的正常断面。通过1:1混凝土模型进行穿束试验得知，

的U形钢绞线在

波纹管中穿束难度极大，而改用

波纹管可较为顺利穿束。

（2）U形钢绞线在穿束时，应进行编束，可防止钢绞线在穿束、张拉时由于互相缠绕紊乱而导致受力不均匀现象。

（3）环向预应力张拉时采取对称同步张拉，张拉至各级荷载时应延长持荷时间，使钢束充分变形。

（4）为了最大限度地减少对张拉槽口处墙身

主筋的破坏，施工中缩小了张拉槽的尺寸，使其恰好能容下工作锚板即可，采用若干块工作锚板作为垫板，垫在限位板上，从而引至槽口外面进行张拉。

（5）U形钢绞线张拉采取预张拉措施，当预张拉达到控制张拉力的25%后，将钢绞线放松，然后重新张拉对克服钢绞线的不均匀受力是有力的。同时由于小半径环向预应力钢绞线存在受力不均匀性，因此，不宜采用超张拉。

7.4孔道压浆

预应力张拉完成后，采用YQ-D新型孔道压浆料进行压浆，该新型压浆料由高性能塑化剂、表面活性剂、多膨胀源微膨胀剂、水化热抑制剂、迁移型阻锈迹、纳米级矿物粉及水泥组成，直接加水，使用方便。经研究发现，新型孔道压浆料具有微膨胀、零收缩、大流动、不泌水不分层的优良性能，符合《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T F50—2011)的要求。

8、斜拉索对称同步张拉；

斜拉索张拉应遵循对称同步分级张拉的基本原则，同时在没有特殊规定时，以索力为主延伸值作为校核的张拉方式。

8.1张拉步骤为：

（1）斜拉索塔端挂设，进行千斤顶的安装；

（2）以张拉索力40%张拉荷载进行预张拉，张拉力达到40%后，暂停张拉，并量取记录张拉端实际伸长值；

（3）根据指令开始进行正式整体张拉并进入双控阶段，每次达到分级索力时，暂停张拉并量取记录张拉端实际伸长值；

（4）张拉过程采用双控，以张拉力为主，以伸长量进行校核。

8.2、张拉注意事项

（1）斜拉索张拉时应遵循对称均衡的原则，M及S索东、西两侧索力差值不得大于张拉力的5%；

（2）M索、S索斜拉索张拉时应同步张拉，M与S张拉索力不同，张拉时应以一定的比例进行同步张拉，最后同时到达100%行程；

（3）预张拉时，仅记录斜拉索张拉端伸长量，不进行校核，张拉过程双控以二级张拉即斜拉索拉力40%开始；

（4）斜拉索张拉过程中，施工单位必须同时对张拉梁段定位点标高、主塔进行位移监测，如果有异常变化，应立即停止施工作业，查找原因；

（5）斜拉索张拉时，需根据主梁实测高程、索力、主塔偏移量等因素，对当前索力进行适当调整，具体调整量，在张拉时由现场监控人员根据实测数据确定；

（6）斜拉索张拉时，梁底检查小车应停放于悬拼梁端环缝正下方，桥面吊车应停放在主梁0号段范围内，悬拼梁端附近不得有施工机械等临时荷载；

（7）斜拉索张拉时不能进行吊装等其他任何对张拉控制有影响的施工作业；

（8）张拉必须在晚上气温恒定且钢箱梁顶底板温差不大于2℃时进行；

9、在完成同步张拉后，进行模板加固、测量校核；

在完成斜拉索张拉后，按照施工方案用对拉螺杆将模板加固牢靠。用莱卡全站仪对模板进行三维坐标法校核四个方向模板的偏差，控制偏差小于规范要求的10mm，方可进行混凝土浇筑。

10、转入步骤1进入下一个循环施工。

基于上述施工流程，本实例中桥梁在具体施工时，主塔下塔墩分为6节段翻模施工，上塔柱分为23节段爬模施工，钢箱梁分为18节段悬臂拼装施工，均可采用流水线作业施工，通过循环流水作业，逐步改进施工方法，完善施工工艺，促进工程保质保量完成。

相应的施工步骤为：箱梁0#块为塔、梁、柱固结体系，主塔上塔柱T-01～T-09节段施工采用爬模施工工艺，当爬模施工进入到T-10节段时，全桥进入“塔、梁、索”同步成桥施工，主塔爬模施工与边跨支架现浇箱梁、主跨钢箱梁悬臂拼装、斜拉索挂索张拉同步进行，在整个施工过程中，按施工顺序进行循环作业。整个同步施工共分为五个大的阶段进行，每个大的阶段有包含若干小阶段。在施工中，各工序施工顺序严格按照阶段序号的先后顺序进行，同一小阶段按表中从左至右的顺序进行，见表1～表5.索塔封顶后，进行主梁合龙施工，合龙完成后，拆除龙门吊及其他起重设备。

第一阶段：裸塔完成施工至t-09节段，塔梁索同步施工初始阶段（参见表1）

表1

注：该阶段主塔根部最大压应力-1.4MPa，最小压应力-0.9MPa，未出现拉应力。

该阶段的具体步骤如下（参见图2）：

(1)完成0#块箱梁混凝土、钢混结合段混凝土浇筑，完成箱梁全部预应力张拉；

(2)完成边跨1#块箱梁混凝土浇筑，完成全部预应力张拉；

(3)完成钢箱梁G1、G2节段拼装（下设拼装平台支撑）；

(4)完成上塔柱T-01～T-09节段，爬模爬升到T-10节段；

(5)完成G3钢箱梁悬臂拼装（240t门机吊装），M1挂索张拉。

步骤5中G3钢箱梁采用门机拼装及焊接的过程中，M1斜拉索利用卷扬机及塔吊同步进行塔端的挂设工作。当G3钢箱梁完成环缝焊接及检测合格后，用桥面25t汽车吊配合，进行安装定位钢箱梁端索导管。紧接着进行M1斜拉索主梁端的挂设牵引工作，之后进行M1斜拉索的一次张拉。

砼箱梁及钢混结合段施工为常规支架现浇施工。

同时，主塔T-01～T-06施工时，由于电梯设备未达到安装高度的要求，采用钢套梯进行施工人员的上下作业。

第二阶段：塔梁索同步施工至t-13阶段，2#块完成底板首次浇筑（参见表2）

表2

注：2#块箱梁由于砼方量大，采用分层浇筑，本阶段完成底板首次浇筑，与1#块交接处，预留2m作为后浇段（后文详述预留的作用）。本阶段主塔根部最大混凝土压应力-4.3MPa，出现最大拉应力+0.2MPa（小于1MPa）。

该阶段的具体步骤如下（参见图3）

(1)完成上塔柱T-10节段，门机悬臂拼装G4段钢箱梁，斜拉索M2挂索张拉；

该步骤中，按照M1监控指令，斜拉索M1张拉完成后，进行主塔T-10节段的浇筑，在养护的同时，进行下一节段主塔T-11的劲性骨架安装及钢筋的绑扎工作；同时，门机继续悬拼G4梁段，精确定位后进行环缝焊接及索导管安装定位工作；在主塔T-11节段完成钢筋的验收工作后，进行爬模的爬升作业（塔吊自由高度确定满足要求），电梯同步顶升跟进；M2斜拉索开始塔端挂设、梁段挂设，以及张拉工作。

(2)完成上塔柱T-11节段，门机悬拼G5段钢箱梁，斜拉索M3、S1挂索张拉；

该步骤中，按照M2监控指令，斜拉索M2张拉完成后，进行主塔T-11节段的浇筑，在养护的同时，进行下一节段主塔T-12的劲性骨架安装及钢筋的绑扎工作；同时，门机继续悬拼G5梁段，精确定位后进行环缝焊接及索导管安装定位工作；在主塔T-12节段完成钢筋的验收工作后，进行爬模的爬升作业（塔吊自由高度确定满足要求），电梯同步顶升跟进；S1、M3斜拉索开始塔端挂设、梁段挂设，以及对称同步张拉工作。

(3)完成2#砼现浇段第一次砼浇筑（底板、横梁及腹板），与1#段交界处预留2m后浇段；

为了确保索导管定位的精确，防止混凝土浇筑过程导致索导管坐标偏移，影响后续斜拉索挂索施工，同时减小大方量混凝土一次性浇筑的组织难度，提高布料振捣的质量。经过论证，将砼箱梁分成两次浇筑。底板、横梁及腹板浇筑完成后，索导管在刚性的混凝土上与预埋的型钢进行焊接，牢固定位，能有效的保证管口坐标定位的精度。

1#块与2#块交界处，预留2m后浇段的作用：按照设计及监控方的指令要求，进行斜拉索张拉的砼箱梁必须在完成箱梁体内的预应力张拉及压浆工作后进行，否则巨大的张拉力会将混凝土拉裂。如果是不预留2m后浇段，那斜拉索张拉必须等到2#块箱梁混凝土全部浇筑完成且张拉后，方可进行。这样大大影响了施工进度，工期延后至少2个月。预留2m后浇段，就临时切断了1#块及2#块的刚性连接，2#块箱梁施工就不会影响到1#块斜拉索（S1～S4）的张拉工作。当2#块第二次顶板浇筑时，与后浇段一同浇筑，当混凝土强度达到90%后进行体内预应力的张拉及压浆，全部工序完成仅需15天时间，大大提高了施工进度，确保主桥塔梁索施工的连续性。

(4)完成上塔柱T-12节段，门机悬拼G6段钢箱梁，斜拉索M4、S2挂索张拉；

该步骤中，按照M3/S1监控指令，斜拉索M3、S1对称同步张拉完成后，进行主塔T-12节段的浇筑。在养护的同时，进行下一节段主塔T-13的劲性骨架安装及钢筋的绑扎工作；同时，门机继续悬拼G6梁段，精确定位后进行环缝焊接及索导管安装定位工作；在主塔T-13节段完成钢筋的验收工作后，进行爬模的爬升作业（塔吊自由高度确定满足要求），电梯同步顶升跟进；S2、M4斜拉索开始塔端挂设、梁段挂设，以及对称同步张拉工作。

(5)完成上塔柱T-13节段，门机悬拼G7段钢箱梁，斜拉索M5挂索张拉；

该步骤，按照M4/S2监控指令，斜拉索M4、S2张拉完成后，进行主塔T-13节段的浇筑。在养护的同时，进行下一节段主塔T-14的劲性骨架安装及钢筋的绑扎工作；同时，门机继续悬拼G7梁段，精确定位后进行环缝焊接及索导管安装定位工作；在主塔T-14节段完成钢筋的验收工作后，进行爬模的爬升作业（塔吊自由高度确定满足要求），电梯同步顶升跟进；M5斜拉索开始塔端挂设、梁段挂设，以及张拉工作。

(6)完成2#砼现浇段第二次砼浇筑（顶板、翼缘板），包括预留的2m后浇段一起浇筑，并且完成2#段的全部预应力张拉；

该步骤的具体缘由如步骤（3）。当塔梁索同步施工进行到M5挂索张拉后，主塔的施工须完成接下来的T-14的浇筑工作以及后续的T-15劲性骨架、钢筋、爬模爬升、电梯塔吊顶升工作，主跨钢箱梁须完成G8梁段的节段焊接工作，斜拉索须完成M6/S3的挂设工作。以上这些工作在塔梁索同步交叉施工中，约耗时12天。这些工作完成后，须等到2#块箱梁张拉压浆结束后，方可进行M6/S3的斜拉索对称张拉工作。

2#块二次浇筑（包含2m后浇段），在M5张拉后次日就开始进行，并且时时关注同条件养护试件的强度，当达到90%后，立刻进行2#块箱梁的体内预应力张拉及压浆工作。这部分工作耗时15天。

因此，设置了2m后浇段，工期延后仅3（15-12=3）天。

(7)完成上塔柱T-14节段，门机悬拼G8钢箱梁，斜拉索M6、S3挂索张拉；

该步骤中，按照M5监控指令，斜拉索M5张拉完成后，进行主塔T-14节段的浇筑。在养护的同时，进行下一节段主塔T-15的劲性骨架安装及钢筋的绑扎工作；同时，门机继续悬拼G8梁段，精确定位后进行环缝焊接及索导管安装定位工作；在主塔T-15节段完成钢筋的验收工作后，进行爬模的爬升作业（塔吊自由高度确定满足要求），电梯同步顶升跟进；M6、S3斜拉索开始塔端挂设、梁段挂设，以及对称同步张拉工作。

(8)完成上塔柱T-15节段，门机悬拼G9钢箱梁，斜拉索M7挂索张拉；

该步骤中，按照M6/S3监控指令，斜拉索M6/S3张拉完成后，进行主塔T-15节段的浇筑。在养护的同时，进行下一节段主塔T-16的劲性骨架安装及钢筋的绑扎工作；同时，门机继续悬拼G9梁段，精确定位后进行环缝焊接及索导管安装定位工作；在主塔T-16节段完成钢筋的验收工作后，进行爬模的爬升作业（塔吊自由高度确定满足要求），电梯同步顶升跟进；M7斜拉索开始塔端挂设、梁段挂设，以及张拉工作。

(9)完成上塔柱T-16节段，门机悬拼G10钢箱梁，斜拉索M8、S4挂索张拉。

该步骤中，按照M7监控指令，斜拉索M7张拉完成后，进行主塔T-16节段的浇筑。在养护的同时，进行下一节段主塔T-17的劲性骨架安装及钢筋的绑扎工作；同时，门机继续悬拼G10梁段，精确定位后进行环缝焊接及索导管安装定位工作；在主塔T-17节段完成钢筋的验收工作后，进行爬模的爬升作业（塔吊自由高度确定满足要求），电梯同步顶升跟进；M8/S4斜拉索开始塔端挂设、梁段挂设，以及对称同步张拉工作。

第三阶段：完成砼箱梁2#块施工，塔梁索同步施工至t-16阶段（参见表3和图4）

表3

注：本阶段开始，先完成2#块二次浇筑以及2m后浇带浇筑，同时完成箱梁体内预应力张拉压浆工作。在这之后，方可进行主梁的悬拼以及M5的张拉工作，防止因斜拉索张拉造成未施工完成的砼箱梁2#块因内力改变而导致开裂。本阶段主塔根部混凝土最大压应力-5.2MPa，最小压应力-0.2MPa，未出现拉应力。

第四阶段：拆除0#、1#块支架及G1、G2钢梁拼装平台，塔梁索同步施工至t-22阶段（参见表4）

表4

注：在第三阶段施工完成后，0#块、1#块支架及G1、G2钢梁的拼装平台进行拆除，使之脱离与箱梁底部的接触，释放应力。本阶段主塔混凝土最大压应力-5.5MPa，最小压应力-1.0MPa，未出现拉应力。

该阶段的具体实施步骤如下（参见图5）：

(1)拆除主梁0#段、钢混结合段、1#段支架，拆除G1、G2钢梁拼装平台；

(2)完成上塔柱T-17节段，门机悬拼G11段钢箱梁，斜拉索M9挂索张拉；

从节省施工成本的角度出发，当斜拉索张拉至边跨S4时，可以进行1#块、G1、G2支架的拆除工作，同时也是释放梁底的接触应力，有利于主桥内力趋于合理性。

按照M8/S4监控指令，斜拉索M8/S4张拉完成后，进行主塔T-17节段的浇筑。在养护的同时，进行下一节段主塔T-18的劲性骨架安装及钢筋的绑扎工作；同时，门机继续悬拼G11梁段，精确定位后进行环缝焊接及索导管安装定位工作；在主塔T-18节段完成钢筋的验收工作后，进行爬模的爬升作业（塔吊自由高度确定满足要求），电梯同步顶升跟进；M9斜拉索开始塔端挂设、梁段挂设，以及张拉工作。

(3)完成上塔柱T-18节段，门机悬拼G12段钢箱梁，斜拉索M10、S5挂索张拉；

按照M9监控指令，斜拉索M9张拉完成后，进行主塔T-18节段的浇筑。在养护的同时，进行下一节段主塔T-19的劲性骨架安装及钢筋的绑扎工作；同时，门机继续悬拼G12梁段，精确定位后进行环缝焊接及索导管安装定位工作；在主塔T-19节段完成钢筋的验收工作后，进行爬模的爬升作业（塔吊自由高度确定满足要求），电梯同步顶升跟进；M10/S5斜拉索开始塔端挂设、梁段挂设，以及对称同步张拉工作。

(4)完成上塔柱T-19节段，门机悬拼G13段钢箱梁，斜拉索M11挂索张拉；

按照M10/S5监控指令，斜拉索M10/S5张拉完成后，进行主塔T-19节段的浇筑。在养护的同时，进行下一节段主塔T-20的劲性骨架安装及钢筋的绑扎工作；同时，门机继续悬拼G13梁段，精确定位后进行环缝焊接及索导管安装定位工作；在主塔T-20节段完成钢筋的验收工作后，进行爬模的爬升作业（塔吊自由高度确定满足要求），电梯同步顶升跟进；M11斜拉索开始塔端挂设、梁段挂设，以及张拉工作。

(5)完成上塔柱T-20节段，门机悬拼G14段钢箱梁，斜拉索M12、S6挂索张拉；

按照M11监控指令，斜拉索M11张拉完成后，进行主塔T-20节段的浇筑。在养护的同时，进行下一节段主塔T-21的劲性骨架安装及钢筋的绑扎工作；同时，门机继续悬拼G14梁段，精确定位后进行环缝焊接及索导管安装定位工作；在主塔T-21节段完成钢筋的验收工作后，进行爬模的爬升作业（塔吊自由高度确定满足要求），电梯同步顶升跟进；M12/S6斜拉索开始塔端挂设、梁段挂设，以及对称同步张拉工作。

特别指出的是，T-21节段按照设计设置内横梁，内横梁施工采用搭设支架进行现浇，内横梁同墙身一次性浇筑。

(6)完成上塔柱T-21节段，门机悬拼G15段钢箱梁，斜拉索M13挂索张拉；

按照M12/S6监控指令，斜拉索M12/S6张拉完成后，进行主塔T-21节段的浇筑。在养护的同时，进行下一节段主塔T-22的劲性骨架安装及钢筋的绑扎工作；同时，门机继续悬拼G15梁段，精确定位后进行环缝焊接及索导管安装定位工作；在主塔T-22节段完成钢筋的验收工作后，进行爬模的爬升作业（塔吊自由高度确定满足要求），电梯同步顶升跟进；M13斜拉索开始塔端挂设、梁段挂设，以及张拉工作。

(7)完成上塔柱T-22节段，门机悬拼G16段钢箱梁，斜拉索M14、S7挂索张拉。

按照M13监控指令，斜拉索M13张拉完成后，进行主塔T-22节段的浇筑。在养护的同时，进行主塔封顶段T-23的劲性骨架安装及钢筋的绑扎工作；同时，门机继续悬拼G16梁段，精确定位后进行环缝焊接及索导管安装定位工作；在主塔T-23节段完成钢筋的验收工作后，爬模电梯及塔吊不必跟进，上架体有足够的操作空间；M14、S7斜拉索开始塔端挂设、梁段挂设，以及对称同步张拉工作。

特别注意的是，因封顶段的墙身构造设计特点，须提前做好模板加工，内支架的搭设工作。

第五阶段：主塔t-23封顶，主梁G18合龙（参加表5）

表5

注：本阶段主塔根部出现最大压应力-6.5MPa，最小压应力-3.9MPa，未出现拉应力。合龙后，最大压应力-6.4MPa，最小压应力-4.0MPa。

该阶段的具体步骤如下（参见图6）：

(1)拆除主梁2#段支架；

(2)完成上塔柱T-23节段，门机悬拼G17段钢箱梁，斜拉索M15、S8挂索张拉；

按照M14/S7监控指令，斜拉索M14/S7张拉完成后，进行主塔T-23最后节段的浇筑。同时，门机继续悬拼G17梁段，精确定位后进行环缝焊接及索导管安装定位工作；M14、S7斜拉索开始塔端挂设、梁段挂设，以及对称同步张拉工作。

(3)根据监控指令，拼装G18段钢箱梁。

在拼装合龙段G18时，要求测量及监控部门对全桥梁面的标高及索力连续观测3天，同时复核15#过渡墩支座的标高，确定了G17梁端标高及支座的高程符合设计及监控的安装要求后，方可进行G18合龙段的拼装，确保一次对接成功。

在完成上述的五个阶段施工后，完成整个成桥施工，可通过如下步骤最终完成全桥施工：

(1)全桥合龙后，拆除电梯、塔吊等临时设施；

(2)根据监控指令进行二次调整成桥索力；

(3)施工桥面附属工程及桥面铺装，完成二期恒载加载；

(4)根据监控指令进行三次调整成桥索力，以达到最终设计索力值；

(5)安装斜拉索减震装置及阻尼器；

(6)竣工验收，全桥施工完成。

通过上述实例可知，针对斜独塔单索面混合梁斜拉桥，采用塔梁索同步交叉施工，其作为一种新的施工方法，它有别于直塔斜拉桥先塔后梁施工以及无背索斜拉桥先梁后塔施工的方法，它具备以下两个明显的优点：

一、施工过程中内力线形合理

塔梁索同步成桥工艺，通过主塔自身、边跨砼箱梁的重力以及主边跨斜拉索的索力在桥梁结构中的传递，在尚未成桥的过程中，使得桥梁结构始终处于动态的力学平衡状态。通过施工过程提供合理的预拱度使得过程桥梁状态的合理线形加以实现。

二、经济的合理性

1.缩短施工进度

完成一个工程除了要保证良好的施工质量外，还要尽可能地减少工程造价，将用于工程建设的资金有效地加以利用。任何一个工程项目在进行过程中,每一天都要耗费大量的人力、财力和物力，合理安排工期，统筹管理以减少施工时间是确保施工质量而又节约工程造价的有效途径之一。基于塔梁索同步施工对成桥线型及内力影响不大的前提下，可以实现塔梁索同时施工，将施工人员、机械合理安排，与非同步施工相比，同步施工缩短的工期是十分明显的。如表6所示。

表6 上部结构施工时间对比表           d

注：（1）表中乘号左端表示一个节段的施工周期,右边表示施工节段的个数；

（2）每个节段的施工周期将模板安装、钢筋及预应力安装、混凝土浇筑及预应力张拉(主梁节段拼装还包括索的施工)均考虑在内。

由于主塔每个节段的工期仅为10d，在主塔施工至第9节段时，随着主塔节段的施工进行，不会影响到后期主跨钢箱梁标准节段及索的施工，即可将主塔的施工完全融入到主梁的施工过程中去。塔梁索同步交叉施工，给全桥带来的不仅仅是140d（10×（23-9）=140）施工工期的缩减，它为该桥后期的二次调索及桥面铺装的时期选择，创造了更大的空间，更重要的是能够保证该桥在二期恒载施工完成后，选择一个合适的节气进行三次调索，这对成桥后的线形内力影响至关重要。

2.优化技术措施

（1）基于本桥主塔构造为斜独塔，采用先塔后梁的施工方法时，当爬模施工至第9节段时，索塔已无法靠自身及其中的劲性骨架提供的刚度保持稳定，主塔根部将出现拉应力。势必要借助临时锚固索或者临时钢支架，进行辅助施工，这将大大增加施工成本的投入以及施工的安全隐患。

（2）由于本桥所处的施工环境允许在陆上进行落地支架的施工，因此具备先梁后塔施工的条件。先梁后塔施工，可以有效的降低施工的风险，同时相比钢箱梁的悬臂拼装施工，能较容易地控制成桥的线形和内力的处于理想状态。但是，却需要增加大量的临时支架等技术措施建设费用，延长施工工期。

综合考虑以上因素，采用塔梁索三位一体同步施工，只要主塔爬模施工、钢箱梁悬臂拼装以及挂索张拉的工序合理安排，同时做好监控量测控制措施，使索塔、边跨砼箱梁通过索力传递产生的力矩平衡逐段悬臂加长的主梁，达到动态的力学平衡状态，是完全可以实现塔梁索同步施工。它不仅从技术角度上是合理的，而且可以达到最佳的经济合理性。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种塔、梁以及索同步成桥工艺，其特征在于，所述成桥工艺中主塔爬模施工、钢箱梁悬臂拼装、边跨砼箱梁现浇支架施工以及斜拉索挂索张拉施工之间交叉同步进行。

2.根据权利要求1所述的一种塔、梁以及索同步成桥工艺，其特征在于，所述成桥工艺的流程如下：

（1）主塔爬模节段施工。包含劲性骨架焊接、索导管定位、钢筋绑扎及预埋件，爬模架体爬升，塔吊及电梯设备的同步跟进；

（2）主跨钢箱梁吊装拼接，环缝焊接，U肋板焊接，钢锚箱索导管定位；

（3）斜拉索进行挂索及张拉准备，主塔内部搭设临时挂索张拉平台、挂索牵引钢丝绳的布置、斜拉索挂设、张拉千斤顶的安装及调试；

（4）混凝土箱梁0#块及钢混结合段、1#块、2#块支架现浇施工，体内预应力张拉压浆完成；

（5）完成以上施工工序后，进行本节段斜拉索的对称同步张拉，最后浇筑该节段主塔混凝土。

3.根据权利要求2所述的一种塔、梁以及索同步成桥工艺，其特征在于，所述步骤（4）在施工进度安排中须较早提前完成，给边跨挂索张拉提供条件。

4.根据权利要求2所述的一种塔、梁以及索同步成桥工艺，其特征在于，所述步骤（1）至（3）为分节段施工同步进行。

5.根据权利要求2所述的一种塔、梁以及索同步成桥工艺，其特征在于，所述步骤（3）与主塔爬模施工交叉同步，进行上下层作业，须编制高空交叉作业专项施工技术方案，建立完善操作层上方的安全防护及操作层的临时安全作业平台，保证上下层不同作业班组交叉施工时的人身安全。

Images