一种牌坊门楼式桥梁索塔塔柱同步施工方法与流程

本发明涉及建筑施工技术领域，具体涉及一种用于牌坊门楼式桥梁索塔塔柱的同步施工方法。

背景技术：

交通事业是社会主义建设的主要组成部分之一，它对于发展国民经济具有非常重要的意义。桥梁又是公路、铁路、农村道路等交通建设的重要组成部分。改革开放以来，我国政治、经济、文化事业的快速发展，带来了交通建设的高潮，悬索桥、斜拉桥建设日益增多，结构形式多样。为此，悬索桥、斜拉桥索塔施工变得日益频繁。如何确保悬索桥、斜拉桥索塔施工的安全性、经济合理性，已成为施工过程中的一项重点和难点。常见的索塔有单根塔柱、两根塔柱，单个索塔有四根塔柱的情况极少。

塔柱常用的施工方法有滑模、翻模、悬臂模板、液压爬模。滑模、翻模成本低，但施工的外观混凝土质量较差，且施工平台简易，安全性差；液压爬模导轨与塔柱之间通过下节和次下节两组预埋爬锥抗剪套件连接，同时设置2个附墙撑撑在混凝土外侧面，导轨形成三跨连续梁结构，设置上平台、后移平台、中平台和吊平台4个平台结构，安全性较好，但施工成本非常高；悬臂模板介于滑模、翻模和液压爬模之间，安全性和经济性均相对较好。目前采用的以上四种施工方法虽然各有不同，但索塔塔柱施工时基本都未考虑同步施工，特别是四根塔柱的索塔都异步施工，不但造成施工干扰，存在安全隐患，而且施工工序增多，施工工期长。

技术实现要素：

为了解决以上背景技术中陈述的问题，本发明充分利用门楼牌坊式索塔结构特点，提供一种牌坊门楼式桥梁索塔塔柱同步施工方法。

本发明采用如下技术方案：

一种牌坊门楼式桥梁索塔塔柱同步施工方法，所述牌坊门楼式桥梁索塔包括索塔承台、对称布置在索塔承台两端的两个主塔柱和两个副塔柱，以及用于连接两个主塔柱的索塔横梁和用于连接主塔柱与副塔柱的主副塔柱下联系梁、主副塔柱上联系梁，同步施工方法包括如下步骤：

1）安装索塔承台和塔吊：

塔吊设置在副塔柱外侧，在索塔承台施工时将塔吊基础件提前埋设到位，与索塔承台混凝土一起浇筑，索塔承台施工完成后安装塔吊；

2）主、副塔柱的下段塔柱同步施工：

在塔吊与副塔柱之间安装悬臂模板，在主、副塔柱之间安装井架支撑装置，进行主、副塔柱同步施工；

3）主塔柱过渡段、索塔横梁及副塔柱的下段塔柱同步施工：

主、副塔的下段塔柱施工完成后，回填索塔承台基坑，浇筑混凝土硬化地面，搭设安装索塔横梁，同时提升悬臂模板和井架支撑装置，同步施工副塔柱的下段塔柱及主塔柱过渡段；

4）主塔柱的中段塔柱、副塔柱的上段塔柱同步施工：

主塔柱过渡段和副塔柱的下段塔柱施工完成后，提升悬臂模板和井架支撑装置，同步施工主塔柱的中段塔柱和副塔柱的上段塔柱；

5）主塔柱的上段塔柱、副塔柱的塔顶装饰顶帽施工：

副塔柱的上段塔柱施工完成后，暂停副塔柱施工，拆除井架支撑装置，在主塔柱靠近副塔柱一侧安装悬臂支架及模板，提升主塔柱的悬臂模板，依次施工主塔柱的上段塔柱和副塔柱的塔顶装饰顶帽；

6）主塔柱的塔顶鞍罩安装以及主副塔柱上、下联系梁施工：

根据塔吊的起吊能力，将主塔柱的塔顶鞍罩进行分块分段加工，制造完成后由塔吊吊装至塔顶进行安装；根据主副塔上、下联系梁具体位置，在下部安装有托架，先施工主副塔上联系梁，再施工主副塔下联系梁。

步骤2）中，主、副塔柱的下段塔柱的长度从承台顶标高至主塔柱下端顶标高，提升悬臂模板及井架支撑装置，分段施工主、副塔柱的下段塔柱至主塔柱下端顶标高位置。

步骤3）中，主塔柱的过渡段塔柱、索塔横梁及副塔柱的下段塔柱第一次同步施工至索塔横梁箱室下倒角以上标高位置，第二次同步施工至横梁顶部倒角以上标高位置；索塔横梁施工完成后，主塔柱过渡段和副塔柱的下段塔柱分节段同步施工至主塔柱过渡段顶标高、副塔柱下段顶标高。

步骤4）中，主塔柱的中段塔柱长度从主塔柱过渡段顶标高至副塔柱上段顶标高，副塔柱的上段塔柱长度从副塔柱下段顶标高至副塔柱上段顶标高，按照每次施工节段高度不超过4.7m来进行塔柱同步施工。

步骤5）中，按照每次施工节段高度不超过4.7m，施工主塔柱的上段塔柱两个节段后，开始施工副塔柱的塔顶装饰顶帽，主塔柱的上段塔柱施工至主塔柱上段顶标高；

由于副塔柱的塔顶装饰顶帽有变截面，采用保留悬臂模板的三角支架，根据结构造型和截面变化情况分节段施工，施工至副塔柱塔顶装饰顶帽顶标高。

由以上技术方案可知，本发明具有如下有益效果：

1、可以很大程度的降低施工成本及工期

以往常规施工相邻塔柱的方法是异步施工，即先施工一个塔柱1～3个节段后，再施工相邻塔柱节段，此种施工方法施工工期长。通过对模板支撑系统进行优化改进，将主副塔柱之间悬臂模板支架改为井架结构设计，实现了主副塔柱同步施工，同步施工节段最大高度控制在4.7m。此种设计能够做到一次提升、一次立模、一次浇筑2根塔柱节段，最大限度实现2根相邻塔柱同步施工，在很大程度上减少了施工工序，降低了施工工期及成本。

2、提高了施工的安全性

以往常规施工相邻塔柱的方法是异步施工，即先施工一个塔柱1～3个节段后，再施工相邻塔柱节段，避免施工相互干扰。但此种施工方法时某根塔柱上层节段作业会对相邻塔柱节段施工造成一定的安全隐患。通过对模板支撑系统的优化，做到相邻塔柱同步施工，避免塔柱异步施工时的相互干扰，提高了施工的安全性。

附图说明

图1为牌坊门楼式桥梁索塔的结构示意图；

图2为塔吊设置及主副塔柱下段塔柱同步施工示意图；

图3为主塔柱过渡段、索塔横梁及副塔柱的下段塔柱同步施工示意图；

图4为主塔柱的中段塔柱、副塔柱的上段塔柱同步施工示意图；

图5为主塔柱的上段塔柱及副塔柱的塔顶装饰顶帽施工示意图；

图6为主塔柱的塔顶鞍罩安装、主副塔柱上、下联系梁施工示意图；

图7为图4的俯视图。

图中：1为主塔柱的下段塔柱，2为主塔柱过渡段，3为主塔柱的中段塔柱，4为主塔柱的上段塔柱，5为塔顶鞍罩，6为副塔柱的下段塔柱，7为副塔柱的上段塔柱，8为副塔柱的塔顶装饰顶帽，9为索塔横梁，10为主副塔柱下联系梁，11为主副塔柱上联系梁，12为索塔承台，13为塔吊，14为井架支撑装置，15为悬臂模板，16为悬臂模板三角支架，17为回填地面或原地面，h1为承台顶标高，h2为主塔柱下端顶标高，h3为索塔横梁箱室下倒角以上30cm位置标高，h4为主塔柱过渡段顶标高，h5为副塔柱下段顶标高，h6为副塔柱上段顶标高，h7为副塔柱塔顶装饰顶帽顶标高，h8为主塔柱上段顶标高，h9为主塔柱顶部鞍罩顶标高，h10为横梁顶部倒角以上30cm位置。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一种优选实施方式作详细的说明。

本工程桥梁主桥为（22+82+115+22）m独塔双跨自锚式悬索桥，结构体系为塔梁分离半漂浮体系；索塔横桥向左右两侧各1个主、副塔柱。

如图1所示，所述牌坊门楼式桥梁索塔包括索塔承台12、对称布置在索塔承台两端的两个主塔柱和两个副塔柱，以及用于连接两个主塔柱的索塔横梁9和用于连接主塔柱与副塔柱的主副塔柱下联系梁10、主副塔柱上联系梁11。主塔柱包括主塔柱的下段塔柱1、主塔柱过渡段2、主塔柱的中段塔柱3、主塔柱的上段塔柱4以及塔顶鞍罩5。副塔柱包括副塔柱的下段塔柱6、副塔柱的上段塔柱7和副塔柱的塔顶装饰顶帽8。

主塔柱高61.85m，桥面以上43.35m，副塔柱高45.1m，为现浇c50钢筋混凝土结构；主塔柱由下、中、上塔柱及鞍罩四部分组成，在索塔之间、下塔柱顶部设置有c50钢筋混凝土结构横梁；副塔柱由下、上塔柱和塔顶装饰结构3部分组成，主副塔之间设置有下塔柱联系梁和上塔柱联系梁。主塔下塔柱高9.25m，纵桥向宽度4.5～5.5m，壁厚1.02～1.2m，横桥向宽度3.1～4m，壁厚1.5m；主塔过渡段段高11.65m，壁厚1.0～1.2m；主塔中上塔柱高36.35m，纵桥向宽度4.5m，横桥向宽度3m；主塔横梁尺寸为3.2m（宽）×3.5m（高），顶、底板厚0.45m，侧墙厚0.5m；塔顶鞍罩为钢结构，高6m。副塔下塔柱高22m，纵桥向宽度3m，横桥向宽度2m；副塔上塔柱高19m，纵桥向宽度2.4m，横桥向宽度2m；塔顶装饰结构高4.1m。主副塔上塔柱连系梁长2.5m，宽2.4m，高1.2～1.7m；下塔柱连系梁长2.5m，宽3m，高1.2m。h1=24.127m，h2=33.377m，h3=37.277m，h4=45.027m，h5=46.227m，h6=65.327m，h7=69.227m，h8=79.977m，h9=85.977m，h10=40.927m。

施工准备工作包括测量定位、施工机具设备、材料、临时设施、劳动力、技术交底、岗前培训等常规的施工准备工作。

牌坊门楼式桥梁索塔塔柱同步施工方法的具体施工步骤如下：

1、安装塔吊

参见图2。选用6013型塔吊13，最大起重重量6t。塔吊13设置在副塔柱6外侧，塔吊13与副塔柱6之间的距离要满足井架支撑装置安装、提升的要求。在索塔承台12施工时将塔吊13基础件提前埋设到位，与承台混凝土一起浇筑。索塔承台施工完成后安装塔吊3。

2、主副塔柱的下段塔柱同步施工

参见图2、图7。相邻主副塔柱距离为2～2.5m。模板支撑系统采用悬臂模板15，并对悬臂模板进行优化改进，将主副塔柱之间悬臂模板支架改为井架支撑装置14，实现了主副塔柱同步施工，同步施工节段最大高度控制在4.7m以内。悬臂模板15及井架支撑装置14进行安全计算，满足要求方可加工制作、进场安装，详细计算过程略。

h1～h2之间的高差为9.25m，分2个节段施工。塔吊13安装完成后，先安装悬臂模板15及其井架支撑装置14，施工主副塔柱的下段塔柱1、6第一节段。第一节段施工完成后，提升悬臂模板及井架支撑装置，施工主副塔柱的下段塔柱至标高h2=33.377位置。钢筋制作安装、模板拼装、混凝土灌注均为常规施工，混凝土采用汽车泵泵送入模。

3、主塔柱过渡段、索塔横梁及副塔柱的下段塔柱同步施工

参见图3。主副塔柱的下段塔柱施工完成后，回填索塔承台12基坑，浇筑10～15cm的c20混凝土硬化地面，搭设索塔横梁9，采用碗扣式满堂支架，安装钢筋和模板系统，内外模板均采用木模。同时提升悬臂模板和井架支撑装置，安装副塔柱的下段塔柱6及主塔柱过渡段2钢筋和模板系统，过渡段变截面段采用保留悬臂支架和平台、模板采用木模施工。支架及模板系统详细安全计算略。

索塔横梁9及副塔柱的下段塔柱6及主塔柱过渡段2第一次同步施工至标高h3=37.277m位置，第二次同步施工至标高h10=40.927m；索塔横梁9施工完成后，主塔柱过渡段2和副塔柱的下段塔柱6分节段同步施工，但控制标高分别为标高h4=45.027m、h5=46.277m。索塔横梁在混凝土强度满足设计要求的前提下进行预应力筋张拉、压浆、封锚后拆除下部支架。

钢筋制作安装、模板拼装、混凝土灌注均为常规施工，混凝土采用汽车泵泵送入模。

4、主塔柱的中段塔柱、副塔柱的上段塔柱同步施工

参见图4。主塔柱过渡段2和副塔柱的下段塔柱6施工完成后，提升悬臂模板和井架支撑装置，施工主塔柱的中段塔柱3和副塔柱的上段塔柱7。根据主塔柱的中段塔柱标高h4～h6高差为20.3m和副塔柱的上段塔柱标高h5～h6高差为19.1m，分5个节段，按照每次施工节段高度不超过4.7m来进行塔柱同步施工。

钢筋制作安装、模板拼装、混凝土灌注均为常规施工，混凝土采用汽车泵泵送入模。

5、主塔柱的上段塔柱施工，副塔柱的塔顶装饰顶帽施工

参见图5。副塔柱的上段塔柱施工完成后，暂停副塔柱施工，拆除井架支撑装置，在主塔柱靠近副塔柱一侧安装悬臂支架及模板。提升主塔柱悬臂模板15，按照每次施工节段高度4.5m，施工主塔柱的上段塔柱4两个节段后，在主塔柱施工至标高h6+9m=74.327m位置，开始施工副塔柱的塔顶装饰顶帽8。主塔柱的上段塔柱4继续分2个节段施工至塔顶混凝土结构标高h8=79.977m。施工时注意预埋好塔顶预埋件。

由于副塔柱的塔顶装饰顶帽8有变截面和造型，采用保留悬臂模板三角支架16，模板采用木模进行施工，根据结构造型和截面变化情况分4个节段施工，施工至顶帽标高h7=69.227m。

钢筋制作安装、模板拼装、混凝土灌注均为常规施工，混凝土采用汽车泵泵送入模。

6、主塔柱的塔顶鞍罩安装、主副塔柱上、下联系梁施工。

参见图6。根据塔吊13的起吊能力，将主塔柱塔顶鞍罩5进行分块分段加工、制造，最大节段重量不超过5t。由塔吊13吊装至塔顶进行安装。同时，根据主副塔上下联系梁10、11具体位置，在下部安装有工字钢拼装焊接而成的托架，安装模板施工联系梁，先施工主副塔上联系梁11，再施工主副塔下联系梁10。

托架采用自制型钢桁架作为连系梁支撑系统，托架由预埋牛腿、横向分配梁和纵向分配梁组成。牛腿为三角形，牛腿由斜杆、纵梁和预埋件组成。各部件具体规格及尺寸通过安全计算确定：主副塔侧各2个牛腿，上连系梁牛腿间距为1.8m，下连系梁牛腿间距为1.8m；牛腿斜杆为2[28a槽钢，设置角度为40°，牛腿纵梁为2[28a槽钢；牛腿斜杆和纵梁均与主副塔身预埋件采用焊接，斜杆与牛腿纵梁采用焊接；横向分配梁为i25a工字钢，间距50cm；纵向分配梁为[8槽钢，间距30cm；各片桁架之间用[14a槽钢横向连接。预埋件采用自制钢构件，并适当加强该处塔身钢筋，通过焊接方式连接，焊接位置采用双面焊，并通过缀板来补强焊接强度。采用20mm厚钢板，在钢板上焊接u形φ32mm螺纹钢作为锚筋，横向布置3排，钢筋与钢板位置采用双面焊，钢筋在钢板背面嵌入塔身长度≥70cm，并与塔身钢筋焊接。在塔身混凝土中埋设φ50mmpvc管，a型节点位置设置2根φ32mm精扎螺纹钢对拉，并设置双螺帽。详细安全计算过程略。

通过工装设备的改进，最大限度的实现了主副塔柱、横梁同步施工，避免塔柱异步施工时的相互干扰，提高了施工的安全性，同时可以很大程度的降低施工成本及工期。

以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。