斜拉桥混凝土索塔施工工艺设计

斜拉桥混凝土索塔施工技术

1 简介

1.1 工艺方法概述

斜拉桥主塔的主要荷载主要包括：塔的自重力、索传递的水平和垂直分量、风力、地震力等。这些力的综合作用作用在塔架上的是沿塔架纵向和横向的水平剪力和弯矩，以及轴向压力。

总则斜拉桥沿桥的布置基本为单柱、倒Y型、A型等，如下图所示。

图1 柱形（斜率）

一个）单柱式； b) 倒 Y 形； c) 一个形状

电缆塔沿横桥方向的布置主要有：柱式、门式、A型、倒Y型、菱形（宝石型）等，如下图所示。

图2 立柱形式（横向倾斜）

一个）列类型； b)、c) 门型； d) A 形； e) 倒 Y 形； F）菱

形（宝石形）

本工法以重庆五峰高速贺家坪大桥花瓶式（门式）钢筋混凝土索塔施工为基础，综合阐述了在重庆五峰高速公路建设中采用的先进施工工艺和施工工艺特点。斜拉桥索塔。 1.2 工艺原理

1.2.1铁塔的建造可根据其结构、形状、材料、施工设备和设计要求等综合考虑，选择合适的方法。裸塔施工宜采用爬模法，梁较多的塔宜采用刚架吊模吊装法。

1.2.1斜拉桥施工过程中，应避免塔梁交叉施工的干扰。需要交叉施工时，应按设计和施工方法采取措施，确保塔梁质量和施工安全。 1.2.2斜塔柱施工时，必须在每个施工阶段计算塔柱的强度和变形量，并根据高度设置水平支撑，使线形、受力和倾角满足设计要求要求，确保施工安全。

1.2.3索塔横梁施工时，应根据其结构、重量和支撑高度设置可靠的模板和支撑系统。应考虑弹性和非弹性变形、支座沉降、温差、日照等因素的影响，必要时设置支座千斤顶进行调节。超大梁可以分两步铸造。

1.2.4索塔混凝土浇筑到位时，应使用输送泵施工。当超过一台泵的工作高度时，内容接力泵送，但必须设置好接力储料斗，并尽可能降低接力平台的高度。

1.2.5上塔体施工过程中必须避免污染下塔体表面。

1.2.6塔式施工必须制定整体和局部的安全措施，如设置塔机起

重量限制器、断缆保护器、钢丝绳防扭器、风压隔离开关等；防止吊装和操作事故，并有应急措施；计算和检查塔式起重机、支架安装、使用和拆卸阶段的强度和稳定性。 2 工艺方法的特点 2.1 模具车削工艺

该模板制造简单，部件种类少。可按建筑起重能力和索塔形状分为块状。施工缝易于处理，外观美观，施工速度快。

图3 模具翻转升降示意图

2.2 液压自爬模工艺

爬坡稳定性好，操作方便，安全性高，可节省大量工时和材料。总则情况下，爬模一次拼装后，不会落到顶上，既节省了工地，又减少了模板的碰撞和损坏。结构施工误差小，纠偏简单，可逐层消除施工误差，施工速度快。模板自动爬升，就地清洗，大大减少了塔机的起吊次数。

图4 液压自爬模板流程图

2.3 移动脚手架的爬模过程

可适应塔柱与塔柱梁同步施工，避免了在液压自爬模施工中，塔柱变坡及塔柱梁施工时需要拆装爬架的弊端.另外，上柱作为锚索区，有箍预应力梁，可充分利用钢管脚手架完成预应力施工，不影响塔的攀爬。施工速度快，操作简单，安全性高。 3 适用范围

该方法适用于同类斜拉桥门式混凝土塔的施工，可在其他类型混凝土塔的施工中借鉴。 4 主要技术标准

《公路桥涵施工技术规范》 JTG/T F50 《公路斜拉桥设计规范》JTJ027 《公路桥涵钢木结构设计规范》JTJ025 《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205 《公路工程质量检验评价标准》JTGB80-1 5 施工方法

根据混凝土索塔的形状和施工程序，选择合适的塔吊起重设备，安排人员上下通道，确定混凝土输送路径。通过采用翻转模板施工技术、液压自爬模板施工技术、移动脚手架爬模板施工技术、楼板支撑法和悬空支撑法等施工方法，逐步完成钢塔加固、刚架、预应力、导索、混凝土等多种施工作业、多种施工方法综合运用，最大限度提高施工效益。

6 工艺流程及操作要点 6.1 施工流程

钢筋混凝土索塔的施工过程如下：

中横梁施工 悬空支架搭设 临时拉杆拆除 中塔柱施工 下横梁施工 落地支架搭设 电梯安装 下塔柱施工 液压爬模系统组装 塔墩施工 塔吊安装 塔座施工 施工准备

拆除支架、起重设备 塔冠施工 上横梁施工 落地支架搭设 临时撑杆拆除 上塔柱施工

图5 施工工艺流程图

索塔节段施工流程为：接头凿边、清理、测量放样→连接高刚度骨架→绑扎钢筋（安装预应力系统）→吊装内外模板→测量调整模板→符合要求后验收固定模板→浇筑混凝土→混凝土养护→进入下一段施工。

梁的施工流程如下：牛腿、支架安装→支架预压→底部模板安装→底部腹板加固、预应力安装→内外模板安装→先浇混凝土→混凝土养护→先张拉预张应力→顶内模安装→屋盖加固预应力安装→混凝土二次浇筑→混凝土养护→二次张拉预应力→灌浆锚固件→支架拆除。 6.2 操作要点

6.2.1施工准备 1 设备选型与布局设计

2 选择塔、梁的施工方法，进行相关临时设施的结构设计。

3、下塔横桥向外倾斜。为了防止下塔根部的拉应力，混凝土会开裂。拉杆可设置钢绞线和钢管，根据监测确定施力，施工完成后拆除下梁。

4 中塔横桥向内倾斜。为防止中塔根部的拉应力，混凝土将开裂。同时控制塔的施工走线，设置两个临时活动支柱。支柱通常由钢管制成，也可以根据现场情况更换为其他材料。根据监测确定施力。施力完成后，将支撑杆焊接加固成一个整体。中梁施工完成后拆除临时支撑。

6.2.2起重设备的选择和安装 1 选择原则

起重设备的选用应根据索塔的结构形式、规模和地形等因素确定。安全、经济等综合因素。对于大型斜拉桥，总则采用附塔吊加升降机的施工方法。

2 塔式起重机的安装

TC5023塔吊安装在索塔中心线下游侧。塔吊基础单独设置，塔吊安装在下游侧的塔柱侧壁上。其优点是可以一次安装完成整个塔的建造。该方案适用于双柱、门式、A型、倒Y型和菱形塔。

3 人行通道的设置

人行通道要求安全、稳定、经济、不妨碍施工、便于安装和拆卸。 SC100施工升降机设置在塔体中心线上游侧，升降机安装在下塔施工前。电梯安装前，在塔墩大里程侧设置钢管支架，供人通过。电梯安装后，通向电梯的地面通道被完全封闭和堵塞，防止坠落物伤人。

6.2.3塔式建筑

塔基是连接塔墩与承台的重要结构。施工过程中，塔墩刚度架和主筋预埋的精度直接影响到塔墩的施工定位精度，必须准确测量定位。塔基混凝土的浇筑应在帽盖浇筑后尽快进行。与盖帽相比，塔基混凝土体积小，等级高，混凝土收缩大。由于帽盖的约束，塔基容易出现收缩裂缝，塔基为实心结构，为大体积混凝土。外储的温度控制措施可以降低水化热，防止混凝土收缩和开裂。

6.2.4塔墩施工

塔墩截面为中空矩形结构4.5m。模板的截面高度可根据施工能力适当调整。外模采用自制大型钢模板，内模倒角总则采用竹胶合板，内模其余部分采用组合钢模板，圆弧钢模板单独加工。模板由塔吊吊起，在塔墩内腔内设置钢管脚手架平台，塔墩内腔顶部安装预制混凝土板封盖。塔墩盖板施工按大体积混凝土施工，内设冷却水管，防止混凝土开裂。在塔墩施工过程中，下塔柱刚架和钢筋的预埋必须准确。

6.2.5下塔结构

下塔柱截面为中空矩形结构，横桥向外倾斜。施工采用液压自爬模板工艺，模板根据分段高度进行配置4.5m。施工内部形式采用组合钢形式，设置钢管脚手架作业平台。模板的爬升高度和机器的位置可根据塔柱的倾斜度和施工能力适当调整。

液压自爬模板由预埋件、模板、支架、导轨、换向装置和液压动力装置六部分组成。液压自爬模板系统的安装流程为：第一层墙体混凝土浇筑→安装预埋件→安装支架和操作平台→第二层墙体混凝土浇

筑→安装预埋件、导轨和液压系统→ 攀爬支架 → 安装 下塔架 → 攀爬。

下塔在起始段施工时，应充分利用爬模，不足部分可用普通竹胶合板代替。

6.2.6下梁结构

下梁截面为空心矩形结构，施工总则采用楼板支撑法。施工支架采用塔吊标准截面加贝尔梁。总则情况下，施工支架采用大口径钢管支撑加贝尔梁或万能杆桁架，主要根据施工现场材料来考虑。下梁与该段索塔同时施工，便于支架的架设和梁的预应力施工。下梁浇注两次。为了减少支架承受的恒载，避免设置非常坚固的施工支架，支架与第一次浇注的混凝土分担第二次浇注的混凝土的重力。受力过程是当混凝土首次达到设计强度的80%时，底部腹板的预应力索按50%的设计拉力对称张拉。

下梁施工支座架设后，必须对支座进行预压，以消除非弹性变形。预压可根据施工现场情况，采用水箱、沙袋、预制砌块、预应力背压等措施。

6.2.7中塔柱施工

中塔柱截面为中空矩形结构，横桥向内倾斜。施工过程中不再采用液压自爬模板工艺，而是设置钢管脚手架作为施工操作平台，取消爬模板支撑，采用由施工人员直接吊装爬模板的施工方法。塔式起重机，钢管脚手架可回收再利用。模板根据截面变化进行切割和重新制作。

起始段施工时，采用沿塔柱四周预埋的钢板，20a焊接2[三角钢支架作为竖向模板支架和架设钢管脚手架支架的支撑平台。随着塔柱段的兴起，钢管脚手架的架设也相应增加。钢管脚手架每架起10次20m，循环一次，倒立时安装三角支架。三角支架为∠100×100×10 加工生产，高度2m、宽度1.8m，横桥方向四件，纵桥方向五件，通过φ25螺栓连接固定在塔柱侧面连接套管嵌入塔柱周围，支架顶面焊接。 φ32的钢头固定在脚手架钢管上，脚手架钢管排成两排，间隔一定距离1m，内侧远离塔柱0.8m。钢管脚手架5m在横杆和塔柱各高度用预留钢筋焊接固定，并10m在各高度架设剪刀撑，保证支撑的稳定性。

6.2.8中梁结构

中梁与下梁之间的距离比较大，采用楼板支撑法施工不经济。采用悬空支护方式，施工支护采用预埋钢牛腿、加伯梁形式。中梁与该段索塔同时施工。

6.2.9上塔结构

上塔为斜拉索的锚固区，模板施工工艺与中塔相同。上柱上梁施工采用先柱后梁的施工顺序，上梁与柱的位置相对应，预先预埋钢筋和预应力管。上塔柱施工流程为：刚架安装→索导安装定位→钢筋安装→预应力施工→包槽钢板安装→浇注混凝土→预应力张拉（强度达到85%后）。电缆导管采用全站仪测量定位，采用先粗定位后精定位的方法，保证定位精度满足设计要求。温度变化时电缆塔会发生变形，从而影响电缆导向器的定位精度。测量应在一天中温度较低且稳定的时段进行。

ooo'c）斜拉索锚固钢套管管口中心b）圆盘标志件示意图d）半圆标志件示意图o' a)斜拉索锚固钢套管 锚垫板中心

图 2-2-2图6 导缆管定位示意图

6.2.10上梁结构

上梁在上塔施工完成后进行。施工方法与中梁相同。施工时对相交面进行凿边，对预埋钢筋和预应力管进行修整，进行后续施工作业。

6.2.11塔冠结构

塔顶施工时，主要考虑避雷针、航标灯、塔顶吊架等预埋件的埋设。

6.2.12加固工程

钢筋直径20mm等于或大于此，全部采用等强度直螺纹连接，其余采用焊接连接。箍筋与主筋的交点采用绑扎方式固定。钢筋在钢筋加工厂进行统一加工，分拣堆放，用塔式起重机吊装到施工现场进行安装。在安装过程中，当钢筋与预应力管道和电缆导管发生冲突时，适当移动钢筋。当必须截断钢筋时，在预应力和电缆管道施工后，应按等强度原则对钢筋进行加固。钢筋的其他施工要求应符合图纸和有关施工规范。塔柱的预埋件最终通过钢筋和刚性骨架牢固定位。

6.2.13强壮的骨架

刚性骨架安装在索塔内，起到加强钢筋定位、模板固定、增加索

塔整体刚度的作用。根据施工方便和吊装能力，确定刚架件的长度和重量。自由支腿的长度总则为6m或9m，根据索塔的四个侧面，分成四块，在车间加工。安装时需要测量定位，倾斜的索塔会发生位移。施工时采用反方向预偏的方法，保证钢筋和模板的准确定位。当刚性骨架、预应力钢束和普通钢筋相遇时，处理原则是：刚性骨架避开预应力钢束；普通钢筋避免了刚性骨架。

6.2.14混凝土工程

电缆塔的混凝土由现场搅拌站搅拌，混凝土泵泵送到浇注位置。泵送采用泵到顶部的方法。混凝土泵直接布置在搅拌层下方，泵管沿索塔侧壁铺设，每塔支撑一根。为保证混凝土在泵送过程中不堵管、不离析，应严格保证混凝土的施工配合比和搅拌时间，施工时严格控制混凝土坍落度。搅拌站和塔的左侧有一个水池，用于混凝土搅拌和保健。塔高时，在横梁上设置小水箱，保证施工用水能到达使用部位。

6.2.15测量控制

铁塔施工精度高，测控困难，铁塔上需要精确定位的项目较多，如：刚性骨架、模板、导索和铁塔造型的转折点，为准确完成这些项目，除了建立全桥控制测量系统外，还建立了用于电缆塔建设的局部测量控制系统。

测量控制是桥塔施工过程中至关重要的一环，不仅影响桥梁施工的精度，还可以通过测量工作掌握桥梁的变形规律，从而指导施工控制。

索塔施工前，除对设计院提供的控制点和全桥控制网络进行审查

和测试外，还应对控制点进行加密，将控制点引至变形相对较小的塔墩。最好在桥轴线上，两主塔外建立轴线控制点，便于两主塔进行轴线测量控制。

在电缆塔施工过程中，熟悉各种安装要求的准确性以及施工放样的工作内容和方法。

当铁塔建造到一定高度时，要加强日常测量工作；当温度变化较大，施工荷载变化较大，发生预应力施工时，应进行测量和监测，并做好记录，分析变化规律。

塔柱施工测量的主要内容包括：刚架定位、导索安装定位、模板调整和混凝土本体检测。采用全站仪三维极坐标法直接测量各塔体。

6.2.16拆除支架、起重设备

索塔建成后，按设计程序逐一拆除支架，当塔吊和施工升降机不再使用时，逐段拆除。拆卸计划在安装前确定，以确保轻松安全地拆卸。

7 劳动力组织

铁塔施工技术要求高，专业性强，工种多。现场组建运营团队，方便协调管理。该团队由各种类型的工作组成。实际施工中可酌情增减。

表 1 劳动力分配表

序列号 1 施工经理 1 负责现场指挥和综合协调 工作类型 人数 工作内容 评论

调度 2 3 质检员 技术员 1 2 负责现场质量验收 负责现场技术指导和质量控制 4 5 6 7 8 9 电梯 起重机司机 泵车司机 塔吊司机 机械 保安人员 2 1 2 3 4 1 负责电梯操作 负责操作汽车起重机 负责地泵运行 负责操作塔式起重机 负责机械的随机操作 负责安全工作的落实和检查 10 11 12 钢筋工人 模板工作者 具体的 20 16 12 负责钢筋加工安装 负责模板安装和支持 负责混凝土浇筑和振捣等相关工作 13 14 焊机 张腊贡 6 6 负责各种焊接工作 负责预应力系统的张拉和灌浆 15 电工 2 负责安装和检查电气设施和布线 16 17 修理工 普通工人 2 负责维修机械设备 10~20 协助各类工人完成剩余工

作 8 主要机械设备

索塔施工所使用的机械设备主要包括起重设备、运输设备、钢筋、钢材、模板、混凝土、预应力等施工设备。实际施工中可酌情增减。

表2 主要设备配置表

序列号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 轮胎衣架 焊机 钢筋折弯机 钢筋切断机 直螺纹加工工具 装载机 电动研磨机 混凝土搅拌机 混凝土拖泵 塔式起重机 电梯 杰克 杰克 高压泵 16吨 BX3-500-2 GW40-1 CQ40-2 50/30 50/75 60C/80C TC5023 SC100 400吨以上 70吨 ZB500 1 6 1 2 2 2 4 2 2 1 1 4 4 4 吊装 焊接 钢筋弯曲 切割钢筋 轧辊事业部 装载和现场运输 模板研磨等 混凝土搅拌 混凝土输送 垂直提升 上下输送人员 拉伸预应力 拉伸预应力 与千斤顶一起使用 机械名称 型号规格 数量 （套） 工作内容

序列号 15 16 17 18 19 机械名称 型号规格 数量 （套） 工作内容 按 空气压缩机 高压泵 发电机 液压自爬模板 3 -6m3/分钟 IS50-120 150/200KW 命令 1 2 2 1 2套 灌注灌浆 挤压并清洁 泵送维护 备用电源 施工人员及设备平台 9 质量控制

9.1 容易出现的质量问题

9.1.1线性控制

塔体倾角大，断面变化大，钢筋和刚性骨架安装容易跑偏，混凝土浇筑过程中模板容易变形。

9.1.2外部的

混凝土外露面平整度差，颜色不一致；容易出现外露筋、孔、表面蜂窝坑、裂缝、混凝土错位等现象。 9.2 保障措施

9.2.1塔柱、梁的外模板采用大面积钢模板，除了强度要满足浇筑混凝土的要求外，为保证表面平整度，设计主要控制刚度。

9.2.2对于模板的拼接缝，力求做到设计合理、加工制作精细，减少或避免漏浆的发生。

9.2.3尽量减少拉螺丝的数量，以减少塔身混凝土上的孔洞，塔身施工完成后留下的孔洞要及时堵塞修补。采用与塔体相同标签的水泥浆，使其与塔体混凝土颜色一致，并指定专人负责。

9.2.4优化塔身混凝土配合比，使混凝土搅拌均匀，保证其工作性能，保证塔身混凝土整体颜色一致。

9.2.5采取有效措施，加强对模板准确安装定位、混凝土搅拌、泵送入模、振捣、养护等工艺过程的控制。对现场管理人员和操作人员开展质量意识教育，做好每个关键工序的技术交底。通过保证每个过程环节的工作质量来保证项目的质量。

9.2.6塔身施工放样测量除采用正确合理的测量方法外，还应严格执行两人复测制度。线条不均匀。 10 安全措施

10.1 主要安全风险分析

施工属于高空作业，作业人员在施工过程中必须做好安全防护，防止高空坠落，防止物体损坏。此外，在施工过程中，可防止触电和雷击事故。 10.2 保障措施

10.2.1制定重大子项目的安全操作规程，认真做好操作前的安全技术交底和安全教育培训。

10.2.2施工作业平台必须稳固，四周有栏杆封闭，应悬挂密网安全网，脚手架应全铺装或使用钢丝网脚手架。

10.2.3操作人员必须系好安全带，佩戴安全帽，穿防滑鞋。禁止

赤脚工作或穿拖鞋。

10.2.4如遇6级以上大风，不内容高空作业，需加固支撑模板。 10.2.5提前安装避雷针，雷雨天气严禁施工。定期检查各种电气线路，确保用电安全。 11 环境措施

环境的影响有两层含义：第一层是指内部环境，即施工运行环境；另一层是外部环境，即对周围环境的影响，主要是指各种原因造成的地下环境。沉降；水文条件变化、干水、水位降低、水污染等；对周围结构的影响；对社会和生活环境的影响。 11.1 水环境保护

根据现场实际情况，本标段建设不会对原地层造成较大破坏，保证当地居民生活用水；废水必须经过处理后排放到远离居民用水区的区域方可排放，环保协调部门将定期与当地联系。环境监察部门对水质进行检查，确保当地水质不被污染。 11.2 环境保护

在施工准备阶段，结合设计图纸，对现场各种物料搅拌站的设置、碴堆场的选择、施工便道的设置等进行了深入调研，以“耕地”为原则，合理规划临时用地，尽量减少建设用地。严格遵守《环境保护法》及相关法律、法规、规章制度，严格落实“三同时”，即同步设计、同步施工、同步竣工，不留一地尾，无后患，采取一切合理措施保护厂址内外环境，确保环保目标顺利实现。 12 应用实例

12.1 项目介绍

重庆五峰高速贺家坪大桥主桥为（58+84+180）米，为三跨一塔二索面预应力混凝土侧主梁斜拉桥。索塔呈花瓶状，由塔基、塔墩、下塔柱、中塔柱、上塔柱、上梁、中梁、下梁组成。塔顶上方的总高度151.2m。塔基高3m，塔墩高20.5m，下塔高25.5m，中塔高39m，上塔高57.2m。上两塔之间的横向净距9.0m，塔采用空心矩形截面，沿桥梁方向全宽6.5m，横向桥梁方向最宽处4.0m。下部塔柱沿桥8.54m全宽由下往下加宽6.5m。塔墩横向较宽10.2m。上塔柱为斜拉索的锚固区，锚固端局部结构采用槽式，槽面1cm用厚钢板包裹。在上塔柱的锚固区，采用U型预应力梁。塔柱上设有刚架，塔上设有检修梯。梁均为空心矩形截面，下梁兼作主梁0#块，与塔柱固结。上、中、下梁均设置预应力钢梁，预应力管均采用塑料波纹管，注浆工艺采用真空辅助注浆法。 12.2 建设情况

7#主塔盖帽自2008年9月14日浇筑完成，大桥正式转入索塔2010年4月8日施工，索塔全部封顶。塔基施工采用大体积混凝土施工工艺，采用内分散外蓄温控制措施，塔基未出现温度裂缝。塔墩施工中，自制大型钢边模板，采用翻模施工工艺。混凝土外观美观，接缝光滑。塔柱施工采用液压自爬模板和移动式脚手架爬模板施工技术。施工安全、简单，加快了索塔的施工速度，有效控制了索塔的外观和走线，保证了内部的实心质量。梁采用落地支架和悬吊式支架，二次浇注二次张拉工艺简化了支架设计和材料消耗，减少了梁施工的跨中挠度。

12.3 项目成果评价

索塔施工中采用的翻板模板、液压自爬模板、移动脚手架爬模板、楼板支撑、悬吊支撑等施工技术，充分利用了施工现场材料，成功解决了复杂造型的索塔。花瓶型钢筋混凝土索塔等索塔结构。 ，大大降低了施工成本，提高了施工效率。在施工场地有限、取材困难等恶劣环境下，有效控制了索塔的施工走线，保证了索塔结构内外的美观，为今后同类桥梁工程积累了施工经验，提升公司施工技术管理水平。为公司在重庆地区创造了良好的施工业绩，具有明显的社会效益和经济效益。

12.4 施工效果及施工图片

图 7 塔基施工 图 8 塔墩施工

图 9 下塔施工图 10 下梁结构

图 11 中塔柱施工 图 12 中梁施工

图13 上塔