番禺大桥斜拉桥施工？

1.设计概述和技术特点

1.1的设计概述

番禺大桥是连接广州和番禺的特大桥，横跨主干道珠江，位于洛溪大桥下游3.9km处。由于番禺、顺德、中山、江门、珠海之间的交通日益增加，番禺大桥的建成将有效缓解洛溪大桥的交通压力。

该桥全长3467米，主桥为双塔密索浮动体系斜拉桥，为全预应力混凝土结构。主跨380m，桥跨组合为70+91+380+91+70m，主梁为边梁DP段，宽37.7m，桥面设置8车道和人行道。通航净高34m，主塔呈倒Y形，塔高140.3m；自撑桌。斜拉索为平行钢丝束，采用HDPE热挤压护套保护，据报道为***244。塔上标准电缆间距为1.3m，梁上标准电缆间距为6m。辅助墩的双面墩为空心薄壁柔性墩，既作为拉力墩，又作为抗纵向水平推力墩。采用主塔基础。3.om直径钻孔灌注桩和大体积实体承台，每个塔柱9根桩，1根塔***18桩，桩间嵌有弱风化泥岩。梵高侧82#主墩位于水中，承台尺寸为54x23.5x6m；广州一侧的83号主墩位于岸边，承台尺寸为48xl7x6m。

1.2的技术特征

在斜拉桥的结构设计中，塔、梁、索的变化和组合很多。基于通航、美学和地域符号的考虑，周帆大桥采用斜拉桥方案，设计包括构件尺寸、形式选择和组合的特点:

(1)采用th3.om大直径钻孔灌注桩和大体积承台；

(2)全预应力混凝土结构；

(3)宽37.7m的DP截面梁，与37.7/380的定跨比一样大(接近1/10)，相应增大了主塔梁跨度和承台横向尺寸；

(4)采用倒Y型塔林，由于宽跨比，塔柱侧向倾斜度达到3:l。

上述设计特点对施工提出了更高的要求。与国内建造的斜拉桥相比，混凝土主梁的宽度和桥塔的倾斜度是最大的。除了合理应用高性能混凝土和预应力施工技术外，还开发了爬模、斜拉挂篮悬浇等施工技术。由于基础采用的钻孔桩直径和承台尺寸也居全国斜拉桥之首，要求合理组织大规模基础施工。我们充分结合桥址的地质和水文条件，在基础施工中采用了独特的低成本、高速度的施工方案。

2.施工现场和主要生产设施布置

桥梁为南北走向，桥梁两侧施工场地布置在桥梁东侧，分为生活区和生产区两个功能区。考虑到常年风向，生活区布置在生产区的东侧，使生产区靠近场地西侧的桥址，缩短了场地内的运输距离。生产区内由东向西依次布置零星材料和工具仓库、交通码头、吊装运输码头、钢结构加工车间、砂石堆场、水泥仓库、混凝土搅拌站，在番禺岸桥东侧还设置一座水上施工栈桥。建筑用砂、碎石、水泥均由水路运至现场，由皮带机运上岸；起重码头未配备固定起重设备，起重工作直接由汽车吊或水上浮吊完成；成品电缆场位于大型驳船和辅助码头的钢平台上，可存放48根电缆。

除50m'/h自动搅拌站外，南岸和北岸搅拌站还配备一台4合0.4m小型搅拌机。大体积构件施工过程中，除现场搅拌站供应材料外，还依靠商品混凝土供应，其运输距离约为15kM。现场混凝土运输由搅拌车、自卸汽车、混凝土泵车或牵引系统完成。

3.施工技术措施

3.1基础工程

主桥跨越珠江水系沥青窖水道，为潮汐河流，平均最高水位2.406m，多年平均潮差2.906 m。设计平均流速0.97米/秒，82墩水深约10米。桥址基岩为泥质砂岩，强度离散性较大，为2.3MPa-23MPa，泥岩具有遇水软化的特性；覆盖层与番禺大部分地区相似，粉土夹细砂和中粗砂，厚度为10-20m。

斜拉桥边墩和辅助墩的l.sin钻孔灌注桩和承台施工较为常规，采用非循环旋挖钻机和吊箱围堰施工。主墩3.om桩和大体积承台施工结合常规设备和经验，采取了低成本、高速度的措施:

(l)护筒方面，采用预制钢筋混凝土护筒，内径3.3m，壁厚10cm。护筒下沉采用30t振动锤和自制泥浆捕捉器两种措施。对于覆盖层为粉砂和细砂的地质条件，衬垫可能下沉到强风化岩石表面。

(2)综合运用正循环、反循环、二次成孔等工艺进行成孔；井眼清洗不仅采用并联泥浆泵正循环方式，还采用气举反循环方式。施工中的主要技术措施是围绕提高钻井速度和防止套管底部穿孔灵活组织的。比如钻孔时，采用正循环钻进，当岩石达到一定深度时，采用反循环钻进；第一孔层用1.8m钻机钻进后，再次抓振动和压力保护，第二孔层用3.0m钻机钻进。

(3)桩身水下混凝土浇筑，采用单根30Cm导管将坍落度为16-20cm的卵石混凝土逐桶泵入漏斗进行浇筑，使混凝土在保证浇筑时间的情况下受到冲击振动，更容易流过净距仅为4cm的钢筋笼。

(4)82号墩承台采用钢板围堰施工，围堰内支撑由钻孔桩施工平台直接转化，可双向受力。在堰外抛沙袋，用沙石粉填满堰，然后直接排水，浇筑垫层混凝土。对于水深约10m的高桩大承台施工，该方法缩短了钻孔桩施工准备时间，避开了最困难的水下混凝土封底工作，充分结合了现场水文地质条件。

(5)83 #墩承台基坑开挖维护结构采用振动沉入预制混凝土套管的方法，套管直径l.6m，壁厚5cm，用30t振动锤打入地下6m，套管顶部用贝雷梁支撑，可作为挖掘机走道使用。开挖采用分步开挖的方法，从两侧向桥中线逐段推进，共分6m段。开挖时，用3m桩和型钢支撑护筒底部，达到设计标高后立即填筑砂垫层和混凝土垫层，然后向前开挖下一段。在饱和粉土和细砂的地质条件下，该方法的开挖深度为6m，而套管的维护结构仅消耗260m '的20#混凝土，相当经济。

3.2主塔和主梁施工

3.2.1施工方法

主塔和主梁采用现浇节段法施工。上塔除梁浇筑外分为两段，塔身分为4.5m段。施工缝是水平的。虽然水平施工缝的使用增加了模板加工的难度，但是对于高角度的塔，还是需要使用泵送混凝土。除0#、L #块和上梁端段在支架上浇筑外，其余各段均采用平衡悬臂法悬于挂篮上，每段长6m，混凝土量约为1.5m '。对于主梁的施工，比较了边跨在支架上提前浇筑和中跨单悬臂现浇施工的方法。这种方法被拒绝有三个原因:

(1)支架成本高于吊篮；

(2)控制主梁工期的永远是跨中；

(3)主梁线型需要提前确定，不能像在挂篮中那样分段调整。

3.2.2施工工艺设备

主塔施工采用施工塔吊、施工电梯和混凝土泵三种垂直运输设备。塔式起重机的最大起重能力为160KN。在宽桥主塔双主梁施工中，为保证塔吊的吊装半径和附着安全，塔吊布置在桥中线。同时，为了充分利用现有设备，电梯和混凝土泵均采用两级接力输送方式，特别是电梯采用两台直爬式电梯代替斜爬式电梯，节省了设备投资成本。

主塔柱施工模板采用翻模，每次施工后由四节钢模板组成，高度为1.5m，一节翻至下面3节，顶部1节留作接口接触。一套模板可用于塔柱的下部、毛圈和上部。为方便模板安装、钢筋绑扎等基础作业，根据下、中、上塔柱的高度和施工特点，设置塔柱施工脚手架平台:

(1)下塔柱平台直接依托土墩帽，用钢竹木材料搭设；

(2)中塔柱采用自行设计的整体轻型爬架，利用自身的横向桥梁尺寸和支点增强架体的抗倾覆稳定性，其架体由环绕塔柱的上下水平网架和连接两层桁架的格构柱组成。框架四周设置交叉承重支架，支撑在已浇筑的塔柱预埋件上，框架自重、模板自重及其他施工荷载的合力在支点范围内。在架体上按要求设置了四级水平脚手架平台，自重均为22t，可承受25t的施工荷载，满足大型斜塔施工的特殊需要。爬升架可以随楼层一起爬升，也可以在提升模板前独立爬升。

(3)上塔柱是整个塔的唯一竖向截面。考虑到今后电缆敷设和减震器安装的需要，采用简易脚手架平台。方法是将工字钢嵌入已完成的塔县，然后在横梁上设置踏板。

主塔横梁施工采用重型支撑，支撑形式为梁柱式。支架基础力士塔帽；承重梁采用贝雷梁；柱子由55cm高强度预应力混凝土管牵引，每6根柱子通过柱箍和连接村庄形成格构柱。选择这种柱形式，避免了钢柱温升与混凝土塔柱温升之差带来的问题，从而避免了支点的强制位移，这对保证梁混凝土不早期开裂至关重要。

主梁0#块和1#块及边跨尾段施工也采用梁柱式重型支架，支架材料与主塔梁相同。

主梁104长6米标准段悬臂现浇采用斜拉挂篮，确保主梁施工内力和标高得到有效控制。该挂篮吸收和发展了我国现有的斜拉挂篮技术，取得了以下技术成果:

(l)研究和设计钢锚箱。锚箱功能全面，一方面作为主梁上缆索的锚槽；一方面作为斜拉索与挂篮之间的临时连接结构，实现空间斜拉索；同时也作为斜拉索套管在梁上的定位基础和挂篮沿桥向的水平约束，既方便了套管在梁上的定位，又将挂篮上斜拉索的水平分力传递到已完成的主梁上。

(2)挂篮本身可提升0.3m，桥面顶模和主梁内模也可提升2.2m，横梁可与边梁和桥面整体浇筑，既满足限制桥面受力又不妨碍挂篮前移的设计要求。

(3)挂篮宽度超过40m，宽度为37.7M的部分包括梁全截面一次性浇筑。

边跨合拢段施工时，边跨挂篮后撤4.0M，利用尾段现浇支架纵向延伸，然后用吊索将支架悬臂端与主梁悬臂端连接，形成半挂支架，合拢段在半挂支架上浇筑。

跨中合拢段施工采用跨中挂篮完成。首先拆除一个倒置的吊篮，然后将另一个吊篮向前移动。用吊索吊起挂篮悬臂端后，拆除挂篮后段。挂篮成为简支平台，通过自身的C形结构和吊索支撑在合拢段两侧，跨中合拢段可在挂篮上浇筑。

3.2.3施工中的稳定性、内力和变形控制措施。

对于现浇节段法施工的桥梁，结构体系经过多次转换后形成最终结构。施工过程中，需要控制桥梁结构在各种状态、各种荷载工况下的稳定性、内力和变形；而且满足桥梁结构在恒载下的最终几何尺寸和内力状态的设计要求；同时要注意建筑结构本身的稳定性、内力和变形。这三者往往是相互联系，相互保证的。

番禺大桥大倾角塔柱施工。施工过程中采用刚性钢骨架、临时拉杆和临时撑杆三种方法作为稳定性、内力和变形的控制措施:

(l)刚性钢骨架设置在上、中、下塔柱中，主要用于抵抗当前浇筑钢筋、混凝土时产生的短暂倾覆力。由于中间塔柱倾斜，该倾覆力不足65，438+04，000 kN·m

(2)下塔设置临时拉杆，* *设置三个通道。拉杆采用O32冷拉IV级钢筋。主塔梁施工完成前，布塔柱作为悬臂梁受力，设置拉杆控制下塔柱混凝土应力和变形。梁施工完成后，梁与下塔拉形成门式刚架，此时拆除拉杆。

(3)支柱设置在中间塔柱，有7个通道* * *，支柱材料由贝雷梁和新桥组成。在中上塔交叉处施工完成前，中塔柱作为悬臂梁受力，撑杆一方面用于控制中塔柱的混凝土受力和变形，另一方面可作为塔吊和电梯的附着结构。中、上塔交叉处施工完成后，中塔柱形成三角形刚架，此时，撑杆仅作为塔吊和电梯使用。

当塔柱施工完成时，临时拉杆和撑杆中的最终拉力或顶力应等于塔柱眼重的水平分量，以保证拆除拉杆和撑杆时塔柱的侧向内力等于一次落架的内力，安装拉杆和撑杆时的拉力或顶力应由塔柱施工完成状态用逆拆法计算。

主梁施工中，采用塔梁临时固结措施，将梁的弯矩传递给主塔。对称悬臂施工过程中的塔、梁、索整体视为外部超静定结构，其倾覆稳定性完全由塔柱的强度来保证。因此，在此阶段(边跨合拢前)，严格控制不平衡施工荷载，以各种观测措施(如承台沉降、塔顶偏移等)为主要施工措施，并采用临时抗风索保证抗风稳定性。

严格的施工控制保证了主梁施工中的内力和变形控制。对于每个悬浇梁段，施工控制小组在浇筑前提供对应于具体混凝土浇筑量的挂篮空篮模板标高和挂篮拉索张力。根据有限的C形钩反作用力计算初始索力至最终索力。浇筑时，挂篮前端标高上下变化，但终张拉后的挂篮标高与浇筑前相同，即混凝土浇筑过程。待浇筑的节段达到规定强度并张拉完成主梁预应力后，挂篮下降，斜拉索转换为直接锚固在混凝土主梁上的正式斜拉索。此时拉索最后一次张拉，是参数修正后用正拆法计算的拉力。理论上，按照这个力拉紧拉索后，就不再需要调整拉索了。

3.2.4施工中的测量定位方法

施工测量定位主要制定了三项技术措施:一是放样空间造型主塔现浇段立模位置；二是主梁节段悬臂浇筑施工时挂篮的空间定位；第三，主塔和主梁上空间斜拉索锚套的放样定位措施。

(l)为保证主塔倾斜偏差不大于1/3000的设计要求，同时尽可能方便施工，经过精度分析，我们采用了极坐标直接放样方案，通过建立高精度三角网，建立强制定心站，用高精度全站仪直接放样，既满足了设计要求，又避免了“大顶法”等其他方法的不便。

(2)套筒在塔架上的定位要求非常严格，必须在两个方面加强。首先在主梁0#块上建立比三角网精度更高的轴线控制网；其次，将套筒的定位分解成几项。首先精确定位刚性骨架，然后精确计算骨架套筒定位底座上套筒的位置，用轴线网在骨架上标出点。同时，根据计算标记套筒的相应位置。最后，套筒的定位变成了使两个标记重叠的简单任务。

(3)主梁挂篮和梁上套筒施工时，全断面测量放线和套筒定位工作相结合。首先将套筒、模板和挂篮固结，然后以桥面上的轴线网作为控制依据。通过前后推拉吊篮，左右挤压物品，升降吊篮作为调节手段，实现吊篮的精确定位。同时完成模板和套筒在挂篮上的定位，减少工序，整体控制效果符合要求。

3.3拉索的安装

斜拉索的安装与斜拉挂篮采用的施工方法相适应。斜拉索由绞车从桥底牵引至桥面，先将托盘放在桥面上，然后将斜拉索的锚端与放置在桥面上的斜拉钢锚箱连接，再将斜拉钢锚箱通过高强度螺栓与挂篮连接。最后，通过卷扬机的吊装和千斤顶的牵引，将拉索的张拉端连接到主塔上。

本桥缆索安装由塔吊、卷扬机、探杆、软牵引设备和桥面吊机完成。与国内现有的平面索挂篮悬索方式相比，由于索与挂篮的临时连接方式不同，索锚端与挂篮连接时，不需要使用千斤顶设备和接长螺杆，而是转换成钢锚箱，用高强度螺栓与挂篮连接。

早期用索作为挂篮拉索，可以直接将部分浇筑的混凝土重量转移到主塔上，减轻挂篮和已完成的索梁结构的负担，施工时将主梁负弯矩控制在允许范围内。连接锚箱和挂篮的螺栓拆除后，拉索转换为梁与塔之间的正式斜拉索。

4.加快进度的施工组织措施

番禺大桥斜拉桥为现浇预应力混凝土结构，混凝土总量如下表所示:本桥设计为远期规划，但甲方要求的工期非常紧迫，因此施工方案和施工组织要考虑总体进度要求，争取工期的途径不仅仅是要求混凝土的早期强度；还要考虑增加工作面数量，尽量进行一些可能的平行作业。由于本桥构件尺寸大、体积大，对混凝土早期强度的片面要求容易带来水化热的副作用，因此本桥在施工中更加注重平行作业组织，采取了以下措施:

水上主塔(1)基础施工时，3.0m钻孔桩施工与钢板桩围堰平行作业。将钻孔桩平台改造成围堰内支撑的技术措施为这种平行作业提供了可能。在实际施工中，围堰和钻孔桩几乎同时完成，赢得了大量的时间。

(2)岸边主塔基坑围护结构与3.0M钻孔灌注桩平行施工。3.0m钻孔桩完成后，即可进行基坑开挖。

(3.0m桩质量事故处理与承台施工同步进行。在水上3.0m桩的加固措施得到充分论证和肯定的情况下，一方面对3.0m桩进行抽芯并对缺陷部位进行压制修补，另一方面进行承台浇筑，并在缺陷承台对应位置预留后浇部分。待补桩验收合格后，将预留部分浇筑在承台上，使承台施工不因桩身加固而延误。

(4)下塔柱与主塔梁支架模板平行作业，只要注意下塔柱施工三角架和梁支架的整体布置即可实施。

(5)中塔柱施工与主梁0 #和L #支架现浇施工平行进行。

(6)安装挂篮工程与拆除主梁0 #、L #支座和主塔横梁管桩支座平行进行。这些管桩支撑防止吊篮在提升位置组装。如果支架拆除后再组装挂篮，工期将延迟15天。我们在不妨碍拆除管桩支架的位置设置贝雷梁支架，挂篮在贝雷梁支架上拼装。管桩支架拆除完成后，我们将依靠贝雷梁支架上的轨道平车将挂篮顺桥平移至垂直提升位置。

(7)塔冠施工与主梁悬臂浇筑平行进行。

(8)利用主梁养护期，完成缆索铺设及缆索与锚箱的连接。挂篮就位后，锚箱可与挂篮连接，节省了挂索时间。采取上述并联作业措施时，必须做好充分准备，除技术措施外，还必须采取必要的安全管理措施。

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