一种门式索塔施工方法

技术领域

本发明涉及桥梁的塔柱施工技术领域。更具体地说，本发明涉及一种门式索塔施工方法。

背景技术

本申请基于的施工项目中，大桥索塔位于河岸边，索塔主要有如下几个特点：1)索塔高度较常规的索塔高，不含塔顶装饰部分，索塔高将近100米；2)索塔为门式索塔；3)索塔倾斜斜度较常规的索塔大，导致了施工困难，常规的施工方案无法满足要求；4)索塔构造复杂，索塔的结构是非常规的，如横梁仅设置了上横梁，中横梁省略，而下横梁用其它结构代替。基于上述施工环境下索塔要达到的施工要求，无法用常规的施工方案进行施工，必须要开发一种新的施工方案，在各个施工步骤中均需要重新根据实际情况进行合理设置，否则无法顺利完成施工项目。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种门式索塔施工方法，解决了实际施工中无法使用现有成熟的施工方案的技术问题，在各个施工阶段均进行了新的设计，顺利完成了本申请依托的大桥索塔施工。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种门式索塔施工方法，包括如下步骤：

S1：根据设计及施工要求，对两侧的塔柱进行节段划分，塔柱外侧面为倾斜面且上下间隔具有台阶，并布置塔吊及电梯；

S2：施工底部承台，绑扎首节段钢筋，并通过塔吊安装模板，浇筑砼完成塔柱首节段施工；

S3：绑扎第2节段钢筋，利用塔吊安装塔柱除内侧面外的爬模三角支撑架，并利用塔吊安装爬模模板；

S4：利用塔吊安装塔柱爬模的其余构件，向上施工塔柱数个节段及内侧的砼支墩；

S5：安装塔柱内侧面爬模，进入正常爬模施工循环后，再次向上施工塔柱数个节段，最上节段的下一个节段内箱搭设封顶支架；

S6：继续向上通过爬模施工塔柱数个节段，爬模施工过程中碰到台阶斜度发生变化，爬行轨先进行过台阶角度调整后继续施工；

S7：继续正常向上爬模施工塔柱数个节段，其中最上节段的下一个节段内箱搭设封顶支架；

S8：继续向上爬模施工塔柱数个节段，此过程爬行轨先进行过台阶角度调整，并交叉利用塔吊吊装、安装横梁π型支架；

S9：继续向上正常爬模施工剩余的塔柱节段，完成塔柱施工，利用塔吊拆除爬模，并完成横梁的施工；

S10：横梁浇筑施工并张拉完成后，拆除横梁支架并施工横梁以下的装饰块，施工索塔其它装饰结构，完成索塔施工。

优选的是，所述步骤S1中，塔吊在索塔的两侧分别对应设置一个，记为A塔吊和B塔吊，分别负责A、B塔柱材料、模板、支架及施工机具吊装，共同负责横梁材料及模板支架吊装，并负责场内钢筋倒运，钢筋倒运流程为：(1)B塔吊覆盖钢筋场，直接吊装钢筋至B塔柱处；(2)B塔吊从钢筋场转运钢筋至B塔柱小里程侧地面上，即中转区，A塔吊覆盖B塔柱吊装中转区的钢筋至A塔柱。

优选的是，两个塔吊实现交叉作业流程如下：

a、塔柱施工时，A塔吊的吊钩作业范围限定为不超过臂长20m，双塔互不干扰；

b、A塔吊进行钢筋转运时，A塔吊大臂允许旋转区域为中转区至河道方向，吊钩进入大臂长20m范围内后可自由旋转；B塔吊大臂只允许在大里程区域旋转；

C、横梁施工时，当A塔吊的吊钩超过大臂20m时，B塔吊大臂必须避开该区域；塔吊旋转至吊钩不得超过大臂20m，旋转到位时再移动吊钩。

优选的是，所述索塔为门式索塔，塔柱采用箱型断面，塔柱上方在承台顶下方设置一道预应力砼横梁，横梁下方设置倒阶梯式装饰块，塔柱内侧设置砼支墩用于取代常规的下横梁。

优选的是，所述索塔的塔柱分为下塔柱、中塔柱、上塔柱，各塔柱连接处在内侧为垂直面，外侧为台阶式突变斜面，步骤S6和S8中爬行轨过台阶角度调整分别在下塔柱与中塔柱以及中塔柱与上塔柱的衔接处，步骤S2至S5均为下塔柱施工，步骤S6和S7均为中塔柱施工，步骤S8和S9均为上塔柱施工。

优选的是，步骤S4中的塔柱数个节段及首节段的施工均包括砼支墩施工，砼支墩侧面及塔柱均采用爬模模板，而砼支墩正反面采用承台模板改装的钢模板。

优选的是，步骤S5和S7中在下塔柱、中塔柱、上塔柱相互的连接处施工封顶支架，在下一节段施工时提前预埋多根钢棒，其沿着塔柱内侧相对且间隔设置，在下一节段的内模拆除后，开始封顶段模板封顶支架搭设：(1)在提前预埋的钢棒上安装一对工字钢横梁；(2)在一对工字钢横梁上铺设工字钢纵梁形成支架底平台；(3)在工字钢纵梁上搭设扣件式满堂支架；(4)最后在满堂支架上方及侧面铺设纵横分配梁及面板。

优选的是，横梁采用架空的π型支架施工，完成中塔柱施工后开始横梁支架的施工，横梁支架安装在已施工完成的塔柱节段上，横梁施工完后，再进行横梁底下装饰块施工。

优选的是，所述塔柱内还设置有劲性骨架，其包括分别位于4个侧面的4块标准桁架，标准桁架之间通过连接架形成整体的劲性骨架，标准桁架及连接架均通过多根立杆及联系杆连接为整体，连接架处的相邻立杆之间的间隔及立杆的倾斜角度根据塔柱截面大小及倾斜角度进行调节设置后再通过联系杆连接。

优选的是，塔柱内设置有支架平台，用于内模施工及钢筋绑扎，同时作为支撑，在所述支架平台待搭设的塔柱施工时预埋多根钢棒，其沿着塔柱内侧相对且间隔设置，所述支架平台包括底架和钢管支架，所述底架设置于钢棒上，所述钢管支架满焊于所述底架上，所述底架为可伸缩的套筒结构，所述底架由中部的槽钢与两侧的槽钢相互穿插设置形成。

本发明至少包括以下有益效果：

本发明针对特殊的不同于现有常规的索塔结构施工，解决了现有成熟的施工方案不适用的技术问题，对应每个单独的施工步骤，采用适用于本申请施工项目的具体施工方案，最终顺利完成了本申请施工项目的施工，具有独特性、施工安全性、高效性，给同类型的后续施工提供了一种不同的施工方案。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明的索塔正面结构示意图；

图2为本发明的索塔侧面结构示意图；

图3为本发明的塔柱节段划分示意图；

图4为本发明的塔吊电梯布置示意图；

图5为本发明塔吊交叉施工流程示意图一；

图6为本发明塔吊交叉施工流程示意图二；

图7为本发明塔吊交叉施工流程示意图三；

图8为本发明第1～4节含砼支墩的塔柱模板平面图；

图9为本发明封顶支架施工时钢棒布置图；

图10为本发明封顶支架构造图；

图11为本发明上塔柱外周装饰结构施工时模板支架结构图；

图12为本发明的横梁支架构造图；

图13为本发明下塔柱劲性骨架标准节构造平面图；

图14为本发明下塔柱劲性骨架标准节构造立面图；

图15为本发明塔柱内支架平台构造图。

附图标记说明：

1、塔柱，2、横梁，3、砼支墩，4、装饰块，5、塔吊，6、电梯，7、中转区，8、爬模模板，9、钢模板，10、钢棒，11、工字钢横梁，12、工字钢纵梁，13、满堂支架，14、分配梁，15、面板，16、横梁支架，17、标准桁架，18、连接架，19、立杆，20、联系杆，21、底架，22、钢管支架。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以下以高堰西路舞水大桥3#索塔的施工方案为依托进行详细说明。

一、工程概况

高堰西路舞水大桥3#索塔位于舞水河西岸，索塔高98.15m(不含塔顶装饰)，桥面以上高78.15m。索塔总体为门式结构，塔柱1净间距41.2m，离承台顶84.7m处设置一道预应力砼横梁2，横梁2下方设置倒阶梯式装饰块4，塔柱1内侧设置砼支墩3(取代下横梁)。

塔柱1采用箱型断面，分为下塔柱、中塔柱、上塔柱，分别高46m、25m、27.15m，壁厚分别为80cm、70cm、60cm。

各塔柱1连接处设台阶式突变，其中纵桥向台阶均宽25cm，横向外侧台阶宽50cm，横向内侧未设台阶。下塔柱横桥向倾角2.5°(外侧倾角，内侧为垂直面，下同)，纵桥向倾角1.3°；中塔柱横桥向倾角2.3°，纵桥向倾角0.6°；上塔柱横桥向倾角3°～0，纵桥向倾角0.2°～0。

上横梁2高7.8m，净跨度42.2m，为预应力砼箱型结构，其中底板设置20束

主塔布置结构图如图1和图2所示。

二、索塔总体施工方案

塔柱1采用常规爬模分节段浇筑施工，爬模最大浇筑高度为4.5m，每个塔柱1配置一台7013-10塔吊5及电梯6配合爬模施工，横梁2采用π型支架施工。

1、主塔节段划分

根据爬模最大施工高度，并综合考虑支墩、上中下塔柱交界处，将塔柱1划分为22个节段，节段最大浇筑高度为4.5m。如图3所示为主塔节段划分示意图。

2、塔吊5、电梯6布置

(1)布置方案

计划在2个塔柱1外侧各配置一台中联重科TC7013-10型塔吊5，上游侧塔吊5(A塔吊)臂长60m；下游侧塔吊5(B塔吊)臂长45m，可覆盖钢筋加工场；为保证群塔作业安全，根据现场实际进度，A承台进度领先B承台约30天，A塔吊设置为高位塔，2个塔吊5之间的安全高差不小于8.4m(3个标准节)。

TC7013-10型塔吊5最大吊重10t，可满足爬模架体及横梁支架16吊装要求。

每个塔柱1各配置一台施工电梯6，电梯6设置在塔柱1大里程侧，可直接与爬模施工平台对接，与塔柱1间设置附着，附着间距不大于9m。电梯6选用中联重科SC200/200施工升降梯。

塔吊电梯布置示意图如图4所示，在两侧分别设置一个塔吊5和一个电梯6。

(2)塔吊5任务

A、B塔吊分别负责A、B塔柱材料、模板、支架及施工机具吊装，共同负责横梁2材料及模板支架吊装，并负责场内钢筋倒运。钢筋倒运流程为：(1)B塔吊覆盖钢筋场，直接吊装钢筋至B塔柱处；(2)B塔吊从钢筋场转运钢筋至B塔柱小里程侧地面上，A塔吊覆盖B塔柱吊装中转的钢筋至A塔柱。如图5至7中，左侧均为A塔吊，右侧均为B塔吊。

(3)塔吊5交叉流程

a、塔柱1施工时，A塔吊的吊钩作业范围限定为不超过臂长20m，双塔互不干扰，如图5所示。

b、A塔吊进行钢筋转运时，A塔吊大臂允许旋转区域为中转区7至河道方向，吊钩进入大臂长20m范围内，方可自由旋转；B塔吊大臂只允许在大里程区域旋转，如图6所示。

C、横梁2施工时，当A塔吊的吊钩超过大臂20m时，B塔吊大臂必须避开该区域。塔吊旋转至吊钩不得超过大臂20m，旋转到位时再移动吊钩，如图7所示。

(4)安装爬升流程

根据TC7013-10型塔吊5无附着最大独立作业高度52m、附着以上最大允许独立高度39m、附着最大允许间距25.2m的要求，并结合爬模施工需要，塔吊5的安装及顶升流程如下：

(1)承台施工完成，开始安装塔吊5，高塔52m、低塔43.6m；

(2)A塔柱爬模爬升至第11节段、B塔柱爬模爬升至第9节段时，安装第一道附着，塔吊顶升19.6m(7个标准节)。

(3)A塔柱爬模爬升至第15节段、B塔柱爬模爬升至第13节段时，安装第二道附着，塔吊顶升16.8m(6个标准节)。

(4)A塔柱爬模爬升至第19节段、B塔柱爬模爬升至第17节段时，安装第三道附着，塔吊顶升16.8m(6个标准节)。

(5)当A塔柱爬模爬升至22节段时，安装第四道附着，塔吊爬升14m(5个标准节)。

3、主塔总体施工步骤

(1)承台施工完成后，绑扎塔柱1首节段钢筋，利用塔吊5安装模板(塔柱1采用爬模模板8，砼支墩3采用钢模板)，浇筑砼。

(2)绑扎塔柱第2节段钢筋，利用塔吊5安装塔柱3个面(除内侧面)爬模三角支撑架，利用塔吊5安装模板。

(3)利用塔吊5安装塔柱1爬升模板其余构件，施工完塔柱前5个节段及砼支墩3。

(4)安装塔柱1内侧面爬模，进入正常爬模循环施工塔柱1前12个节段，其中塔柱1第11节段内箱需搭设封顶支架。

(5)塔柱13～15节段爬模施工，爬行轨需进行过台阶角度调整。

(6)正常爬模施工塔柱16～18节段，其中第17节段内箱需搭设封顶支架。

(7)塔柱19～20节段爬模施工，爬行轨需进行过台阶角度调整；开始交叉利用塔吊5吊装、安装横梁π型支架。

(8)正常爬模施工塔柱21、22节段，完成塔柱1施工，利用塔吊5拆除爬模；同时交叉施工横梁2。

(9)横梁支架16安装、预压完成，分三次浇筑横梁2。

(10)横梁2张拉完成，拆除横梁支架16，施工横梁2以下装饰块4；缆索安装完成，施工塔顶鞍室及装饰结构；索塔施工完成，拆除塔吊5及施工电梯6。

三、索塔施工工艺

1、爬模施工工艺

采用常规的爬模施工即可。

2、下塔柱施工

下塔柱高46m，分11节段施工，分别为3m+4.5m*2+2.82m+4.5m*6+4.18m，均采用爬模工艺，以下对首节3m实心段、第1～4节塔柱含砼支墩3、第11节封顶段、砼支墩3内支架的特殊措施工艺进行说明。

2.1塔柱首节(含砼支墩3)实心段冷却管

塔柱1首节高3m，顶面尺寸为9.4mx9.9m，为大体积混凝土。为减小水化热的影响，施工时塔柱1内布置冷却水管进行管冷内部降温，外部采用覆盖2层土工布保温养护。冷却水管采用Φ50x2.5mm的钢管，共布置3层，每层均设置一个进出水口。

2.2第1～4节塔柱(含砼支墩3)模板

塔柱1采用爬模模板8；砼支墩3侧面采用爬模模板8，正反面采用钢模板9(承台模板改装)，如图8所示。

2.3塔柱第11节封顶支架

第10节段施工时在顶部以下1m处预埋8根600mm长的

第10节段内模拆除后，开始封顶段模板支架搭设：(1)安装钢棒10，在钢棒10上安装2个I32a工字钢横梁11；(2)铺设I32a工字钢纵梁12形成支架底平台；(3)在工字钢上搭设扣件式满堂支架13(为钢管支架，并设置顶托、底托)；(4)最后铺设纵横分配梁14及面板15。支架结构如图10所示。

为保证人员施工安全，I32工字钢之间需满铺竹跳板，注意竹跳板错开立杆底托位置铺设。第11节段砼强度达到75％后，工人从预留人孔进入下塔室内，进行模板、支架拆模，并从人孔运出。

2.4砼支墩3内支架

砼支墩3内支架采用扣件式钢管支架，随支墩施工逐段搭设。前期作为施工平台，后期直接利用为封顶支撑架。钢管立杆间距60cm*60cm，步距120cm，进入倒角范围步距加密为60cm。封顶砼强度达到75％后，才可进行支架拆除，人员及材料从砼支墩3与塔柱1之间的人孔进出。

3、中、上塔柱施工

中塔柱高25m，分6节段施工，分别为4.5m*4+2.5m+4.5m；上塔柱高21.5m，分5节段施工，分别为4.5m*3+3.7m+4.5m，均采用爬模工艺，封顶段支架、模板构造同下塔柱封顶段，其中上塔柱外周装饰结构施工工艺如下：

(1)第20～22节塔柱施工时进行托架牛腿预埋、连接钢筋预留；

(2)外模拆除后，安装托架，安装满堂支架进行装饰结构施工，钢管支架2必须与塔柱进行有效锚固，保证支架稳定；

(3)模板支架结构如图11所示。

4、横梁2施工

为不影响塔梁同步作业，横梁2采用架空的π型支架施工，塔柱1施工完第18节开始横梁2施工；横梁2施工完后，再进行横梁2底下装饰块4施工。横梁支架16构造图如图12所示。

5、劲性骨架施工

因塔柱1较高，构造复杂，且存在较大的斜度，给钢筋、模板施工定位及固定带来很大困难，为保证施工质量，塔柱1内设置了劲性骨架。

劲性骨架立杆19采用L100*100*10角钢，水平杆及斜杠构成的联系杆20采用L75*75*8角钢。劲性骨架根据塔柱1分节的高度分段制作、吊装，标准节段为4.5m高，水平杆间距2.25m。

塔柱1内侧面为垂直面，其余为斜面。根据塔柱1结构特点，劲性骨架分为4块标准桁架17，再根据塔柱1的斜度加设连接架18和联系杆20连接成整体，如图13和图14所示，其中上、中塔柱根据截面的减小，相应减少立杆19数量。相邻标准桁架17之间为连接架构成的变形调整区，根据塔柱截面及斜面大小，设置立杆19之间的间距以及立杆的斜度，构成可调整截面及斜度的连接架18，标准桁架17以及连接架18之间均通过联系杆20连接为整体。

下塔柱截面较大，劲性骨架采用在钢结构加工场地将劲性骨架A、B、C分节制作，运至现场，分别吊装至塔柱1上焊接，再焊接连接架件形成骨架；中上塔柱劲性骨架直接在地面组合成整体估计，再采用塔吊5整体吊装至塔柱1上焊接。

加工及安装要求：劲性骨架安装时顶面高程误差控制在±5mm以内，平面尺寸误差不大于5mm，倾斜度不大于1/1500，支架杆件搭接部分进行全焊，焊缝焊高不小于6mm。

6、塔柱1内支架平台

塔柱1内随着施工高度的增加，需在塔内设置施工平台，以便内模安装拆除和钢筋的绑扎安装，并作为内模底及砼布料机支撑。

中、下塔柱塔内施工平台由预埋件、底架21和钢管支架22组成，高度5.2m。预埋件采用插入φ50mm钢棒10，塔柱1施工时预埋φ60mmPVC管；底架21采用2[20槽钢内插2[16槽钢，形成可可随塔柱1内箱截面缩小相应调整的伸缩装置；底架21上铺设[10槽钢搭设φ48mm钢管支架22，形成内支架平台。钢管支架22与底架21之间满焊，便于整体吊装。采用塔吊5进行辅助吊装，钢管支架22顶部四角焊接φ16mm钢筋吊环形成4个吊点。塔柱1内支架平台构造图如图15所示。

上塔柱高度较小，直接搭设落地钢管支架22作为塔内施工平台，钢管支架结构为立杆间距90cm*90cm、步距120cm。

塔内平台、内外模等之间的施工顺序为：砼浇筑→接长劲性骨架→拆除内、外模→爬模爬升→塔内平台提升→安装钢筋→安装内、外模→浇筑砼。

7、钢筋施工

钢筋连接：

①直径20mm以下钢筋采用绑扎搭接接头，直径大于等于20mm钢筋采用直螺纹套筒连接接头。

②钢筋接头位置应避开钢筋弯曲处，且距起弯点的距离不得小于钢筋直径的10倍。

③配置在“同一截面”内的钢筋接头，不得超过钢筋数量的50％；且“同一截面”内，同一根钢筋上不得超过一个接头。

8、混凝土施工

混凝土配合比：

塔柱混凝土设计强度等级为C50。砼采用商品混凝土，施工采用泵送混凝土施工工艺，罐车运输，混凝土坍落度按照混凝土最大泵送高度进行控制，最大泵送高度95m，坍落度控制在180-220mm。为保证砼的泵送性能，细骨料采用河砂。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。