本發明涉及橋梁施工技術領域，具體地說涉及一種曲面弧形混凝土塔施工方法。

背景技術：

近年來隨著經濟和社會發展，國內對城市設施的外觀美感要求越來越高，橋梁建筑不僅要滿足其基本的功能要求，往往還要綜合考慮地理、環境、人文、美學等因素。許多跨越公路鐵路、江河湖泊的大跨度、大空間的城市橋梁，作為地標性建筑，其造型日趨多樣化和復雜化。

大跨度斜拉橋和懸索橋的主塔不僅是主要的承重構件，也是決定橋梁造型的關鍵部件。其中曲面弧形混凝土塔得到了許多橋梁建筑師的青睞，但同時對橋梁主塔結構的建造和施工提出更嚴格的要求。目前對于曲面異型混凝土主塔結構的施工缺乏有關的規范指導，可供借鑒的工程實踐經驗較少，可供借鑒的工程實踐經驗較少。同時曲面異型混凝土主塔結構造型復雜，施工、安裝難度大，施工精度要求高。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是提供一種能夠實現塔線形控制要求及混凝土應力控制要求，并能安全、順利地合攏的曲面弧形混凝土塔施工方法。

為了解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：一種曲面弧形混凝土塔施工方法，塔由雙肢塔柱以及塔頂合攏段構成，采用液壓爬模法沿著塔柱標高進行分節段逐步施工雙肢塔柱，并在雙肢塔柱的施工過程中，在雙肢塔柱之間安裝一根以上的臨時橫撐，在各塔柱的上端內側壁分別預埋牛腿作為支點，牛腿上吊裝貝雷梁作為塔頂合攏段支撐平臺，最后采用膺架法進行混凝土分層澆筑施工完成珙塔合攏。

進一步地，臨時橫撐由水平橫撐和兩斜撐構成，呈平放的K形，水平橫撐由中間段和兩水平段構成，臨時橫撐的具體安裝過程為：在地面將水平橫撐的兩水平段分別與兩斜撐焊接成Y形支架，用塔吊分別將Y形支架焊接到雙肢塔柱上的預埋板上，然后吊裝水平橫撐的中間段，水平橫撐的中間段的一端采用法蘭盤連接與一側Y形支架的水平段對接，并擰緊螺栓，另一端采用內徑大于水平橫撐外徑的鋼管套與另一側Y形支架的水平段對接，并進行焊接固定。

進一步地，牛腿的具體預埋過程為：在塔柱的上端內側壁預埋水平向外懸挑的型鋼，并在型鋼下部的塔柱的內側壁通過預埋鋼板形成斜向撐桿，從而形成三角形牛腿作為貝雷梁的支點，待塔柱混凝土強度達到要求后進行貝雷梁的吊裝。

進一步地，在雙肢塔柱的施工過程中，還進行了鋼錨梁的安裝，鋼錨梁的具體安裝過程為：利用塔吊進行鋼錨梁的吊裝，使鋼錨梁底座的縱橫軸線同施工放樣的縱橫軸線重合，定位后在鋼錨梁伸出肢、鋼錨梁端板、鋼錨梁拉板與塔柱混凝土結構重合的位置通過PBL鍵穿入鋼筋來固定鋼錨梁。

進一步地，貝雷梁的數量在兩層以上，并縱橫交錯布置。

進一步地，雙肢塔柱的施工過程包括以下步驟：

(1)鋼筋安裝，并按照設計要求安裝爬梯預埋件及爬模預埋件；

(2)爬模骨架安裝；

(3)混凝土澆筑，并在混凝土澆筑完成后進行混凝土養護；

(4)鋼筋安裝，并按照設計要求安裝爬梯預埋件及爬模預埋件；

(5)在液壓設備的作用下將爬模模板調整及爬升，之后返回步驟(3)進行混凝土澆筑，直至雙肢塔柱完成施工。

進一步地，鋼筋安裝的具體過程為：先進行豎向主鋼筋安裝，然后進行箍筋及縱向鋼筋、橫向鋼筋的安裝。

進一步地，爬模骨架安裝的具體過程為：爬模骨架先在地面拼裝完成并驗收合格后，再進行整體吊裝，安裝好各層平臺的底梁，鋪好各層平臺木板，內側設置安全網一道，外側設密目防塵網，退模前做好模板與上平臺架體的連接，平臺的轉角部位未爬升時均用木板封閉，以防落物傷人或其它安全事故。

進一步地，混凝土澆筑的具體過程為：混凝土采用臥泵分層澆筑，分層厚度為0.3m，沿水平方向逐漸推進，混凝土采用插入式振搗器振搗。

與現有技術相比本發明具有以下優點：

1、本發明可用于特大斜拉橋雙曲面弧形混凝土塔，本方法采用液壓爬模法沿著塔柱標高進行分節段逐步施工雙肢塔柱，操作方便，安全性高，模板調整方便，從源頭上控制了塔柱線型及匹配精度，便于主塔吊裝精度控制。

2、本發明在塔柱爬升時，塔柱之間設置臨時橫撐，實現了特大斜拉橋曲面弧形混凝土塔線形控制要求及混凝土應力控制要求。

3、本發明在拱塔合攏時，通過在雙肢塔柱側壁預埋鋼板焊接型鋼牛腿作為支點，在其上吊裝多層縱橫交錯的貝雷梁作為塔頂合攏段支撐平臺，采用膺架法進行混凝土分層澆筑施工。通過本方法的實施，實現了特大斜拉橋曲面弧形混凝土塔安全、順利地合攏。

4、本發明在鋼錨梁吊裝施工時，利用塔吊進行鋼錨梁的吊裝，采用上下吊索配合鋼吊梁進行四點起吊，防止吊裝過程中鋼錨梁出現過大的應力和變形，實現了特大斜拉橋曲面弧形混凝土塔索套管位置偏差滿足設計及規范要求。

5、本發明針對索塔結構施工過程安全控制、施工臨時結構優化設計等關鍵技術問題，開展有關的理論分析和數值模擬研究，經工程實踐總結，形成了針對性的技術措施和施工工藝，塔身曲面弧形結構線型滿足設計要求，水上、高空大噸位吊裝安全可靠，節約成本。

附圖說明

圖1為本發明一實施例的施工工藝流程圖。

圖2為本發明一實施例中的臨時橫撐結構示意圖。

圖3為本發明一實施例中的臨時橫撐安裝示意圖。

圖4為本發明一實施例中的鋼錨梁吊裝示意圖。

圖5為圖4的右視圖。

圖6為本發明一實施例中牛腿及貝雷梁的安裝示意圖。

圖7為模板拼裝圖。

圖8為主塔封頂圖。

附圖中各部件的標記為：111水平橫撐的中間段、112水平橫撐的水平段、12斜撐、20鋼錨梁、31上吊索、3下吊索、33鋼吊梁、41型鋼、42斜向撐桿、50貝雷梁。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步描述：

以一種具有壯族頭飾頭巾特色的斜拉索塔為例，該塔由雙肢塔柱以及塔頂合攏段構成，本發明一實施例的曲面弧形混凝土塔施工方法采用液壓爬模法沿著塔柱標高進行分節段逐步施工雙肢塔柱，并在雙肢塔柱的施工過程中，在雙肢塔柱之間安裝一根以上的臨時橫撐，在各塔柱的上端內側壁分別預埋牛腿作為支點，牛腿上吊裝貝雷梁作為塔頂合攏段支撐平臺，最后采用膺架法進行混凝土分層澆筑施工完成珙塔合攏，參見圖1，具體包括以下步驟：

(1)鋼筋安裝

先進行豎向主鋼筋安裝，然后進行箍筋及縱向鋼筋、橫向鋼筋的安裝，主鋼筋連接采用直螺紋套筒接頭連接方式，接頭應錯開布置，接頭錯開至少1m，同一斷面接頭不得超過該斷面主筋數量的1/2，并應嚴格按施工規范操作；

按照設計圖紙及爬模方案要求進行主塔內部爬梯預埋件及爬模預埋件的安裝；

(2)爬模骨架安裝

爬模骨架先在地面拼裝完成并驗收合格后，再進行整體吊裝，安裝好各層平臺的底梁，鋪好各層平臺木板，內側設置安全網一道，外側設密目防塵網，退模前做好模板與上平臺架體的連接，平臺的轉角部位未爬升時均用木板封閉，以防落物傷人或其它安全事故；

(3)混凝土澆筑

塔柱混凝土采用臥泵分層澆筑，分層厚度以0.3m為宜，沿水平方向逐漸推進，混凝土采用插入式振搗器振搗，振搗時需快插慢拔，同時要垂直插入混凝土中，嚴禁用振搗棒拖混凝土布料，振搗棒移動間距不得超過有效工作半徑的1.5倍；

凝土澆筑完成后，應在收漿后盡快用土工布覆蓋和灑水養護，覆蓋時不得損傷或污染混凝土的表面，灑水的次數以能保持混凝土表面經常處于濕潤狀態為度；

(4)鋼筋安裝

先進行豎向主鋼筋安裝，然后進行箍筋及縱向鋼筋、橫向鋼筋的安裝，主鋼筋連接采用直螺紋套筒接頭連接方式，接頭應錯開布置，接頭錯開至少1m，同一斷面接頭不得超過該斷面主筋數量的1/2，并應嚴格按施工規范操作；

按照設計圖紙及爬模方案要求進行主塔內部爬梯預埋件及爬模預埋件的安裝；

(5)爬模模板調整及爬升

參見圖7，塔柱曲面模板根據設計的尺寸和線形要求，在液壓設備的作用下將爬模模板調整及爬升，之后返回步驟(3)進行下一節段的混凝土澆筑，直至雙肢塔柱完成施工。

本實施例中，塔柱支腿分32個節段，塔柱爬模每爬升4.5m，沿塔柱中心線的兩塊圓弧段模板從中間對稱切除17.3mm，同時塔柱中心線兩側模板向圓弧段挪移；

液壓自爬模是以液壓為動力，通過油缸提模提桿雙作用，使導軌與架體實現互爬，整個爬升過程均不需要任何其它吊升設備，安裝及拆除除外。爬模系統施工工藝凝土澆筑完后→拆模后移→安裝附墻裝置→提升導軌→爬升架體→綁扎鋼筋→模板清理刷脫模劑→埋件固定模板上→合模→澆筑混凝土；

整個結構僅一次組裝，爬升過程中不用再支模、拆模、搭設腳手和運輸等工作，混凝土保持連續澆筑，施工速度快，可避免施工縫，同時具有節省大量模板、腳手材料和勞力，減輕勞動強度，降低施工成本，施工安全等優點，實現了特大斜拉橋曲面弧形混凝土塔施工安全和線型質量控制。操作方便，安全性高，曲面可調模板調整方便，不需要高頻率更換模板，爬升速度快，提高了工程施工速度，與傳統的方法相比，可節省大量模板材料和工時；

(6)合攏段牛腿安裝

在塔柱的上端內側壁預埋水平向外懸挑的型鋼41，并在型鋼下部的塔柱的內側壁通過預埋鋼板形成斜向撐桿42，型鋼41與斜向撐桿42形成三角形牛腿作為貝雷梁50的支點，待塔柱混凝土強度達到要求后進行貝雷梁的吊裝，這樣能夠實現曲面弧形混凝土塔安全、順利的合攏；

本實施例中，在塔柱側壁預埋長3m的I45a工字鋼，向外懸挑1m與下部斜撐一起形成牛腿，牛腿上先架設12m長的縱向貝雷梁，并用角鋼與預埋工字鋼焊接固定，然后吊裝橫向貝雷梁，布置間距0.9m，并焊接固定，然后依次吊裝上層縱橫向貝雷梁，共吊裝8層縱橫交錯的貝雷梁，貝雷梁兩側橫向預留的空間，便于腳手架搭設施工和模板加固；

(7)珙塔合攏

采用膺架法進行混凝土分層澆筑施工，參見圖8；

(8)主塔竣工驗收

按照《城市橋梁工程施工與質量驗收規范》CJJ 2-2008規范對主塔進行驗收。組織人員對主塔混凝土外觀質量、垂直度、壁厚、尺寸、預埋件等檢查項目進行驗收。

本實施例中，參見圖2和圖3，臨時橫撐由水平橫撐和兩斜撐12構成，呈平放的K形，水平橫撐由中間段111和兩水平段112構成，臨時橫撐的具體安裝過程為：在地面將水平橫撐的兩水平段分別與兩斜撐焊接成Y形支架，用塔吊分別將Y形支架焊接到雙肢塔柱上的預埋板上，然后吊裝水平橫撐的中間段，水平橫撐的中間段的一端采用法蘭盤連接與一側Y形支架的水平段對接，并擰緊螺栓，另一端采用內徑大于水平橫撐外徑的鋼管套與另一側Y形支架的水平段對接，并進行焊接固定；

上述臨時橫撐，保證了施工過程中主塔雙肢塔柱的線形及內力控制要求，提高了合攏前雙肢塔柱的穩定性，其撓曲變形小，起重吊裝簡便，用鋼量省，大幅度降低了施工難度及安全隱患；在一具體實施例中，雙肢塔柱之間共設置兩排四道臨時橫撐，標高分別為32m、50m、75m、95m，采用鋼管制作。實現了特大斜拉橋曲面弧形混凝土塔線形控制要求及混凝土應力控制要求。

本實施例中，雙肢塔柱的施工過程，還包括鋼錨梁的安裝，鋼錨梁的具體安裝過程為：利用塔吊進行鋼錨梁的吊裝，使鋼錨梁底座的縱橫軸線同施工放樣的縱橫軸線重合，然后再對鋼錨梁上的索套管的管口坐標進行復測，利用電動葫蘆配合塔吊定位鋼錨梁，定位后在鋼錨梁伸出肢、鋼錨梁端板、鋼錨梁拉板與塔柱混凝土結構重合的位置通過PBL鍵穿入鋼筋來固定鋼錨梁，保證鋼錨梁結構在混凝土施工過程中不發生偏移；

根據鋼錨梁的結構特點，參見圖4和圖5，采用上吊索31、下吊索32配合鋼吊梁33對鋼錨梁20進行四點起吊，防止吊裝過程中鋼錨梁出現過大的應力和變形。根據設計圖紙要求，鋼錨梁臨時吊點設置在鋼錨梁順橋向兩側，鋼錨梁吊裝如圖3所示；

整體吊裝貝雷梁支架避免了風險高、難度大的高空腳手架搭拆作業，消除了大量人員高空攀爬、高空墜物等安全隱患，同時，大幅度縮短了施工周期，實現了特大斜拉橋曲面弧形混凝土塔索套管位置偏差滿足設計及規范要求。

本發明針對索塔結構施工過程安全控制、施工臨時結構優化設計等關鍵技術問題，開展有關的理論分析和數值模擬研究，經工程實踐總結，形成了針對性的技術措施和施工工藝，塔身曲面弧形結構線型滿足設計要求，水上、高空大噸位吊裝安全可靠，節約成本。

應當理解本文所述的例子和實施方式僅為了說明，并不用于限制本發明，本領域技術人員可根據它做出各種修改或變化，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。