成都火车南站“单塔双索面斜拉桥施工 工艺研究”报告

n成都火车南站“单塔双索面斜拉桥施工工艺研究”研制报告摘要：以成都火车南站跨线桥施工为例，介绍单塔双索面不等跨预应力混凝土斜拉桥的施工工艺，应力监控与测试，质量及安全措施等内容，为类似工程提供施工经验。关键词：跨线斜拉桥 桩基 索塔 主梁 斜拉索 施工技术1 引言成都火车南站跨线斜拉桥是成都市人民南路南延线、机场路和三环路重要的连接工程，是成都市政府确定的继青龙场钢管拱桥后的又一座城市标志性建筑。该桥由铁道部第二勘测设计院设计，成都铁路工程集团有限责任公司施工。该桥采用空间扇形密索体系的单塔双索面不等跨预应力混凝土斜拉桥，其孔跨型式为：93+124+30m，全桥宽34.6m，桥梁长为247.0m（未含两头牛腿）。斜拉桥桥型布置见图1。斜拉桥跨越成都火车南站一、二旅客站台及站场内十股铁道，其中七股为27.5kv电气化线路，主梁底距轨顶面12.5m左右，行车及人身安全均成为施工中的重要难题。斜拉桥结构受力复杂，在设计与施工应用了许多新技术、新工艺、新材料。面对这特殊环境、特色技术、质量要求高、施工难度大的斜拉桥工程，许多技术问题都需在施工中去研究探索，去攻克解决。为此，集团公司成立了以总工程师为组长的课题攻关组，对以下关键技术和工艺组织联合攻关：1、透水性土壤深孔桩基人工开挖成孔施工工艺；2、A型主索塔施工技术及质量控制；3、斜拉索安装及防护施工工艺；4、斜拉桥塔、梁、索应力监控与测试；5、斜拉桥主梁支架法现浇施工工艺；6、斜拉桥跨越电气化铁道施工安全防护技术；7、Project 项目管理软件在斜拉桥工程中的应用。成都铁路局财务处、总工程师室以2000财计036号文关于下达二000年第一批科技计划（成本）项目的通知下达了“单塔双索面斜拉桥施工工艺研究”项目。本课题研究自2000年4月开始，2001年7月完成。工程于2001年11月竣工，2001年12月31日正式开通并投入使用。经西南交通大学和中铁西南科学研究院进行静动载测试，各项指标均达到设计要求。2 技术研究与实施2.1 透水性土壤深孔桩基的开挖斜拉桥2号墩为主索塔桥墩，左右塔脚各设一个承台，每个承台下设23根1.5m的摩擦桩，设计桩长35m。由于承台（高6m）埋入地面下1m，故实际桩长42m。原设计地面下20m采用人工护壁开挖成孔工艺，再往下采用钻机成孔工艺。由于该墩桩基离车站一站台仅15m远，场地十分狭窄，且桩间距为3.3m，钻机成孔设施设置及泥浆排放都比较困难，一旦发生塌孔、卡钻、偏孔等事故不易处理；另外，钻机为逐孔成孔，在桩基较多时整体施工进程较慢，由此会影响工期目标；再者，钻机成孔的工程成本较高。在业主的组织下，通过对两种方案的反复论证、多方比选，确定2号墩46根桩全部采用人工护壁开挖成孔工艺施工。成都地区地下水丰富，桥址处的静止地下水位在地面下7m左右。桩位处地面30m下以为弱风化泥岩，2230m为强风化泥岩，其上依次为砂卵石、砂土、亚粘土、人工回填土，土壤渗透系数K1525 m/d，属透水性土壤，详细地质构造如图2所示。根据钻探地质资料及该地区的施工经验，按土壤渗透系数K15m/d计，为保证人工开挖的顺利进行，则设计的圈状降水井群中的任意一口深25m直径为50cm的降水井日涌水量为465m3。因此，在此类透水性土壤地区的深孔桩基，若采用人工开挖方式施工至地面下42m，其难度相当大。为保证施工质量和安全，研究和实施了以下施工技术与工艺：a、深井泵法降水（见图3）辅以孔桩内少量明排水;b、不易渗水、方便护壁模型安拆和安装安全防护板、与周边地层结合牢靠的上小下大锥台式护壁（见图4）施工技术与工艺；c、多孔位提升架运输工艺；d、桩孔内有害气体检测及通风。挖孔中，有几根桩孔砂层地段因辅以孔内明排水产生砂流出，极易造成护壁后砂层坍塌，而引起护壁脱落。针对此情况，分别采取了沿护壁周边向下插打钢筋填塞塑料袋装砂石、插打木板填塞部分过滤袋、护壁完成后压注水泥浆使护壁与原状地质结合紧密等措施，以及坚持短进尺，快支护，勤堵截等作业，使得有水砂层地段深孔桩基人工开挖成孔施工进展顺利，46根1.5m深孔（42 m）桩基人工挖孔取得成功。桩基钢筋笼的制作、安装及水下混凝土灌注均按施工规范要求进行。经过2号墩16根桩基超声波检测，其结果全部达到设计及规范要求。2.2 索塔施工技术研究与实施2.2.1 索塔结构设计与施工 A型主索塔由下塔柱、下横梁、中塔柱、上横梁、上塔柱和塔顶六部分组成，与2号墩融为塔墩固接体系，地面线以上高度为78.3m，塔柱轴线的水平倾角73.8575，箱形断面。上、下横梁内均设置预应力钢束。箱形断面设置环向预应力粗钢筋。塔内设置劲性骨架。主塔上设置主梁的横向、竖向与纵向约束。斜拉索两端分别锚固在主塔塔柱锯齿块上及主梁钢锚箱内。针对A型索塔斜度大、结构复杂、安全威胁大、质量要求高等特点，对关键技术、施工工艺进行了系列研究与实施。2.2.2 钢筋接头熔槽帮条焊焊接工艺以劲性骨架（32c槽钢、厚12mm钢板、80808mm角钢构成的空间桁架结构）定位的下塔柱钢筋布置很密，柱周外围均系两层布置。顺桥向外侧为3根钢筋成束，内侧为2根钢筋成束，层间距13cm。横桥向外侧为2根钢筋成束，内侧为3根钢筋成束，层间距9cm。主钢筋为直径32mm螺纹钢筋，箍筋为直径16mm螺纹钢筋，主钢筋间距13 cm 及13.5cm。由于主钢筋间距太小，钢筋接头连接成为下塔桩施工的技术难题。塔柱主钢筋伸入承台4m，灌筑承台混凝土时尚未形成劲性骨架，采用闪光对焊的下塔柱主钢筋则无定位空间骨架。单个承台面积（18.217.2平方米）大,若在其周边基坑旁搭设支架,费工费料,又拖延工期。若按常规帮条焊、搭接焊焊接，钢筋无法成束布置，分不清钢筋的排数、根数，难以灌筑混凝土，不能满足设计及质量要求。因此，下塔柱主钢筋的连接经设计同意采用了熔槽帮条焊(市政桥梁施工规范缺该焊接工艺）型式，见图5。采用熔槽帮条焊焊接工艺，解决了下塔柱钢筋太密而无法按设计布置和难以施工的技术难题。经现场焊接接头抽样检验，全部符合国家现行钢筋焊接及验收规程（JGJ1896）的有关规定。且钢筋绑扎成束容易，层距、间距明显，施工控制较好。2.2.3 横梁预应力深埋锚施工技术索塔下横梁预应力钢束的张拉锚固位置设在塔柱外侧，而该侧塔柱内布有密密麻麻的钢筋束和20020014mm的角钢劲性骨架。若按设计布置钢束喇叭管，则将割除钢筋束和割断角钢而埋设，待预应力钢束张拉封锚时竖向主钢筋束和角钢的连接又无法进行。因此，为了避开钢束锚固位置大量占用结构钢筋束和劲性骨架位置，研究出横梁预应力深埋锚施工方法，即将原设计埋置深度（1520cm）沿张拉轴线方向延伸至3040cm，并相应延伸张拉接长板，解决了上述竖向主筋束在封锚时难以焊接恢复的问题。同时，在原劲性骨架角钢上加焊一块200300020mm的钢板，确保骨架的整体受力。横梁预应力深埋锚构造见图6。2.2.4 钢筋镦粗直螺纹机械连接技术索塔的中塔柱、上塔柱、塔顶的主钢筋连接与下塔柱不一样，实施了钢筋镦粗直螺纹机械连接技术，即把需接长的竖向钢筋经镦粗机进行冷镦粗后，再经攻丝机将钢筋镦粗部分攻成螺纹丝口，采用直螺纹接头连接，并将接头用扭力板手拧紧到规定位置和扭矩值，达到钢筋的设计抗拉强度和变形性能的要求。随着塔柱的高度增加，主钢筋的焊接及安装越来越困难。如果继续采用下塔柱钢筋熔槽帮条焊连接，将出现以下问题：a、钢筋焊接接头多，“焊花”向下溅落，极易引起停靠在车站站台旁的易燃品车辆火灾，甚至引发爆炸事故。b、钢筋随塔柱倾角布置，既增加施工难度又不易保证焊接质量。由于钢筋太密，有时电焊条接触到钢筋接头位置困难，无法施焊。又因接头多，劳动强度大，加上气温的影响，焊工的人为因素引起降低焊接质量，存在质量隐患问题。c、钢筋焊接和安装速度缓慢，每次钢筋的安装与焊接约需7天时间才能完成，严重制约工程进度。采用钢筋镦粗直螺纹机械连接技术后，上述问题得到很好地解决。具体做法是：a、将级热轧螺纹钢筋进料断头位置310cm长度热轧时产生弯曲的部分用砂轮切断机割掉。否则，会造成钢筋镦粗效果差，且易损坏冷镦机，还会使攻丝结果不能满足规范要求。b、并排布置钢筋冷镦机和攻丝机，使镦粗及攻丝加工形成流水作业。凡是经游标卡尺、卡规测量攻丝长度或螺纹间距不合格者，均应割掉后重新加工。同时检查攻丝模具，不合格时则需更换。对攻丝合格的钢筋口应套以塑料膜，避免生锈或损坏。c、塔柱主钢筋安装施工时，先将直螺纹接头套入待接长的钢筋接头上，并用扭力板手拧紧。再将接长的钢筋旋转进入直螺纹接头规定位置，用扭力板手拧紧。为方便施工，钢筋安装应先内层后外层，及时检查拧紧程度，控制好钢筋间距和位置，以利塔柱混凝土顺利灌筑。2.2.5 精轧螺纹钢筋预应力技术预应力精轧螺纹钢筋32布置在中塔柱、上塔柱及塔顶的四个面，呈环向状态。顺桥向长6m，横桥向长4m，从劲性骨架中间穿过，共有4600多根。按设计的精轧螺纹钢筋长度，由厂方直接下料运至工地存放。安装前，先测量放出预应力精轧螺纹钢筋的位置，并在锚固位置焊接竖向定位钢筋。然后，穿50波纹管，再穿精轧螺纹钢筋，安装锚下螺旋钢筋、锚垫板。精轧螺纹钢筋锚垫板未设置压浆孔。因此，在波纹管的尾端插入压浆管，先用麻丝将尾部封住，再用胶布缠牢，确保灌筑混凝土时不漏浆。压浆管不得太硬，以利于安装；也不得太软，以免灌筑混凝土时压浆管承压而失去压浆、通气作用。预应力精轧螺纹钢筋的张拉千斤顶采用YCW100型，张拉杆采用自行研制的32精轧螺纹钢筋和与之配套使用的联结接头，并结合利于现场搬运、安装与拆除的实际情况，将撑脚改用中间挖孔的厚60mm钢板替代。张拉结构见图7。图7 精轧螺纹钢筋张拉结构图 张拉时预应力施加严格按设计要求进行，并以应变检查核对应力施加情况，满足应力控制需要。张拉完成后，应及时进行压浆、封闭。水泥浆内掺入0.5的微膨胀剂。压浆后割去锚固螺母后超过3cm长度的张拉钢筋，在张拉槽内绑扎16钢筋，立模灌筑封锚混凝土。2.2.6 高精度索道管安装技术斜拉索管道是索塔结构的重要部位，其安装质量好坏直接影响到整个斜拉桥的质量。因此，索道管的埋设定位必须达到设计要求的中心位置误差1mm的高精度要求，它成为索塔施工的质量控制关键之一。索道管预埋在索塔塔柱内，长度必须根据设计图中拉索的空间几何位置准确计算而定，且下口位置的截面必须全部密贴于索塔的垂直面，上口位置的锚垫板必须垂直于索道管。索道管拼装见图8。（单位：mm）A型主索塔是一个斜面构筑物，索道管的位置处于三维空间体系，理论及实际锚固点的位置均不易定准。针对索塔施工特点，结合现场地形，对高精度安装索道管采取了以下技术措施：a 、在索塔两侧各150m左右设置控制点，按索道管的放样计算资料放测索道管位置，高程通过施工塔吊井架向上转移核对。b 、依靠索塔结构中的劲性骨架，放测索道管的理论及实际锚固点，并用80808mm的角钢焊于劲性骨架上，形成框构，在其上做好标识，完成索道管的空间初步定位。c、 利用塔吊将索道管上口实际锚固点、下口理论锚固点分别就位至初步定位后，将加工好的微调螺丝杆临时焊接于索道管和劲性骨架上，做到稳固可靠。索道管安装定位见图9。 d 、索道管安装完毕，再进行精确测量，把三维空间坐标点全部定位在劲性骨架上，仔细观察理论及实际锚点位置是否正确。若达不到精度要求，则通过微调丝杆调整索道管的顺、横桥向及高程位置，直到满足高精度准确就位为止。最后，将定好位的索道管焊接固定在劲性骨架上，确保索道管不发生位移。图9 索道管安装定位图AA（单位：cm）2.2.7 整体翻模施工技术索塔中、上塔柱采用整体翻模施工，最高高度达80m。左右塔柱模板各三套对称翻转倒用，共计六套模板。翻模板主骨架采用110708mm角钢，中肋采用75508mm角钢，副肋采用50324mm角钢，面板采用厚6mm的钢板。因塔柱截面为边长64m，为加强模板的整体刚度和强度，并考虑模板的安装、拆除、操作平台，在模板背面设计了由75758mm角钢、100槽钢组成的宽度约1m的桁架空间结构。翻模施工时需解决的技术难点是接缝的错台量。对水平缝，将上下节模板连接处做成企口缝，下节段施工前先把上节段塔柱顶部四周12cm深人工切齐，从而使水平缝整齐，对竖向缝，将单侧设计成整块大模板，保证了塔身无竖向缝。模板构造见图10。模板安装是采用起重能力为600KNm自升式塔式起重机进行起吊、对位，并经1t的葫芦微调模板对位准确后，用螺栓连接牢固和劲性骨架锁定来完成的。由于塔柱为倾斜式，模板安装顺序按先一垂直侧面、阳面（塔柱外侧），再另一垂直侧面，最后为阴面（塔柱内侧）合龙而成。模板拆除同安装过程，但必须严格操作程序。拆除前松动模板的加固支撑时，应注意施工安全。特别是塔吊作业时，尤应确保行车、旅客及车站运输设备的安全。2.2.8 泵送混凝土施工技术索塔C50混凝土8500立方米，均采用混凝土输送泵泵送施工。为解决最高垂直泵输80m高度，满足混凝土一次输送到位的需要，确保索塔混凝土施工质量，采用了最大输送高度达150m的HBT50高压输送泵。根据混凝土的最大用量及灌筑速度，采用了自动配料机进行配料，并配备4台JDY500型强制式搅拌机，附着式震动器，辅以插入式振捣器，满足了最大一次灌筑混凝土520立方米的施工需要。由于塔柱截面为空心，结构复杂，劲性骨架及钢筋林立，给泵送混凝土施工带来很大困难。从建材选择，高效减水剂的使用，经过多次反复地混凝土配合比试验，研制出流动性好、缓凝、早强等技术性能的适于泵送和翻模施工的高标号混凝土，有效地保证了索塔的施工质量和工程进度要求。2.2.9 万能杆件膺架横向支撑方案A型索塔塔柱水平倾角73.8575度。随着施工不断地进行，塔柱的高度不断增加，处于单悬臂状态的塔柱在其自重和施工荷载的作用下，塔柱的阳面及根部产生拉应力，而塔柱的顶端则产生向阴面的挠度位移。为保证索塔的几何尺寸正确，满足精品工程的需要，必须防止出现受拉产生的塔柱混凝土裂纹，克服位移而引起的塔柱内力变化。对此，采取了万能杆件膺架横向支撑技术措施。塔柱上横梁底至下横梁顶净高33.5m。根据计算，中塔柱设置3道、上塔柱设置2道横向支撑即可满足要求。中塔柱横向支撑见图11。 图11中塔柱横向支撑图 AA塔柱万能杆件横支撑高度为2m，两端置于焊接在塔柱内预埋钢板上的三角牛腿。支撑前，应根据计算对横撑施加一定的预应力，克服万能杆件的非弹性变形和塔柱施工升高而产生的作用力，即第一道横撑施加预应力为500KN，第二道预应力800KN，第三道预应力1000KN。施加预应力采用千斤顶完成。到位后，立即用事先准备的杆件焊接完成横向支撑体系。当塔柱施工高度刚超过横撑时，应先完成横撑后再继续进行塔柱施工。2.2.10 索塔施工测量和监控在索塔施工全过程中，随着塔柱的不断升高，坚持定期的施工测量及检测监控。主要采用TC1800全站仪对索塔的横桥向、顺桥向、垂直度、坡度、高程、塔轴中线、各部位几何尺寸等进行全面的观测与监控，作好施工记录。时间一般安排在每天早上78时进行。此时，温度较低，温差较小，索塔处于较稳定状态，变形很小，观测与监控结果较为真实可靠。索塔施工过程中除了施工及监理单位校核每次的放测数据外，还有专业的测量队伍（中国建筑西南勘察研究院）对钢筋、模板、索道管等的几何空间位置进行复测，以保证在过秤中消除施工误差。同时，还委托该院对成形后主塔的几何尺寸、空间位置、索道管的三维坐标进行竣工测量。其结果表明：横桥向最大偏差为4mm，顺桥向最大偏差为2mm，设计允许断面尺寸偏差20mm；塔柱轴线垂直偏差（设计允许1/3000）、塔顶高程（设计允许10 mm）及塔顶中轴线（设计允许10mm）偏差均在3 mm以内；塔身倾斜施工误差（设计允许1/5000）达到1/13000。上述误差值，实现了施工自定创优质工程精细度计划，从而有效地保证了索塔的工程结构尺寸和外观质量。索塔施工实测项目详见技术文件A型主塔施工技术及质量控制。2.3 跨线支架的架设与拆除方案研究2.3.1 跨线支架方案斜拉桥主梁主跨(124m)跨越火车南站十股道（其中七股已电气化），设计为支架法现浇施工。针对跨线支架作为主梁施工膺架和电气铁路安全防护屏蔽之用，研究和比选了横跨南站九股线路的施工平台支架方案。根据以往施工经验，采用“六四式”双层加强型军用梁（梁高3.26m）或铁路拆装式桁梁(梁高2.8m)均可作为施工平台支架。但因该跨主梁底部距离高压接触网带电部分只有3.6m，若采用军用梁支架方案，不能满足铁路技术管理规程跨越电气化铁路的各种建筑物与带电部分最小距离（500mm）规定，故经周密的安全计算后决定采用铁路拆装式桁梁支架方案，并在桁梁底下挂设防电板。跨线支架为42m（大跨）拆装式桁梁与22m（小跨）万能杆件连接而成的连续梁结构，支架全长64m，共5组梁体。支架总体布置形式见主梁支架法现浇工艺图15。每组梁体下设置的三处支墩采用万能杆件进行拼装，支墩顶部帽梁及钢枕采用桁梁的5号槽钢。支架上铺45b工字钢、工字钢上满铺木板，形成施工平台，并于平台外侧设置护栏。2.3.2 跨线支架架设跨线支架采用顶推法架设，其支墩及拼装工作平台的搭设，必须保证有足够的承载能力和抗倾复稳定性。对于地基应在搭设前进行夯实并作承压试验，确保地基受荷后不发生超限变形。对于拼装平台采取加密杆件及增加纵横向剪刀撑的措施，提高其抗倾复稳定性。采取防电措施，做好万能杆件支墩可靠接地、支架下接触网承力索卡绝缘、布设防电防水板等工作。在桁梁拼装过程中，螺栓应旋紧，使杆件间联结紧密，以减少桁梁处于悬臂状态时的挠度。但由于万能杆件螺栓空隙较大，特别是支架梁体顶推架设时，又在22m万能杆件膺架端头增设导梁（12m）的情况下，使得万能杆件导梁的前端下挠度较大，悬臂端点距接触网带电部分不能满足规定要求，将严重威胁到跨线支架顶推架设的施工安全。因此，对支架梁体采取了预应力“斜拉”技术措施，见图12。具体做法是：在支架梁体中部的桁梁顶面，固定设置桁梁1#及5#杆件作成的三角支撑，并在支撑顶点加设圆弧形钢垫板，作为钢绞线的滑道。同时，分别在桁梁南端及万能杆件北端安装带孔钢板，作为钢绞线的固定端及张拉端锚垫板。然后，张拉钢绞线，使万能杆件的前端被拉起来，满足与带电部分之间的安全距离要求。跨线支架拖拉到位后，拆除导梁部分，并将预应力“斜拉”装置经卸载后全部拆除。跨线支架应在拖拉架设前进行模拟试验，观察检测最不利工况时悬臂端下挠值与计算出入情况、重心位置是否理论与实际值吻合、桁梁与万能杆件结合部变形情况以及杆件、螺栓、钢销等有无异常。经确认安全可靠后，方能转入正式顶推架设施工。2.3.3 跨线支架拆除斜拉桥跨线主体工程完成后，其施工平台支架需及时拆除。由于已建成的斜拉桥主梁梁底至支架梁体顶间的距离极为受限，不能再采用顶推架设时的预应力“斜拉”方法退出。结合工程特点及现场实际，研究出以下三套方案：梁头悬栓（利用预埋在主梁上的钢筋环），梁尾拖拉方案；增设中间支墩，临时封道拖拉方案；桁梁南端尾部挂水箱配重及万能杆件北端头加拼导梁的平衡拖拉方案。经对跨线支架拆除时拖拉速度、可操作性、行车及人身安全等方面的认真研讨，在路局运营单位的大力支持和配合下，选取了临时封锁8道增设支墩拖拉拆除跨线支架方案，并得到圆满成功地实施。2.4主梁支架法现浇工艺研究与实施2.4.1主梁结构设计与施工主梁全长247m，由33个节段组成。桥面宽34.2 m,全桥宽34.6 m，高2.1 m，桥面板厚28cm。主梁标准横断面为双空心主肋形式。纵向箱梁肋宽4.0m，每6.0m设置一道横梁。辅跨（30m）箱形断面通过两道横梁过渡至主跨主梁标准断面。主梁横、纵断面见图13及图14。主梁纵肋、横梁、桥面板内分别设有纵横向预应力钢束，除主梁纵肋内通长束钢束外，其余钢束均为分段张拉锚固，通过连接器逐段接长。设于主梁上的斜拉索管道，标准间距为6.0 m。根据主梁支架法现浇的设计要求，结合支架跨度大（42m）且形式不同，以及主梁结构的特点，对支架预加载及卸载控制、主梁节段立模浇筑及施工监控、索道管定位、预应力钢束穿束及张拉、合龙段的锁定及浇筑、桥面横坡调平层施工等工艺进行了研究与实施。 2.4.2 主梁支架法施工工艺流程及信息流程a 根据总体施工工艺流程安排及总体工期的控制，主梁节段施工时各工序的先后顺序要安排得当，工序间要衔接紧密，每道工序的质量、工期目标必须卡死，这样才能保证整个主梁的施工质量及进程。节段施工工艺流程如下:桥面板钢筋施工，预应力体系安装、定位斜拉索安装纵肋内箱模板安装纵肋顶板、横梁及桥面板砼浇筑砼养护、节段间竖向施工缝凿毛纵横向预应力钢束张拉、压浆拆除该节段下的支架、模板支架搭设纵肋及横梁底模铺设底板砼养护、施工缝凿毛张拉70%的一期拉索索力监控单位提出下一段的立模标高桥面板底模铺设纵肋钢筋施工、索道管、钢锚箱、预应力体系安装定位纵肋底板砼浇筑张拉至100%的一期拉索索力b 信息流程本斜拉桥采用满堂支架分节段现浇施工，为确保施工中的各种信息能及时准确反馈，参与该工程的各单位（施工、监控、监理、设计、）配合流程图如下： 信息流程图 工序流程及时间要求2.4.3 支架预加载及卸载控制工艺主梁现浇混凝土的支承结构由两类组成，一类是跨线拆装式桁梁和万能杆件相连的组合梁支架，另一类是其余地段WDJ碗扣式钢管满堂支架。主梁支架布置型式见图15。每节段主梁浇筑施工前，应对支承结构进行主梁自重及施工荷载的等重预压，以消除支架的非弹性变形及减少弹性变形，检验支承结构的强度和挠度，采取措施确保主梁标高线形符合设计及市政桥梁工程质量检验评定标准（CJJ290）规定的要求。通过等重预压模拟试验过程，直到支架非弹性变形量值为零止。而经反复加载、卸载测得的支架弹性变形量值，再加上设计单位综合考虑一定跨度及结构形式下的收缩徐变、索力松弛、动载效应等因素的影响而设定的量值，是确定主梁底模预拱度设置的依据。支架预加载及卸载控制，是采用等效荷载替换的移动水箱注水、放水施工工艺完成的。模拟作用于支架上的主梁节段体自重及施工荷载，利用加水水箱重量的等效替换工作原理，实现每节段主梁浇筑前对支架预加载。在灌筑节段主梁混凝土的同时，等重排放水箱之水，完成等效荷载替换的卸载控制。实践证明，该工艺简单可行，操作方便，经济合理，满足了主梁标高及线形的质量要求。2.4.4 主梁节段立模浇筑及施工监控主梁底模大部分采用胶合模板，为处理好节段间的接缝，利用了预埋螺栓同型钢连接相邻两个节段的钢模板。当前一节段张拉脱架后，钢模板在螺栓的作用下仍与该节段混凝土紧密相连，从而保证了前后节段间接缝的平顺。节段间模板构造见图16。侧模采用大块整体钢模板，端头设活动插板，横梁处预留张拉槽，从而保证主梁侧面平顺。侧模构造见图17。主梁节段混凝土的浇筑，先纵肋底板后纵肋预板及桥面板。浇筑前，应对前一节段或本节段施工缝按规范要求凿毛洗净后，边浇筑边刷同标号砂浆，确保新老混凝土紧密结合。分层浇筑混凝土的厚度不大于30cm。由于主梁C50混凝土浇筑点距拌合站较远，泵送距离大，而预应力束张拉需主梁节段混凝土强度达85%后方可进行，为保证质量、加快工程进度，掺入了适量早强、缓凝、可泵性好的复合型外加剂FDN03。主梁节段施工监控，主要有立模施工标高的测量及放样、灌筑混凝土时的等效荷载替换。立模标高的确定，是由本桥专业监控单位根据上一节段施工监控结果并考虑应力与线型的要求，经过分析调整后提出的。因为斜拉索及主梁梁体受温度变化引起的变形量各不相同，所以，标高测量及放样选择在温差较小的时段进行。该桥主梁节段施工正处于夏季高温时期，故时间选择在早68时。为减少支架弹性变形对主梁节段标高线形的影响，一是要监控每盘混凝土材料的精确计量，二是要在灌筑该盘混凝土时做到从水箱中等重放水并密切监控支架变形情况，做好记录，为下一节段立模标高的确定提供可靠数据。主梁0号块长为15m，安排在索塔下横梁完成之后施工。控制主梁施工过程中产生纵横向平面位移和转角，使之满足半漂浮体系的设计工况，主梁在双悬臂施工过程中，塔梁应预以临时固结，以承受风力、列车震动及两侧不等重悬臂所引起的作用力。限制主梁绕桥纵轴转动和竖向移动，采用了竖向预应力装置（5束975）和板式橡胶支座（4个KJGPZ10000KN）组成的竖向拉压支座；限制主梁横向移动和绕塔横轴转动，采用了纵横向止推支座（设计在主梁上的抗9000KN剪力的纵横向限位箱）。0号块临时固结及限位构造见图18。 2.4.5主梁索道管定位埋设工艺主梁索道管的定位埋设好坏，直接关系到斜拉索和减震器的安装质量，影响到斜拉索受力的边界条件。索道管定位放样采用了高强钢丝直接定位法。其工艺如下：主梁上斜拉索理论锚固点A的位置，在节段底模铺好后直接设出。在A点和索塔上实际锚固点C间挂设一条穿过索道管的0.5mm高强钢丝,于A点下方悬挂30kg重物并布紧线器,使钢丝拉直张紧.通过钢管微调撑脚的作用，将索道管上之B点与A、C点调整到同一直线上后，再将钢管微调撑脚同索道管及预埋钢筋焊接起来，从而完成索道管的准确埋设定位。其工艺图示详见图19。由于后续工序（钢筋、模板、钢绞线）的施工影响，可能会使已精确定位的索道管位置发生变化。因此，在浇筑主梁砼前应对索道管再次进行复核。在砼施工过程中，要注意防止泵输管道及插入式捣固器与索道管直接接触，使定好位的索道管偏位。2.4.6 预应力钢束穿束及张拉工艺主梁断面内预应力钢束较多，除长束通长束外，节段还布有短束，规格为5（12）（19）75。钢束布置见图20。（单位：cm）预板的33束T1钢束及纵肋的L1L8钢束均随主梁节段施工而逐段穿束张拉锚固，然后再通过连接器进行接长。预应力钢束张拉工艺为先横向后纵向。纵向又为对称于桥轴线的先纵肋后顶板。张拉控制应力为0.85k ，实行张拉应力值及伸长量双控制。张拉设备采用YCW100及YCW400千斤顶，0.2级油压表控制。由于主梁最长的预应力钢束达103.6m，规格为1975，采用穿束机不很适用，研究并实施了先成孔后分段穿束工艺。具体实施过程为先将预应力长束钢绞线下料后卷成盘，待每施工完成一个主梁节段，将钢束拉出并穿入该节段，避免发生因施工原因造成的钢束穿不通事故。纵肋箱体设锚垫板的锯齿块顶方应预留孔洞，便于引拉机具进出及千斤顶对拉。通长束孔道应每间隔10m设置直径为2cm的PVC排气管孔，当常规预应力束张拉孔压浆不通时，则可从该管孔反压。长束钢绞线穿束施工见图21。2.4.7 合龙段的锁定及浇筑工艺本桥合龙梁段长2 m，是主梁施工的关键节段。在完成两端悬臂梁的施工荷载对称相等、梁内预应力束按设计张拉完成、斜拉索张拉力复测并按设计拉力调整等工作后，根据设计合龙温度282，对调整好中线和高程的两悬臂间距离，于二一年七月十四日凌晨02时进行了约束锁定，气温28。锁定梁段采用的办法是：先在合龙段两端梁段中预埋足够强度的铁件，当合龙段施工时，将其与刚性连接杆件焊接，同时释放桥梁被临时固定的活动支座。合龙段临时刚性连接构造见图22。合龙段C50混凝土46立方米，按照设计合龙温度282控制，一次连续灌筑完成。时间选择在二一年七月十六日温度最低的凌晨02时进行。开盘时气温28，结束时气温28。在保证合龙段混凝土早强、缓凝、可泵性好的同时，为防止混凝土收缩徐变对结构的影响，特在混凝土中掺入适量的UEA复合图22 合龙段临时刚性连接构造图型微膨剂。灌筑混凝土过程中的等效荷载替换同前述主梁节段施工。对梁顶受日照部分，灌筑完毕后及时地加以覆盖，并增加洒水养护次数。合龙段的精心施工，达到了标高误差小于2mm的高精度合拢（规范要求不超过20mm）。2.4.8 桥面横坡调平层施工工艺本桥梁体结构混凝土浇筑系水平状态，为满足桥面2%的人字排水横坡及防水作用，特设5cm厚C30、抗渗S8混凝土调平层，给桥面YN沥青聚合物防水层及路面沥青混凝土的铺设提供良好条件。主梁施工完毕后，设计根据收集到的施工梁体3m见方网格抄平标高，推算出三年收缩徐变后梁体的标高，并综合考虑索力松弛等因素，在不过多增大梁体自重前提下适当调整梁体线型。桥面横坡调平层施工工艺：在每跨内分幅进行，幅宽35m；根据梁体标高，用50 mm 钢管或钢筋做边模，砂浆填实；混凝土经固定在底面平整的20cm见方方木上的附着式振动器振捣密实后，用35 m直尺找平；混凝土初凝后及时覆盖洒水养护，时间不少于14d；混凝土终凝后按10 m锯缝，使之自由收缩徐变。为保证混凝土抗渗标号大于S8，经过24组试件的试配，选取粗骨料级配为531.5 mm，细骨料细度模数为2.63。经检测，完工后的桥面横坡调平层未出现裂纹，5 m直尺范围表面平整度误差控制在3 mm以内。2.5 斜拉索安装及防护工艺研究与实施2.5.1 拉索设计与施工拉索为扇形空间密索布置，南北侧各有16对，共有64根。斜拉索由上海浦江缆索厂采用b=1670Mpa的7高强镀锌钢丝制作，从127丝至241丝随索长不等。钢丝平行，经同心同向扭绞角度24后，再用包带扎紧，最外层挤裹黑色及桔红色PE高密度聚乙烯防护套，两层聚乙烯均具有良好的机械性能、耐候性能、抗老化性能。斜拉索由厂家盘绕成圈，经铁路运输至现场。斜拉索规格、型号、索力及施工工艺流程详见技术文件斜拉桥斜拉索安装及防护施工工艺。锚具采用单端张拉冷铸锚，主梁上为固定端，索塔上为张拉端。2.5.2 拉索张拉端锚头软牵引安装工艺斜拉索挂索,系将拉索的两端分别穿入主梁上固定端和索塔张拉端预留索孔,牵出拉索锚头后,旋入锚固螺母固定在索孔端面的锚板上。挂索前，必须将运抵工地的盘绕成圈拉索解盘，使其完全展开处于下垂状态，消除扭绞力。因拉索长度不等，故采用两种解索方式。对于较短的拉索采用16t汽车吊提升锚头将其完全展开。对于较长的拉索则采用设置在索塔顶万能杆件桁梁结构和卷扬机提升张拉端，辅以16t汽车吊提升锚固端实现展开。主梁锚固端挂索，系将置放在表层缠胶皮托辊上的拉索，用5t卷扬机，辅以16t汽车吊，水平牵引至梁上索道管管口后，直接用16t汽车吊，辅以10t卷扬机，把拉索锚头喂入索道管，锚固端锚杯露出锚板，旋入锚固螺母。索塔张拉端挂索，由于斜拉桥桥面较宽，索塔倾角大，桥下电气化铁道站场行车安全等因素，未采用传统的塔吊方式，取而代之的塔顶万能杆件桁梁结构及转向滑轮，用卷扬机提升拉索锚头至索道管口，操作工人乘坐附设在塔柱上的升降挂篮安装牵引装置，并用带链葫芦调整拉索锚头角度，将锚头喂入索道管，启动牵引装置，锚头露出锚板后旋入锚固螺母。开始牵引前，应放松提升吊点，使起吊钢丝绳转为保险绳功能，防止因牵引装置失效而造成张拉端拉索下落的重大安全事故。塔上拉索张拉安装见图23。根据张拉端锚头牵出时最大牵引力值的理论计算和实测结果，对牵引力较小的1#5#拉索采用10t葫芦直接牵出锚板5丝，旋入锚固螺母固定。对牵引力较大的6#13#拉索采用10t卷扬机、钢丝绳走8线，通过动滑轮转向将锚头牵出锚板固定。对牵引力最大（约50t）的14#16#拉索，则不能采用前述两种方式牵出锚头，而是采用自行研制的软牵引装置，实施了张拉端拉索锚头软牵引安装施工工艺。即用5根15.24mm钢绞线,通过自制联接器将锚头接长,YCW100B千斤顶张拉牵引（最大牵引力可达到90t，牵引长度约3m），5孔锚具临时锚固。当牵出锚头螺纹露出锚垫板5丝后旋入锚固螺母，之后进行千斤顶卸荷，卸下牵引装置。张拉端拉索锚头软牵引全过程连续、平稳，可操作性强，安全威胁小，顺利攻克了索长量重的拉索安装难关。14#16#拉索软牵引装置见图24。2.5.3 拉索钢绞线张拉工艺斜拉桥主梁设计为支架法现浇施工。当主梁节段混凝土达到85%强度后，便开始进行梁上预应力钢绞线张拉，并同时完成该节段拉索的安装，然后开始张拉斜拉索至设计第一次索力。斜拉索的张拉，通常采用定制的张拉杆和张拉螺母进行，见图25。然而，由于该桥索塔内空狭小，发生南北两侧14#、15#、16#斜拉索张拉过程中张拉杆端头相碰，使张拉施工无法进行。为防止单侧张拉造成索塔偏心受力，保证南北两侧斜拉索对称张拉，采用自行研制的钢绞线张拉装置，实施了钢绞线张拉施工工艺，见图26。即用19根15.24mm钢绞线，通过自制张拉联接器，YCW400B千斤顶、压力传感器、19孔锚具进行斜拉索张拉，直至达到初张索力目标值为止。南北侧只一侧用张拉杆张拉，另一侧用钢绞线张拉。钢绞线长度约1.2m,牵出一定长度后便割去端头,满足了对称张拉的空间要求.钢绞线张拉装置中与斜拉索锚头相连的联接器,系自制装置,涉及到张拉施工安全,故选用45号钢作母材,严格控制加工精度,并经400t压力机加压实验合格后方能用于张拉作业。施工实践证明，自行研制的钢绞线张拉装置安全可靠，方便有效。既解决了斜拉索对称张拉的施工技术难题，又保证了斜拉索张拉的质量及安全要求，为以后类似工程提供了宝贵经验。主梁合龙段完工后，开始张拉主梁预留钢绞线，其后紧接前斜拉索调索的二次张拉。调索顺序，由内到外，依次进行。调索时应加强对主梁标高、应力、索塔顶部位移、塔底部应力的监控。调索时间应选择温度均匀的夜间或阴天，防止日照产生的温差应力影响。索力控制采用“双控”，即压力传感器读数为基准，伸长量作校核。经过第二次张拉，大部分斜拉索索力增加达到设计成桥张拉力，仅有少数斜拉索需第三次调索后才达到设计索力要求。通过施工、监控、设计三方通力合作，全桥调索工作取得圆满成功，索力偏差控制在设计允许值3%之内。调索完毕索力实际超差值（详见技术文件“斜拉桥斜拉索安装及防护施工工艺”中附表）普遍偏小，精度较高。2.5.4 斜拉索防护工艺在拉索的解索、运输、吊装过程中，为防止拉索PE高密度聚乙烯防护层和锚头伤损，采用带胶套的千斤扣或多支点起吊；索体贴于缠胶皮的滚轮上拖拉；锚头螺纹事前包裹；索道管处设置控制可限位装置等防护工艺。在减振器尚未安装前，做好索道管及固定端的防水、防腐、防污染等防护工作。斜拉桥大跨端下系既有电化铁路站场，在拉索安装牵引时，采用保险绳的安全防护工艺，预防张拉端的牵引装置失效而发生拉索高空坠落，确保了人身、设备及行车安全。2.6 斜拉桥塔、梁、索应力监控与测试2.6.1 应力监控斜拉桥塔、梁、索的应力监控是一项复杂而精密的工作，在施工过程中其应力应变互相关联，相互影响。为及时、全面地研究塔、梁、索应力变化因素，制定切实有效的控制主梁线型措施，保证斜拉桥结构工程质量，在业主的倡议下建立了由铁道部第二勘测设计院、西南交通大学和我方相关工程技术人员参加组成的监控管理体系。监控工作全过程，是将信息化施工各阶段测试、收集的数据不断地输入施工监控软件系统，由计算机对数据进行标准化处理，作出与设计值偏差的判断，对超限偏差采取对策，修正控制计算参数，重新给出理论期望值，正确地指导施工，并使塔、梁、索各阶段施工过程的应力应变始终处于受控状态。根据施工设计图，对斜拉桥索塔、主梁、斜拉索共划分确立了134个结点、164个单元的计算模型。通过25个不同的截面计算模拟全桥各截面尺寸变化情况，经计算机有限元分析，得到成桥结构体系的受力状态。计算软件采用西南交通大学开发研制的桥梁结构分析系统BSAS，且由西南交通大学成都南站斜拉桥监控组实施施工计算。在监控管理大纲指导下，专业监控组对测试采集的梁塔线型、梁塔应力、梁塔温度场、斜拉索索力等大量数据进行整理、登录、分析、计算，绘制各类监控图表，与设计值进行比较。经监控管理体系成员共同分析存在偏差的原因，对超限偏差采取对策，为后续施工作出准确判断并发送下一节段施工通知单。2.6.2 施工测试斜拉桥高次超静定结构的相对柔性，使得索力、线型、应力、温度场等各参数之间的相互影响十分敏感。为了从整体上准确监控结构施工时的状态，严格要求各项测试内容应安排在凌晨温度场稳定时同时进行。a 线型测试线型系指索塔变形、主梁高程及主梁中线偏移等偏离设计的变位量差状态。经对斜拉桥挂索前的索塔竣工线型观测，在天气晴朗、日照较强的一天24小时内，发生塔顶随日照方向、时间而变位的规律，为主梁施工和监控计算参数择定提供了可靠的依据。主梁每6m节段施工中，对于WDJ碗扣式钢管满堂支架，通过等重预压观测，找出支架弹性变形及浇筑混凝土过程中主梁前后端点高程变化的规律，为下一节段模板高程的预拱度设置提供依据。对于大跨端施工承重结构（拆装式桁梁）的挠度变化，则在力学计算模型的基础上，采用预压法（与该节段梁体自重相当的水箱配重）测试出桁梁挠度变化规律，以指导该节段模板施工高程的设立。每一节段主梁施工完毕，应进行一次全桥线型监控量测。高程控制节点布置见图27。b 索力测试节段施工过程中的索力测定，是通过压力传感器和IFX300振弦检测仪来实现的，控制精度达1KN。同时，根据设计值和“千斤顶张拉力与油压表读数的对应关系”计算出与各级张拉力相对应的油压表读数。在实施斜拉索张拉作业中，当油压表读数达到理论值时，用检测仪和千分尺分别测出四根拉索的张拉力和伸长量。实际操作中，张拉力、伸长值吻合良好，达到了“双控”目的，详见技术文件斜拉桥塔、梁、索应力应变测试与监控。c 应力测试为了解梁、塔控制断面应力状况，对梁体混凝土重量以及其它荷载变化进行分析判断，不断修正计算参数和正确指导梁体施工，在索塔不同高度处分别设置了应力测试断面（见图28）；在主梁中布置了13个应力测试断面（见图29），每断面内设有17个测点，以测试主梁截面平面应力场。d、温度测试为测试主梁截面平面温度场，沿主梁长度方向布置了3个温度测试断面（见图30），每断面内设有温度传感器14个。为测得拉索内钢丝温度，由上海浦江缆索厂制作了一根长度约3 m的试验索，在其内置测试拉索内部温度的传感器，采用比拟法测定斜拉桥拉索内部的温度变化。e 其它测试主梁节段浇筑混凝土的入模混凝土计量同竣工测得截面尺寸推算的节段主梁自重相互校核，与该节段主梁设计重量偏差控制在3%以内。如实反映梁上施工荷载的大小及其位置，保证监控计算的准确性。2.6.3 监控及测试效果从索塔施工到主梁合龙，从调索完成到动静载试验的全过程，由于专业监控与施工测试之间的通力协作，以及业主、监理的支持与配合，斜拉桥实现了高精度合龙。二次调索后的大部分索力与设计偏差控制在2%以内，总索力偏差为0.66%，达到设计要求。2001年12月18日进行的桥梁静、动载试验结果表明：该桥控制截面的应力、挠度、主梁自振频率、结构的抗冲击系数以及主梁标高及索塔顶部纵向位移在实测值和设计值上的吻合率达75%90%，为该桥安全运营提供了有力保障。2.7 project项目管理软件在斜拉桥工程中的应用根据斜拉桥工程工期安排、进度跟踪、成本控制、资源调配等方面动态管理的需要，开工伊始便引入了project软件。该工程先后发生4次大的设计变更及施工方案调整，即桩基钻孔改为挖孔，主塔施工增设临时横撑，主梁标准节段施工天数由每节段8d改为11d，引桥及桥面铺装由随主桥一起施工改为调索完毕后进行，相对于开工之初制定的总体工期进度安排及月生产计划、资源配置及成本控制等均发生较大变化。为此，应用project在工期安排上具有可视性的特点，分别通过调整工期、施工时间、施工工艺，顺利解决了施工中的出现的各种工期阻碍因素，使工期始终处于可控范围。同时，利用project的进度跟踪功能，随时观察到哪些工序滞后，哪些工序超前，及时进行动态调整，保证实现业主对斜拉桥工程的工期要求。资源配置和成本控制在project应用中既重要又较困难。要求项目管理者不仅熟悉该工程施工技术、材料、财务等方面的每个细节，而且还要熟悉软件的应用并持之以恒地把现场工程实际发生的一切反映到软件中。每排定一个任务项目日程，就要根据工期安排及现场实际对其进行资源配置。为了便于各项任务之间链接共享资源，还需制定资源工作表。由于工程实际进展和预期值往往因设计变更、方案调整而有较大的差距，需及时进行资源调配。一是确定调整工期安排后的资源进出场时间，二是确定近期应该配置的资源。通过增减资源数量的调整，保证总工期不变。如斜拉桥跨成都南站九股道的施工支架平台，原设计采用“64”式军用梁及“83”式军用支墩。后经比选，决定采用拆装式桁梁和万能杆件组合梁结构，这就使资源配置发生了较大的变化。况且主塔横撑方案讨论并最终择定使主塔施工时间延长了一个月，原计划桁梁和万能杆件随主塔下横梁施工时进场，如果按既定安排组织进场，势必造成资源的闲置并产生不必要的费用。通过杆件进场时间的调整，既保证了跨线支架平台在主塔施工完毕后能搭设好，又充分地利用了资源。又如，在斜拉桥（C合同段）施工时，该工程项目部又承担了南行桥（D合同段）的施工任务。为实现业主对斜拉桥M18及南行桥平行作业的要求，一是需对斜拉桥主梁节段施工工艺进行调整，即每节段施工时间由原来的8d改为11d。二是现场已有的600t碗扣式钢管尚严重不足，故在锁定工期前提下，经多种资源调配方案比选得出还需补充600t碗扣式钢管的结论。通过尽快组织材料进场，保证了任务的按期完成。成本是project项目管理软件的一个主要方面，系根据工期安排及每一任务的工程量，经分配资源后进行成本计算的。同时，结合计划进度与实际进度相比较的动态跟踪，及时发现问题，采取措施，达到进度与成本控制协调一致。由于project默认的任务类型为固定单位且采用投入比导向计算方式，与工程实际不相符合。为此，将任务类型改为固定工期类型且采用投入比导向计算方式，从而使project与工程实际更相符，解决了资源、成本、工期、工日间的复杂关系和以往经验管理中存在的诸多问题，对提高该工