大跨度鋼桁梁斜拉橋空間異形索塔外觀質量控制

劉文婷，吳道優

（中交二航局第二工程有限公司，重慶401121）

1 工程概況

白居寺長江大橋工程中，P7、P8 兩主墩索塔設置為水滴形混凝土結構，各自均為2 個塔柱+3 道橫梁的布置方式，兩墩索塔結構完全一致。索塔總高度236m，分上下塔柱2 部分，高度分別為181.8m 與54.2m。上塔柱（索區）施工使用到C55 鋼纖維混凝土材料，下塔柱為C40 混凝土，針對下塔柱+182.248～+201.250m 區間均采取C20 混凝土填充的方式，剩余結構與橫梁施工所用材料均為C55 混凝土。

該橋主塔采取的是水滴狀異形結構形式，上部與中部橫梁均采取的是圓弧面設計形式，內部設置為異形多腔體，總體上結構組成較為復雜。對此，下文針對空間異形索塔塔柱施工展開探討，提出外觀質量控制措施，為斜拉橋的建設提供支持。

2 塔身施工工藝流程分析

施工流程為：施工準備→施工縫鑿毛、清理→下橫梁弧形底板施工→1～3#節段與下橫梁同步施工→4～8#節段施工→9～14#節段與中橫梁同步施工→15～17#節段施工→18～43#節段施工→44～45#節段與上橫梁同步施工→46～55#節段施工→塔冠施工→附屬結構施工。

2.1 鋼筋勁性骨架

白居寺長江大橋塔柱施工為典型的高空作業項目，此階段對鋼筋定位精度提出較高要求，塔柱施工時有必要增設勁性骨架，以便提升穩定性。此處采取的是小斷面桁架結構，形態方面為等邊三角形，采取分榀分節加工的方式，并基于運輸車轉移到施工現場以便吊裝作業，經焊接后形成整體結構。

勁性骨架由3 部分構成，即豎向立桿∠75mm×8mm、水平橫桿∠75mm×5mm、斜撐∠50mm×5mm，單個塔柱可分為8個單元，勁性骨架整體標高為9m。工程中對各節段安裝精度提出較高要求，采取加工場制作的方式，經吊裝后采取焊接處理措施，并將其暫放于固定臺座上，有效避免結構變形現象。

2.2 索導管勁性骨架

白居寺長江大橋塔柱索導管工程量較大，為提升施工效率，索導管采取的是整體吊裝的方法。施工中，需確保索導管軸線定位精度，其誤差需在5mm 內，考慮到高空作業項目危險性較高的特點，為盡可能降低索導管安裝難度，采取的是先焊接后吊裝的方式，即索導管與勁性骨架經焊接處理后，再將所得的整體結構吊裝并安裝，在現場負責人的指揮下實現精確定位。

2.3 模板施工

2.3.1 外模施工

白居寺長江大橋塔柱中的外模板，基于液壓自爬模的方式展開施工作業，設置下塔柱外側曲面段時，采取的是定型鋼模翻模的方式，并利用竹膠板模板順利完成橫梁安裝作業。各節段施工作業時都要模板收分，且在爬模上施工作業，以提升作業精度。

2.3.2 內模施工

塔肢內箱室采取變截面形式，基于鋼模組經拼裝作業后得到完整的定型模板。橫梁處的箱室總量較多，此部分采取竹膠板施工的方式。所用定型鋼模總高度4.8m，實際施工中澆筑高度4.5m，頂面適當預留3～10cm，以滿足蓄水養護需求。

2.4 混凝土施工

上下塔柱、上部及中部橫梁澆筑材料保持一致，均為C55混凝土；考慮到橋塔錨固區的特殊性，向其中摻入鋼纖維，具體用量為50kg/m3，基于此方式提升混凝土抗裂性，并利用C20混凝土材料完成下塔柱的施工作業。依據本次施工要求，確定索塔混凝土總量，即57 311m3。

2.5 混凝土養護及溫控系統

2.5.1 安裝冷卻水管

從結構特性考慮，塔柱下橫梁處設置為實心段形式，單節澆筑高度達3.75m，為滿足施工要求，需在該處安裝冷卻水管，結束澆筑施工后展開持續性養護并達到7d，以免混凝土出現開裂現象。

2.5.2 養護

索塔高度較大，考慮到強度與外觀2 方面要求，需做好養護工作，本工程中采用涂抹養護劑的方式。

2.5.3 確定最佳拆模時期

受混凝土表層溫度偏高的影響，將與施工現場溫度形成明顯差異，隨之提升了拆模保溫難度。對此，需控制好拆模時間，以白天溫度較高的時段為宜，盡可能縮小混凝土與外界的溫差。

3 索塔外觀質量原因及措施

3.1 索塔外觀顏色偏深，部分區域有色差

3.1.1 原因分析

改變混凝土顏色的因素較多，常見有原材料質量、配比、現場作業溫度等，相較之下以原材料的影響最為明顯，所用水泥的品類將成為改變混凝土顏色深淺的關鍵。關于白居寺長江大橋塔柱各節段出現顏色深淺不一的情況，其受到了澆筑時間以及現場溫度的影響，根據施工資料得知，由于環境溫度的變化幅度較大，致使大體積混凝土水化作用的持續時間存在明顯差異。若處于高溫環境，將明顯提升混凝土水化速度，產生大量Ca（OH）2，顏色方面呈灰白色。從這一規律來看，若在冬季低溫環境下展開施工作業，該處混凝土顏色將加深。此外，伴隨環境溫度的提升，混凝土坍落度隨之加大，使得水灰比發生改變，即便相同節段的不同區域也存在顏色差異的現象【1】。若原材料中砂含水量發生改變，對應的混凝土坍落度也不盡相同。本施工中采取的是泵車分層、循環布料的方法，由于施工截面偏大，作業時間相對較長，布料點易發生混凝土粘貼模板的現象，加之高溫環境下明顯的水化作用，最終混凝土顏色較深，并產生局部色差。

3.1.2 改進措施

塔柱各部分顏色需達到均勻狀態，對此要針對原材料采取嚴格的質量控制措施。注重對原材料的質量檢測，明確泥土質量。未經許可不可改變塔柱混凝土坍落度，以泵送高度為基準，針對中塔柱與塔柱做靈活調整。合理優化布料工藝，適配中心集料斗并將其置于塔柱節段頂部，在分溜槽的輔助下將混凝土轉移至指定區域，從而達到均勻布料的效果。盡管部分混凝土水灰比有所提升，也能夠分推至其他區域，此時水泥過早硬化的現象將得到有效控制。

3.2 混凝土局部收縮裂紋

3.2.1 原因分析

基于下塔柱實際情況，采取翻模施工工藝，綜合考慮現場生產要素（拌制能力、混凝土性能、現場溫度等），單節段施工周期為10～12d。但從實際情況來看，塔柱部分節段出現細小裂紋，各長度不均，多為0.3～1.2m，所有裂縫寬度都在0.02m 內，暫未表現出發展趨勢；從分布位置來看，以裝飾槽處居多，該處大部分裂縫在拆模前便已生成，塔柱為大截面設計形式（長32m、寬9.2m），且含有大量裝飾，所用水平鋼筋數量相對較少，是極為脆弱的區域，因此，裝飾槽位處產生明顯的收縮裂紋。

3.2.2 改進措施

由于整體周期較長，需適當延長拆模時間，以達到控制拆模裂紋收縮的效果。結束混凝土拆模作業后，需通過噴淋的方法做好養護工作。下橫梁節段施工過程中，現場溫度處于較低狀態，為避免材料質量問題，需利用土工布將其有效包裹，以達到保溫的效果。

3.3 根據橋梁結構特點的塔身外觀控制措施

除上述問題及其解決措施，還可采取以下內容對塔身外觀進行控制：

1）塔身施工時使用性能較好的混凝土，提升攪拌均勻性，不可出現外摻劑等材料分布不均的現象；

2）塔身模板的剛度需足夠合理，在確保混凝土澆筑的同時還要避免拆模變形現象，塔身外模可使用大塊鋼模結構，以便控制模板接縫數量，各模板的固定措施必不可少，以螺栓緊固的方式為宜，模板需滿足平順的基本要求；

3）模板使用前需采取清理措施，完全處理表面浮銹后再刷涂脫模劑；

4）塔身施工放樣對精度提出較高要求，在使用天頂準直儀鉛垂線控制法的基礎上，輔以全站儀三維坐標法，彼此之間相互驗證結果，全面確保塔身放樣的精確性【2】；

5）做好塔身澆筑前的準備工作，需在鋼筋表面設置混凝土墊塊，彼此間距控制在40cm 內，此舉目的在于避免露筋現象，實際澆筑過程中，需合理布料并振搗，不可出現混凝土離析、漏振等問題；

6）各預埋件的標高需得到合理控制，相較混凝土表面高度而言需略低3～5cm，最后使用同標號水泥補齊，使該部分與混凝土面有效銜接；

7）結束塔身混凝土拆模作業后，便進入到養護環節。采取防水紙包裹的方式，利用膠帶紙將其粘接成整體，提升防水覆蓋效果；

8）與橫梁銜接的區域有必要設置垂直施工縫，該處在滿足強度要求后鑿毛處理，隨后使用壓力風深度清理，持續灑水使得施工縫處于持續性濕潤狀態，此項工作需維持到新澆筑混凝土之前；

9）利用錐形螺栓實現對各模板的有效連接，完成模板拆除作業后需填補錐形螺栓孔，使其能夠與混凝土面保持平齊的狀態。

4 結語

斜拉橋是現代橋梁領域的重要應用形式，但施工環節較多，以主塔施工難度最大。對此，本文圍繞白居寺長江大橋主塔施工展開探討，提出質量與外觀的控制措施，給類似工程提供參考。