大跨度钢桁梁斜拉桥空间异形索塔外观质量控制

刘文婷，吴道优

（中交二航局第二工程有限公司，重庆401121）

1 工程概况

白居寺长江大桥工程中，P7、P8 两主墩索塔设置为水滴形混凝土结构，各自均为2 个塔柱+3 道横梁的布置方式，两墩索塔结构完全一致。索塔总高度236m，分上下塔柱2 部分，高度分别为181.8m 与54.2m。上塔柱（索区）施工使用到C55 钢纤维混凝土材料，下塔柱为C40 混凝土，针对下塔柱+182.248～+201.250m 区间均采取C20 混凝土填充的方式，剩余结构与横梁施工所用材料均为C55 混凝土。

该桥主塔采取的是水滴状异形结构形式，上部与中部横梁均采取的是圆弧面设计形式，内部设置为异形多腔体，总体上结构组成较为复杂。对此，下文针对空间异形索塔塔柱施工展开探讨，提出外观质量控制措施，为斜拉桥的建设提供支持。

2 塔身施工工艺流程分析

施工流程为：施工准备→施工缝凿毛、清理→下横梁弧形底板施工→1～3#节段与下横梁同步施工→4～8#节段施工→9～14#节段与中横梁同步施工→15～17#节段施工→18～43#节段施工→44～45#节段与上横梁同步施工→46～55#节段施工→塔冠施工→附属结构施工。

2.1 钢筋劲性骨架

白居寺长江大桥塔柱施工为典型的高空作业项目，此阶段对钢筋定位精度提出较高要求，塔柱施工时有必要增设劲性骨架，以便提升稳定性。此处采取的是小断面桁架结构，形态方面为等边三角形，采取分榀分节加工的方式，并基于运输车转移到施工现场以便吊装作业，经焊接后形成整体结构。

劲性骨架由3 部分构成，即竖向立杆∠75mm×8mm、水平横杆∠75mm×5mm、斜撑∠50mm×5mm，单个塔柱可分为8个单元，劲性骨架整体标高为9m。工程中对各节段安装精度提出较高要求，采取加工场制作的方式，经吊装后采取焊接处理措施，并将其暂放于固定台座上，有效避免结构变形现象。

2.2 索导管劲性骨架

白居寺长江大桥塔柱索导管工程量较大，为提升施工效率，索导管采取的是整体吊装的方法。施工中，需确保索导管轴线定位精度，其误差需在5mm 内，考虑到高空作业项目危险性较高的特点，为尽可能降低索导管安装难度，采取的是先焊接后吊装的方式，即索导管与劲性骨架经焊接处理后，再将所得的整体结构吊装并安装，在现场负责人的指挥下实现精确定位。

2.3 模板施工

2.3.1 外模施工

白居寺长江大桥塔柱中的外模板，基于液压自爬模的方式展开施工作业，设置下塔柱外侧曲面段时，采取的是定型钢模翻模的方式，并利用竹胶板模板顺利完成横梁安装作业。各节段施工作业时都要模板收分，且在爬模上施工作业，以提升作业精度。

2.3.2 内模施工

塔肢内箱室采取变截面形式，基于钢模组经拼装作业后得到完整的定型模板。横梁处的箱室总量较多，此部分采取竹胶板施工的方式。所用定型钢模总高度4.8m，实际施工中浇筑高度4.5m，顶面适当预留3～10cm，以满足蓄水养护需求。

2.4 混凝土施工

上下塔柱、上部及中部横梁浇筑材料保持一致，均为C55混凝土；考虑到桥塔锚固区的特殊性，向其中掺入钢纤维，具体用量为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业。依据本次施工要求，确定索塔混凝土总量，即57 311m3。

2.5 混凝土养护及温控系统

2.5.1 安装冷却水管

从结构特性考虑，塔柱下横梁处设置为实心段形式，单节浇筑高度达3.75m，为满足施工要求，需在该处安装冷却水管，结束浇筑施工后展开持续性养护并达到7d，以免混凝土出现开裂现象。

2.5.2 养护

索塔高度较大，考虑到强度与外观2 方面要求，需做好养护工作，本工程中采用涂抹养护剂的方式。

2.5.3 确定最佳拆模时期

受混凝土表层温度偏高的影响，将与施工现场温度形成明显差异，随之提升了拆模保温难度。对此，需控制好拆模时间，以白天温度较高的时段为宜，尽可能缩小混凝土与外界的温差。

3 索塔外观质量原因及措施

3.1 索塔外观颜色偏深，部分区域有色差

3.1.1 原因分析

改变混凝土颜色的因素较多，常见有原材料质量、配比、现场作业温度等，相较之下以原材料的影响最为明显，所用水泥的品类将成为改变混凝土颜色深浅的关键。关于白居寺长江大桥塔柱各节段出现颜色深浅不一的情况，其受到了浇筑时间以及现场温度的影响，根据施工资料得知，由于环境温度的变化幅度较大，致使大体积混凝土水化作用的持续时间存在明显差异。若处于高温环境，将明显提升混凝土水化速度，产生大量Ca（OH）2，颜色方面呈灰白色。从这一规律来看，若在冬季低温环境下展开施工作业，该处混凝土颜色将加深。此外，伴随环境温度的提升，混凝土坍落度随之加大，使得水灰比发生改变，即便相同节段的不同区域也存在颜色差异的现象【1】。若原材料中砂含水量发生改变，对应的混凝土坍落度也不尽相同。本施工中采取的是泵车分层、循环布料的方法，由于施工截面偏大，作业时间相对较长，布料点易发生混凝土粘贴模板的现象，加之高温环境下明显的水化作用，最终混凝土颜色较深，并产生局部色差。

3.1.2 改进措施

塔柱各部分颜色需达到均匀状态，对此要针对原材料采取严格的质量控制措施。注重对原材料的质量检测，明确泥土质量。未经许可不可改变塔柱混凝土坍落度，以泵送高度为基准，针对中塔柱与塔柱做灵活调整。合理优化布料工艺，适配中心集料斗并将其置于塔柱节段顶部，在分溜槽的辅助下将混凝土转移至指定区域，从而达到均匀布料的效果。尽管部分混凝土水灰比有所提升，也能够分推至其他区域，此时水泥过早硬化的现象将得到有效控制。

3.2 混凝土局部收缩裂纹

3.2.1 原因分析

基于下塔柱实际情况，采取翻模施工工艺，综合考虑现场生产要素（拌制能力、混凝土性能、现场温度等），单节段施工周期为10～12d。但从实际情况来看，塔柱部分节段出现细小裂纹，各长度不均，多为0.3～1.2m，所有裂缝宽度都在0.02m 内，暂未表现出发展趋势；从分布位置来看，以装饰槽处居多，该处大部分裂缝在拆模前便已生成，塔柱为大截面设计形式（长32m、宽9.2m），且含有大量装饰，所用水平钢筋数量相对较少，是极为脆弱的区域，因此，装饰槽位处产生明显的收缩裂纹。

3.2.2 改进措施

由于整体周期较长，需适当延长拆模时间，以达到控制拆模裂纹收缩的效果。结束混凝土拆模作业后，需通过喷淋的方法做好养护工作。下横梁节段施工过程中，现场温度处于较低状态，为避免材料质量问题，需利用土工布将其有效包裹，以达到保温的效果。

3.3 根据桥梁结构特点的塔身外观控制措施

除上述问题及其解决措施，还可采取以下内容对塔身外观进行控制：

1）塔身施工时使用性能较好的混凝土，提升搅拌均匀性，不可出现外掺剂等材料分布不均的现象；

2）塔身模板的刚度需足够合理，在确保混凝土浇筑的同时还要避免拆模变形现象，塔身外模可使用大块钢模结构，以便控制模板接缝数量，各模板的固定措施必不可少，以螺栓紧固的方式为宜，模板需满足平顺的基本要求；

3）模板使用前需采取清理措施，完全处理表面浮锈后再刷涂脱模剂；

4）塔身施工放样对精度提出较高要求，在使用天顶准直仪铅垂线控制法的基础上，辅以全站仪三维坐标法，彼此之间相互验证结果，全面确保塔身放样的精确性【2】；

5）做好塔身浇筑前的准备工作，需在钢筋表面设置混凝土垫块，彼此间距控制在40cm 内，此举目的在于避免露筋现象，实际浇筑过程中，需合理布料并振捣，不可出现混凝土离析、漏振等问题；

6）各预埋件的标高需得到合理控制，相较混凝土表面高度而言需略低3～5cm，最后使用同标号水泥补齐，使该部分与混凝土面有效衔接；

7）结束塔身混凝土拆模作业后，便进入到养护环节。采取防水纸包裹的方式，利用胶带纸将其粘接成整体，提升防水覆盖效果；

8）与横梁衔接的区域有必要设置垂直施工缝，该处在满足强度要求后凿毛处理，随后使用压力风深度清理，持续洒水使得施工缝处于持续性湿润状态，此项工作需维持到新浇筑混凝土之前；

9）利用锥形螺栓实现对各模板的有效连接，完成模板拆除作业后需填补锥形螺栓孔，使其能够与混凝土面保持平齐的状态。

4 结语

斜拉桥是现代桥梁领域的重要应用形式，但施工环节较多，以主塔施工难度最大。对此，本文围绕白居寺长江大桥主塔施工展开探讨，提出质量与外观的控制措施，给类似工程提供参考。