大跨度鋼桁梁斜拉橋空間異形索塔外觀質(zhì)量控制

劉文婷，吳道優(yōu)

（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(jié)構(gòu)，各自均為2 個塔柱+3 道橫梁的布置方式，兩墩索塔結(jié)構(gòu)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(qū)）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(qū)間均采取C20 混凝土填充的方式，剩余結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)形式，上部與中部橫梁均采取的是圓弧面設計形式，內(nèi)部設置為異形多腔體，總體上結(jié)構(gòu)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(zhì)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(jié)段與下橫梁同步施工→4～8#節(jié)段施工→9～14#節(jié)段與中橫梁同步施工→15～17#節(jié)段施工→18～43#節(jié)段施工→44～45#節(jié)段與上橫梁同步施工→46～55#節(jié)段施工→塔冠施工→附屬結(jié)構(gòu)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(yè)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(wěn)定性。此處采取的是小斷面桁架結(jié)構(gòu)，形態(tài)方面為等邊三角形，采取分榀分節(jié)加工的方式，并基于運輸車轉(zhuǎn)移到施工現(xiàn)場以便吊裝作業(yè)，經(jīng)焊接后形成整體結(jié)構(gòu)。

勁性骨架由3 部分構(gòu)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(jié)段安裝精度提出較高要求，采取加工場制作的方式，經(jīng)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(jié)構(gòu)變形現(xiàn)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(nèi)，考慮到高空作業(yè)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(jīng)焊接處理后，再將所得的整體結(jié)構(gòu)吊裝并安裝，在現(xiàn)場負責人的指揮下實現(xiàn)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(yè)，設置下塔柱外側(cè)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(yè)。各節(jié)段施工作業(yè)時都要模板收分，且在爬模上施工作業(yè)，以提升作業(yè)精度。

2.3.2 內(nèi)模施工

塔肢內(nèi)箱室采取變截面形式，基于鋼模組經(jīng)拼裝作業(yè)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(yǎng)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(qū)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(yè)。依據(jù)本次施工要求，確定索塔混凝土總量，即57 311m3。

2.5 混凝土養(yǎng)護及溫控系統(tǒng)

2.5.1 安裝冷卻水管

從結(jié)構(gòu)特性考慮，塔柱下橫梁處設置為實心段形式，單節(jié)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(jié)束澆筑施工后展開持續(xù)性養(yǎng)護并達到7d，以免混凝土出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。

2.5.2 養(yǎng)護

索塔高度較大，考慮到強度與外觀2 方面要求，需做好養(yǎng)護工作，本工程中采用涂抹養(yǎng)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(xiàn)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(zhì)量原因及措施

3.1 索塔外觀顏色偏深，部分區(qū)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(zhì)量、配比、現(xiàn)場作業(yè)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(jié)段出現(xiàn)顏色深淺不一的情況，其受到了澆筑時間以及現(xiàn)場溫度的影響，根據(jù)施工資料得知，由于環(huán)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(xù)時間存在明顯差異。若處于高溫環(huán)境，將明顯提升混凝土水化速度，產(chǎn)生大量Ca（OH）2，顏色方面呈灰白色。從這一規(guī)律來看，若在冬季低溫環(huán)境下展開施工作業(yè)，該處混凝土顏色將加深。此外，伴隨環(huán)境溫度的提升，混凝土坍落度隨之加大，使得水灰比發(fā)生改變，即便相同節(jié)段的不同區(qū)域也存在顏色差異的現(xiàn)象【1】。若原材料中砂含水量發(fā)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(huán)布料的方法，由于施工截面偏大，作業(yè)時間相對較長，布料點易發(fā)生混凝土粘貼模板的現(xiàn)象，加之高溫環(huán)境下明顯的水化作用，最終混凝土顏色較深，并產(chǎn)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(tài)，對此要針對原材料采取嚴格的質(zhì)量控制措施。注重對原材料的質(zhì)量檢測，明確泥土質(zhì)量。未經(jīng)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(diào)整。合理優(yōu)化布料工藝，適配中心集料斗并將其置于塔柱節(jié)段頂部，在分溜槽的輔助下將混凝土轉(zhuǎn)移至指定區(qū)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(qū)域，此時水泥過早硬化的現(xiàn)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(xiàn)場生產(chǎn)要素（拌制能力、混凝土性能、現(xiàn)場溫度等），單節(jié)段施工周期為10～12d。但從實際情況來看，塔柱部分節(jié)段出現(xiàn)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(nèi)，暫未表現(xiàn)出發(fā)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(shù)量相對較少，是極為脆弱的區(qū)域，因此，裝飾槽位處產(chǎn)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(jié)束混凝土拆模作業(yè)后，需通過噴淋的方法做好養(yǎng)護工作。下橫梁節(jié)段施工過程中，現(xiàn)場溫度處于較低狀態(tài)，為避免材料質(zhì)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(jù)橋梁結(jié)構(gòu)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(nèi)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(xiàn)外摻劑等材料分布不均的現(xiàn)象；

2）塔身模板的剛度需足夠合理，在確?；炷翝仓耐瑫r還要避免拆模變形現(xiàn)象，塔身外模可使用大塊鋼模結(jié)構(gòu)，以便控制模板接縫數(shù)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(jié)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(nèi)，此舉目的在于避免露筋現(xiàn)象，實際澆筑過程中，需合理布料并振搗，不可出現(xiàn)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(jié)束塔身混凝土拆模作業(yè)后，便進入到養(yǎng)護環(huán)節(jié)。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(qū)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(xù)灑水使得施工縫處于持續(xù)性濕潤狀態(tài)，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(xiàn)對各模板的有效連接，完成模板拆除作業(yè)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(tài)。

4 結(jié)語

斜拉橋是現(xiàn)代橋梁領域的重要應用形式，但施工環(huán)節(jié)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(zhì)量與外觀的控制措施，給類似工程提供參考。