平塘特大橋為249.5m+2×550m+249.5m的疊合梁斜拉橋。其主塔採用鑽石形索塔，整體呈花瓶形狀，15#主塔塔高為320m。橋位地勢陡峭、地勢高差大、場地狹窄，垂直氣候特徵明顯。
在塔柱與承臺間設置花瓶形塔墩過渡。15號主塔橋面以上塔高為145.2m，橋面以下高度為174.8m；由塔墩、下塔柱、中塔柱、上塔柱及塔冠構成。各部分尺寸及外形特點如下：
1.塔墩採用單箱三室截面，四角採用圓倒角，橫橋向為花瓶形，外側按圓弧漸變，寬27.502m～25m～30m，相對於橋軸線，先內傾後外傾；順橋向為單肢空心薄壁型，寬17m～12.8m，單斜率內傾；高度116m。
2.塔柱採用矩形空心截面，四角採用圓倒角。在橫橋向下橫梁以上為「A」形，下橫梁以下為花瓶形；在順橋向上橫梁以上為單肢空心薄壁型，上橫梁以下至塔柱為雙肢空心薄壁型。
（1）下塔柱橫橋向寬39.8～27.502m，順橋向為雙肢空心薄壁，每肢寬4.8m，雙肢外側的順橋向距離15～12.8m，順橋向外傾，高50.25m；
（2）中塔柱橫橋向分雙肢，單肢寬5m，順橋向分為雙肢空心薄壁，每肢寬4.8m，雙肢外側的順橋向距離12.8～15m，橫橋向和順橋向均內傾，高75.55m；
（3）上塔柱橫橋向分雙肢，單肢寬5m，順橋向寬8～11.8m，高78.2m。
3.塔冠
塔頂高程為1035.241m，橋塔設置上、下兩道橫梁，採用矩形截面。
主塔外形結構見圖1。
圖1 15號主塔構造示意圖
4.關鍵技術要點
（1）大型起重設備及混凝土泵送設備的選型和布置方式尤為關鍵，山區超高墩、雨季濃霧天氣、大風天氣，特種設備管理難度大；
（2）機制砂超高泵送混凝土成熟工藝在200m左右，300m以上高度，需要對不同高度不同的工作性能要求，開展專題研究，確保順利泵送及混凝土施工質量；
（3）索塔線形的控制難度大；
（4）墩塔分界段、下橫梁側塔柱實心部位、上橫梁塔柱實心部位，均為大體積混凝土，且處於高空條件，索塔混凝土標號為C50；溫控措施較常規大體積混凝土複雜。
施工機具配置
起重設備選型控制因素
（1）最大的為N3號鋼錨梁，吊裝重量為25t；0#段鋼主梁最大節段重量31t。
（2）鋼筋模塊化安裝分塊及方案，塔吊預留充分吊裝富餘量。
（3）索塔施工模板、爬架的空間尺寸及安裝荷載的要求，塔吊自身的拆除荷載及空間位置要求。
（4）內模翻模提升及外模體系轉化提升，模板系統工作重量6t，按塔吊單獨全覆蓋吊距為46m考慮。
（5）施工過程中散吊鋼筋吊裝重量按6t（主要考慮模板系統平臺荷載條件，主筋長度6m，100根）考慮。
（6）充分考慮起重設備頂升高度、卷線能力，著重驗算抗風性能等。
（7）考慮橋址區瞬間山谷陣風的影響，塔吊臂杆均能自由旋轉，相互之間不得幹擾。
塔吊最終選型和布置
綜合考慮以上因素，配置50t和16t塔吊各一臺。索塔橫橋向兩側各布置一臺塔吊，使塔吊附著臂安裝最為合理（結構對稱、長度適中）；吊裝能力滿足鋼錨梁、0#塊鋼梁節段吊裝需要，鋼筋模塊化施工期間安全儲備大。同時，為滿足提升高度及陣風最大風速要求，對標準節段進行了加強。
圖2 塔吊布置示意圖
混凝土輸送泵
根據主塔混凝土輸送高度要求，為保證混凝土的泵送質量及工效，主塔20m以下採用天泵施工，20m以上選擇兩臺三一重工HBT80C-1816ⅢA輸送泵進行泵送，理論輸送量85m3/h(高壓55m3/h)；從塔柱底部逐步接長輸送管，混凝土泵管選用Φ125A壁厚9mm，45Mn2合金鋼特製耐磨超高壓管道；澆築點混凝土採用兩臺半徑18m的布料杆布料，墩頂範圍全覆蓋。
圖3 混凝土輸送泵布置示意圖
液壓爬模施工
模板體系的構思
（1）根據技術成熟的各類模板系統的優缺點，選用液壓桁架式自爬模系統，為便於塔身各段架體的拆分和組合，各架體採用獨立式；標準節段澆築高度6m，在塔身各段分界處進行局部調整；架體最不利工況，按仰爬最大墩身傾角30°考慮。
（2）為達到預期的外觀效果，模板採用維薩板，結合架體拆裝時機，周轉次數按30次考慮；模板分為標準模板和收分模板，模板的收分通過割除收分模板來完成，以適應塔身結構尺寸的變化。
（3）塔身起步段外模第1、2節段採用搭設腳手架操作平臺，模板採用標準節段模板進行施工。第2節段施工後安裝液壓爬模，後續節段採用液壓爬模施工。
（4）塔墩及下塔柱內模採用懸臂支架翻模，中、上塔柱內模採用井筒平臺翻模，分支段外模下部較窄處採用滑動平臺，上段採用懸臂支架翻模，上塔柱橫橋向兩支間先用掛架，後用井筒平臺施工。
節段劃分及架體控制工況計算分析
（1）節段劃分
①塔墩：分為21個節段，其中第1節段包括塔墩底部實心段2.5m（起步段0.5m已與承臺第三次混凝土一起澆築），1～6節段、8～19節段澆築高度按6m考慮，第7節段為1m，第20節段為塔墩頂首節實心段按2m考慮，第21節段為塔墩第二節實心段按4.5m考慮。
②下塔柱：分為8個節段，其中第22～28節段基本澆築高度按6m考慮，第29節段為5m。
③下橫梁：分為2個節段，澆築高度按 3.25m和6m考慮。
④中塔柱：分為12個節段，第32～42節段澆築高度按6m考慮，第43節段為3.55m。
⑤上橫梁：分為2個節段，分別按4.5m、 6m考慮。
⑥上塔柱：分為12個節段，其中46～55節段澆築高度按6m考慮,第56、57節段為塔冠位置,分別為2.2m、5.5m。
(2)架體控制工況計算分析
架體用於斜爬時，按最大傾斜角度30°進行校核計算。
架體的計算簡圖及其所受外荷載如圖4所示：
圖4 受力簡圖
通過計算軟體繪製軸力、剪力、彎矩和約束反力，如圖5所示：
圖5(a)軸力圖 (b)剪力圖 (c)彎矩圖 (d)反力圖
約束反力：V=17.8KN，N=217.9KN，R=208.7KN。
因受拉杆件遠遠滿足要求，只需對受壓杆件進行失穩驗算，10#、14#、24#、25#、26#為受壓杆件，對前4個進行穩定性演算，26#與25#相同，不做計算。
對受壓杆件進行失穩驗算，分析結果如下：
各杆件應力值均小於強度設計值f=215N/mm2，故其穩定性滿足要求。
根據鋼結構設計規範，彎矩作用在主平面內的拉彎構件和壓彎構件，其強度應按下式計算：
N/A±Mx/γxWx±My/γyWy≤f=215(N/mm2)
N——杆件內力
M——杆件最大彎矩
γ——截麵塑性發展係數，雙槽取1.05。
19#杆件N/A±Mx/γxWx
=196.6ｘ1000/3703.2+3947×1000/(1.05x161000)
=78.83(N/mm2) ＜f 滿足要求。
3#杆件N/A±Mx/γxWx
=282.1ｘ1000/5139.8+3.2×10000000/(1.05x282000)
=152.36(N/mm2) ＜f 滿足要求。
12#杆件與模板緊貼在一起，其彎矩實際上可認為由模板承擔，因模板剛度很大，其變形可忽略不計，故12#杆件符合要求。
架體布置及模板處理
（1）塔墩起始外模板布置
塔墩底為最大斷面尺寸,橫橋向和縱橋向均為向內收坡,故在陽角四周布置8塊收分模板,4個陽角有圓弧鋼模板,其餘模板為固定模板,且模板鋼背楞設計滿足以後中塔柱模板重新拼裝要求,起始段各規格模板拼裝示意圖如圖6。
圖6 塔墩起始各規格模板拼裝示意圖
（2）塔墩及下塔柱外模板的收分及放大處理
塔墩順橋向向內收坡,模板從起始節段至21節段結束,按線性收分，隨截面變化直接在模板自身裁剪相應尺寸，無須落地。橫橋向外側為圓弧形漸變，先向內收坡，至14節段後外傾，收分模板從第1節至14節，按常規方法隨截面變化裁剪相應尺寸至最小位置，如圖7。
圖7 橫橋向模板從第1節至14節配置圖
橫橋向模板從16節至28節,每層放大模板圖配置如下：
圖8 橫橋向模板從16節至28節每層模板配置圖
（3）塔墩機位布置
外側布置32榀機位，內筒採用懸臂架；橫橋向20榀機位間距不變化，順橋向到下塔柱截面後，由於變為雙肢，拆除4個機位，其餘8個機位兩兩組合分叉布置。
圖9 塔墩機位布置圖
（4）下塔柱分叉處模板及架體處理
下塔柱分叉處外模內側模板全部為新增模板，順橋向4塊模板為改制模板。
（5）下塔柱模板放大處理
下塔柱橫橋向向兩側放寬，外側模板從22節開始，通過23、24、25、26、27五次增長放大，採用先做單塊模板，然後鋼背楞接長方式（芯帶或其他），把5塊模板連成整體。
（6）下塔柱凹槽模板及架體的處理
①凹槽處模板總體思路為：模板分為通用模板塊和異型模板塊，通用模板塊可以重複使用，異型模板塊一次性使用，當然材料解散後也可以重複使用。
模板分配圖為：
圖10 模板布置圖
分叉處節段較少，為經濟起見，不考慮爬模架體，將原塔墩內模懸臂架轉用此處，內筒部分採用搭設鋼管腳手架施工。
圖11 模板
此處模板全採用定製木樑，H182，加上鋼背楞及面板厚度，控制模板高度為300mm，模板可以扣在爬模模板上，也可單獨支模，模板下口坐落在承重木方上，但外邊線處需與大面模板扣好，以免漏漿或錯臺。退模時，爬模模板稍微退開，塔吊起吊凹槽模板，安全可靠。
②凹槽處機位處理
凹槽處機位前加墊塊，墊塊擰在爬錐上，機位掛在墊塊上。這樣平臺、防護及模板都不受凹槽的影響。
（7）下橫梁處機位布置
下塔柱到下橫梁處順橋向雙肢合龍，需要在順橋向中間補充機位和模板。
（8）中塔柱模板和架體
進入中塔柱後，塔肢結構形式變為四個獨立單肢，順橋向兩單肢於中塔柱頂端交匯。模板形狀改變，變成平行四邊形，需要重新拼裝。
（9）中塔柱順橋向中空塔肢機位布置
中空部位為連體機位，即兩機位共用一組承重梁，承重梁一端固定在主立杆上，另一端架在滾輪上。當爬模爬升時，通過滾輪滾動，兩機位間距縮小。承重梁通過切割方式，預先留有每次爬升的縮小長度空間。下方吊平臺採用同樣原理切割縮小，保證爬模順利，操作便利。
（10）上塔柱雙肢交匯處
順橋向模板需要小幅度調整，兩肢交匯處需要補模，材料由下塔柱模板改制。
圖12 模板布置圖
圖13 平面圖
精度控制及效果
索塔斷面的幾何尺寸控制
索塔塔柱空間位置的控制關鍵，是對影響混凝土成型模板的準確定位，只要每次澆築混凝土前調整到位，塔柱斷面尺寸、軸線、垂直度等指標就能滿足要求，竣工後整個索塔的空間位置也能得到保證。
圖14 塔柱模板檢查示意圖
由於塔柱斷面多為具有倒角的中空多邊形結構，需控制好軸線點及斷面各特徵角點。塔柱模板平面位置檢查校正測量方法，如圖14所示。採用全站儀三維坐標法對塔柱模板角點進行放樣，如果某個角點不能直接測定在塔柱模板上，可根據已測定的點按照相對幾何關係，使用鋼尺按邊長交會測定。根據放樣的角點定出塔柱的理論軸線，與模板的實際軸線進行比較，檢查模板頂實測高程與設計高程，如果模板軸線、高程與設計值差超出規範允許範圍，模板需要調整，重複上述工作，直至將模板調整到設計位置。
控制點傳遞和校核
在下橫梁施工測量時以控制點為依據，用全站儀和水準儀（包括懸掛鋼尺）進行立模、鋼筋及預埋件定位放樣。高程及平面軸線位置偏位均不大於10mm。
為了中塔柱、上塔柱和主梁施工放樣，將控制點投測到下橫梁的頂面，為此在下橫梁施工中，在其適宜位置預留豎向投測孔，以便用精密天頂基準法將坐標投測到下橫梁的頂面。
下橫梁面上的控制點是塔柱向上施工的基準，特別是軸線點主點，是主梁施工測量和監控的關鍵控制點，因此要進行嚴格的校核測量（包括高程控制點的校核）；對於主點，還應與相鄰索塔上的對應主點進行聯測校核，採用高精度全站儀進行距離校核，視準線進行主軸線校核。
索塔的撓度觀測
在索塔的建設過程中，由於索塔受風力、日照等外界環境因素的影響而產生撓度變形，隨著索塔高度的增加，撓度變形的幅度也急劇增大。通過準確掌握索塔擺動和扭轉的規律，有效地指導施工和相應的施工測量工作。
測量方法是架設全站儀於強制觀測墩觀測索塔上設置的觀測點的坐標，觀測點坐標的變化情況即索塔的變形情況。注意要選擇精密儀器，增加測回數提高觀測精度。觀測點的選擇要不受施工幹擾，便於觀測，更重要的是要能反映索塔的變形情況。
實施效果
（1）檢驗方法
索塔幾何位置測量方法：每模澆築完成後先對其頂部實體截面4個邊，用鋼捲尺定出中點，然後用全站儀測試4個分中點坐標，根據4個分中點實測與理論偏差值，確定截面軸線偏差和節段垂直度。
（2）檢驗結果
各節段軸線偏差最大3mm，規範軸線偏差允許10mm，滿足要求。
鋼筋模塊化安裝
以主筋、水平筋兩種形式循序漸進進行工藝創新，鋼筋網片統一提前加工，在加工前根據網片尺寸對應製作胎架，在胎架上進行拼裝。胎架利用工字鋼及槽鋼焊接而成，根據設計圖紙按鋼筋尺寸及間距製作凹槽，高效地保障了鋼筋安裝的精度。
鋼筋網片尺寸定為高6m，寬9m，鋼筋接頭均按規範要求交錯設置。鋼筋網吊運至塔頂後，依靠人工配合塔吊以不改變機械連接的方式，使主筋能安裝到位。15#主塔施工以6m一模的節段劃分為主，安裝一模鋼筋耗時約48小時左右，與散拼安裝工藝相比，節省時間1/3以上，既保障了工效，又降低了高空起吊的安全風險。對塔吊的吊裝能力要求較低，整體吊裝質量在3t以內。
圖15 網片吊裝圖片
混凝土質量控制技術
原材料控制
（1）機制砂
機制砂石粉含量為12%－14%，控制的重點為MB值，MB值宜≤0.8，且細度模數應滿足中砂要求。
（2）機制碎石
機制碎石通過鄂破、反擊破、立軸破三級加工，針片狀顆粒含量為3.5%～3.8%，粒形更加圓潤，能有效地減小混凝土泵送過程中的摩阻力，使混凝土更具可泵性；機制碎石級配採用5～10mm、10～16mm、16～25mm三個級配優化摻量組合，骨料間相互填充，孔隙率更低，有利於混凝土抗壓強度的提高。
圖16 機制砂篩分曲線
（3）減水劑
15號主塔塔高320m，普通型混凝土減水劑在泵送過程中高度每增加50m，坍落度將降低10～20mm，泵送高度將只能維持在200m左右。為解決泵送過程中的坍損導致混凝土的可泵性降低，選擇優質減水劑供應商，專為平塘特大橋泵送混凝土研製高性能緩凝緩釋型減水劑，溫度以20℃為基準，每升高5℃，對減水劑的緩凝、緩釋進行調整。通過精確控制減水劑減水率的釋放時間，來補償因混凝土泵送過程中的坍落度損失，做到泵送過程中無坍損，持續提高混凝土泵送高度。
不同高度混凝土配合比
根據不同高度及混凝土工作性能要求，設計每間隔100m的混凝土配合比。
混凝土坍落度均控制在190～230mm。混凝土泵送高度每升高100m，將增加1%～2%的砂率，相應的，對減水劑的減水率進行微調整。
泵送壓力宜控制在25MPa以內,在284.6m泵送壓力穩定在22MPa左右，當泵送壓力到達28MPa,將更換施工配合比。
圖17 粗骨料篩分曲線
混凝土施工工藝研究
塔墩頂部實心段C50混凝土位於116m高空，現行大體積混凝土規範只適用於C40以下混凝土，需要採取嚴格的溫度控制措施。
溫控措施
（1）優化配合比，降低核心溫度
經過優化和反覆試配，最終C50混凝土單方水泥用量為334KG。
（2）研發保溫模板，通過對比試驗，保溫模板溫降明顯小於一般模板。
現場在爬模模板外側進行保溫模板的模塊化安裝，形成隔熱層，減小混凝土表面對流係數，減緩混凝土表面熱量散失。
（3）降低混凝土的入模溫度
在混凝土拌和時採用加冰拌和，並用土工布包裹罐車及輸送管。
溫控效果
圖18 溫控效果示意圖
內部溫度峰值分別是，第一層為65.1℃、第二層為71.8℃；在表面和環境溫度有著較大差異的情況下，混凝土內外溫差控制在27.7℃以內（同層內外溫差在11℃以內），可滿足控制指標要求，避免了溫度裂縫產生。
本文刊載 /《橋梁》雜誌 2019年 第4期 總第90期
作者 / 張勝林
作者單位 / 貴州橋梁建設集團有限責任公司