摘要：本文介绍宜兴市范蠡大桥新建工程在异型钢结构主塔塔根预埋与承台浇筑交叉施工中，通过优化施工方法和工艺流程，有效解决了大体积混凝土施工裂缝预防控制、塔根预埋与承台钢筋碰撞处理、钢构安装与混凝土现浇交叉施工控制、施工进度控制等多种施工难点集中的问题。本文通过使用效果评价，证明了该施工方法是适用本工程钢塔基础交叉施工成熟、有效的技术手段，亦为今后类似工程施工问题提供了一种解决途径。
关键词：范蠡大桥、异型钢结构主塔塔根预埋、大体积承台浇筑、交叉施工方法优化
1工程概况
宜兴市范蠡大桥主桥钢塔承台P15、P16、P17共三座，承台为八边形，外围轮廓尺寸为37m*26m*6.3m，第一阶高度为4m，第二阶高度为2.3m，混凝土标号为C40，承台底设1m的C15素砼垫层。主塔基础采用群桩基础，每个主塔下设16根直径2.5m钻孔灌注桩。本桥有2个边塔和1个中塔，每个塔均由4根塔柱和3道横梁组成。其中边塔顶部至混凝土承台顶面高度为60米，中塔顶部至混凝土承台顶面高度为70米。钢塔与现浇混凝土承台之间通过预埋件（塔根）进行连接，每个预埋件由上下两道环梁、上下两道水平剪刀撑、四道竖向剪刀撑和锚栓组成。
图1 异型钢结构主塔整体结构效果图
图2 主塔基础设计示意图
2施工难点分析
主桥钢塔和承台基础均呈异型结构，承台顶盖由1个水平面和8个斜侧面组成，周围设置裙墙，每个承台C40混凝土方量达3991m3。纵向两个钢塔预埋件与混凝土承台之间呈21°夹角，横向两个钢塔预埋件与混凝土承台之间呈14°夹角，塔脚及预埋件应在浇筑过程分阶段交叉施工。钢塔与承台之间通过预埋件（塔根）进行连接。以上施工内容决定了主桥承台施工具有四个主要难点：大体积混凝土施工砼外观质量控制；原设计的钢塔塔根预埋件与承台交叉施工顺序不利于质量、进度以及成本控制；钢塔根预埋件与承台钢筋冲突严重，异型结构现浇振捣难度大。具体详见以下：
⑴属于大体积混凝土施工，一旦控制不好容易出现温度裂缝和干缩裂缝。
⑵对于钢塔塔根预埋件与承台浇筑的施工顺序，原设计施工流程为：①在垫层上安装塔脚的支撑架和锚固架→②承台第一阶段钢筋绑扎和模板安装→③承台第一次浇筑至锚固环（塔脚底部）所在的斜面→④安装塔脚分段、微调、锚固及浇筑包脚混凝土→⑤承台第二阶段钢筋绑扎、模板安装及浇筑，但实际二次浇筑面（施工缝）呈多面、多边，且竖筋林立，施工难度极大，塔脚二次安装对累积安装精度控制不利，难以保证钢塔和承台的整体质量，且施工环节过多导致工期较长。
⑶钢结构与承台交叉作业面多，且碰撞部位多，不确定干扰因素多，尤其是钢塔预埋件与承台主筋冲突的数量多，但很难在图纸上找出冲突位置并提前局部调整，一旦主筋截断和避让数量过多，对承台整体质量影响很大。
⑷承台结构形式复杂，如八个斜面、塔脚止水板预埋、滑移排架钢管桩的连接钢板预埋、裙墙等，增大了模板拼装及浇筑振捣施工难度，成品砼表面极易出现蜂窝、麻面质量缺陷。
3优化后施工工艺流程简介
⑴钢塔预埋件安装阶段：钢塔预埋件支撑架安装→钢塔预埋件安装→钢塔塔脚安装及矫正→钢塔锚栓安装及整体矫正5天；
⑵第一阶段浇筑施工阶段（与钢塔预埋件安装穿插进行）：钢筋绑扎及冷却管安装→模板安装及支护体系搭设→第一次砼浇筑；
⑶第二阶段浇筑施工阶段（与第二节塔柱及下横梁安装穿插进行）：钢筋绑扎及冷却管安装→模板安装及支护体系搭设→第二次砼浇筑；
⑷承台混凝土养护及模板拆除阶段。
4优化后交叉施工方法详述
⑴针对大体积混凝土施工难点和特点，本工程采取了几项技术措施：①分阶段浇筑、分层分区块浇注；②布置多层冷却管进行降温、安装测温装置实时温度监控；③围堰内蓄水和土工布覆盖洒水相结合的保温养护措施。
⑵调整原设计的钢塔塔根预埋件与承台浇筑交叉施工顺序，便于现场实施。经过与设计方多次讨论，最终确定优化后的交叉施工顺序为：①在承台第一次浇筑前，一次性将完成塔脚分段、锚固架及支撑架的安装和锚固→②承台第一阶段钢筋绑扎、模板安装及浇筑→③承台第二阶段钢筋绑扎、模板安装及浇筑，该优化方案简化了施工环节，有利于钢结构安装精度控制和承台混凝土质量控制，也大幅减少了交叉施工碰撞机率，缩短了施工周期。
⑶针对钢塔塔脚埋件和承台钢筋冲突问题，利用范蠡大桥BIM模型信息技术进行预埋件与承台钢筋、冷却管的碰撞测试，找出具体冲突位置，再进行相应的预埋件结构局部调整，尽量避开主筋，对无法避让的提出局部加密、补强建议。最后由设计方进行书面确认，在交叉施工过程中，技术人员和设计代表深入施工现场，及时高效地发现问题，根据实际情况调整施工顺序，或采取相应的调整措施。
5首件施工质量缺陷原因分析和改进措施
尽管在施工过程中针对以上问题进行了施工优化，并落实了各项质量保证措施，但不可否认在首件施工过程中仍然存在细节上的质量缺陷，比如：顶斜面和坡脚线处出现小面积气孔、麻面，模板拼缝处混凝土不平整，甚至在个别斜面处有轻度露筋现象。对首件施工质量缺陷进行原因分析后，制定了缺陷处理和预防措施，用以指导其它主塔基础的后续浇筑施工：
5.1气孔、麻面问题
承台斜面局部表面出现的麻面呈现为许多小凹坑，其面积不大，深度不深，形成粗糙面。
图3 钢塔预埋件、承台钢筋以及大体积砼浇筑冷却管布置实景图
图4 钢塔承台第二阶段浇筑实景图
原因分析：斜面模板下混凝土振捣难以充分到位，气泡或水珠难以顺利排出。
防治措施：①模板表面清理干净后，浇灌混凝土前，模板应浇水充分湿润，模板缝隙应堵严。②模板隔离剂应选用长效的、涂刷均匀、不得漏刷，混凝土应分层均匀振捣密实，至排除气泡为止。③斜面混凝土主要靠工人在模板下方逐层振捣，直至气泡排出，在空间狭小无法振捣的地方，应提前在模板上开振捣孔。
补强措施：①在确保棱角不破损的前提下，尽早拆除模板（拆除前勤于洒水，保持湿润），在混凝土表面尚有水份的情况下，及时用干水泥涂抹，用刷子或水泥袋等对混凝土面反复搓抹，将水泥嵌入气孔中，然后将混凝土面的多余水泥擦净。采用本办法处理的时机很重要，一定要在刚脱模后混凝土面未退颜色前进行，才能保证色泽一致。本办法适用混凝土面局部气孔处理。②若模板拆除时间过长，导致混凝土强度已基本形成，则采用水泥浆满刮（使用黑、白水泥及建筑501胶先进行试配，确保与承台表面无明显色差），局部明显气孔处用毛刷在混凝土面上来回刷3～4次，使水泥浆嵌满气孔，然后用干抹布将混凝土面上多余水泥浆擦净，确保处理的混凝土表面光滑。
5.2模板拼缝处混凝土不平整的问题
在P17承台侧面的木模与钢模拼缝处、顶斜面木模拼缝处局部出现不同程度的错台、不平整情况。
原因分析：裙墙侧面木模与下边钢模之间拼接不够直顺或接缝不严（加工问题），导致板缝处漏浆、麻面等不平整情况；顶斜面木模在砼浇筑过程中局部出现涨模现象，导致沿拼缝处有局部不平整情况。
预防措施：①在模板拼装过程中，应安排人员在内侧及时检查拼缝情况，若发现某块模板拼缝过大容易漏浆或相邻模板间错边时，必须及时矫正，必要时采用海绵条夹缝或玻璃胶堵缝，避免漏浆。②对顶斜面模板设置拉杆（位于模板内侧应加设止水片，间距不宜过大），拉杆的锚固端应确保焊接牢固，防止在浇筑过程中出现松动，从而导致模板移位、涨模。③在浇筑前的模板验收中，应重点检查模板的拼缝宽度、光面度、直顺度、拉杆紧固性及整体稳定性。
5.3混凝土斜面局部出现漏筋的问题
在混凝土斜面局部出现的漏筋现象，实际为模板下方加设的竖向撑筋和水平撑筋，非承台主筋。
原因分析：为了确保大面积斜面木模的稳定性和平整度，在首个承台模板安装中，模板工设置了竖向撑筋和水平撑筋，但未在竖向撑筋上安装止水片，在水平撑筋上绑扎保护层垫块。
预防措施：在竖向撑筋上安装止水片，在水平撑筋上绑扎保护层垫块。
处理措施：将外露的竖向撑筋钢筋头截除，将外露的水平撑筋全部剔除，用水冲刷湿润后，再使用同牌同标号水泥浆修复。
6实施效果
针对施工过程中遇到的以上难点，施工前做了大量的充分的方案论证和技术准备工作，充分发挥BIM模型碰撞分析作用，加大现场协调及质量控制力度，切实做到事前控制、事中控制及事后控制的全过程质量管理工作，在施工进度、质量和经济成本均取得了良好的效果——所有承台质量一次验收合格率100%，钢塔安装精度控制在±2mm以内，每个承台施工工期较原设计方案缩短8天，每个承台节省经济成本3.9万元（取消斜面施工缝模板费用），共节省成本11.7万元。
7结论
范蠡大桥主塔塔根预埋与承台交叉施工优化方法的成功运用，证明该施工方法完全适用于钢砼组合大型桥墩承台施工。该优化方法的可行性强、可靠度高、施工便捷、时间节约、成本节省等优良特性决定其在塔根预埋与承台交叉领域具有良好的应用前景。相信随着今后我国城市发展建设的需要，大量科学、先进的根预埋与承台施工方法将如雨后春笋般涌现出来，类似方法将得到更多运用及发展。
参考文献
[1]宜兴市范蠡大桥新建工程施工图-总体及下部结构.
[2]范蠡大桥钢结构深化设计图纸.
[3]王辉.南京长江三桥钢塔节段制造及整体预拼的三维仿形分析.铁道部科学研究院[D]，2007.
论文作者:张利钧
论文发表刊物:《基层建设》2019年第13期
论文发表时间:2019/7/17
标签：预埋件论文; 混凝土论文; 模板论文; 斜面论文; 钢筋论文; 局部论文; 锚固论文; 《基层建设》2019年第13期论文;