近年來，自錨式懸索橋作為中等跨度橋梁中美觀和經濟的橋型而格外受到青睞，我國已建成通車的自錨式懸索橋有平勝大橋、三漢磯大橋、萬新大橋等；還有一批自錨式懸索橋處于規劃、設計和施工中，如目前正在施工中的江東大橋、獵德大橋、南京江心洲大橋等。南京江心洲大橋為主跨248m的獨塔空間纜索自錨式懸索橋，獨塔承臺以上高度為107m，混凝土結構，橋塔高跨比為0.32，長細比大。從設計的理念和思路上，該橋主塔均有其創新之處，同時，需要針對其結構特點采用相應的施工工藝和技術措施。
1 工程概況
南京江心洲大橋為獨塔空間纜索自錨式懸索橋，孔跨布置為(35+77+60+248+35)m。主橋邊跨跨度為137m，在邊跨設置一個輔助墩，將邊跨跨度劃分為(77+60)m；主跨跨度為248m，邊跨與主跨跨度比為0.55。系梁分兩幅設置，凈距為8.2m，兩幅主梁之間以多道橫梁連為一體，形成縱橫梁體系。主跨系梁采用鋼箱梁，邊跨及錨跨主梁采用預應力混凝土箱梁。主塔位于兩幅加勁梁的橫橋向中間位置，為獨柱型式。主塔在加勁梁下方設置一道鋼橫梁，對加勁梁提供豎向支承。在主塔鋼橫梁端部設置有一對斜拉索，該斜拉索錨固在主塔上端。在設計成橋狀態下，主跨主纜理論垂度為19.670m，矢跨比為1：12.43；邊跨主纜理論垂度為8.402m，矢跨比為1：15.83。主纜在橫橋向分為兩股，在邊跨位于豎直平面內，錨固于橫梁中部；在主跨為空間索形，錨固于橫梁兩端。吊索在邊跨位于豎直平面內，錨固于橫梁中部。該橋總體布置如圖1所示。
圖1 南京江心洲大橋總體布置
2 主塔結構
設計江心洲大橋主塔承臺以上塔高107m，橋面以上塔高為80m，塔身為十六弧收坡變截面，一般為空心截面，局部為實心截面。主塔構造如圖2所示，橋塔底部3m段為塔座，采用實心圓形變截面，由直徑14.3m塔座底截面(標高4.345m)直線漸變至直徑11.3m塔座頂截面(標高7.345m)。塔身頂部處(標高96.545m)截面外輪廓尺寸為順橋向6m，橫橋向6m。橋塔在主鞍座下設有3m的實體段，該實體段根據受力需要設有直徑32mm的橫向預應力粗鋼筋。橋塔在與橋塔鋼橫粱相交處截面局部加厚，在與斜拉索相交處設斜拉索錨固鋸齒塊。橋塔在這兩個部位根據受力需要均設有環向預應力索，橋塔頂部設有鞍室及裝飾段。為了確保橋塔的剛度以及施工精度和施工質量，設計時在主塔壁內設置型鋼勁性骨架。
塔身設計的主要特點是：(1)多弧收坡，主體感強，造型美觀；(2)塔身斷面空心與實體相結合，“因地制宜”；(3)根據受力需要設置了環向及縱橫向預應力鋼絲束，做到塔身既堅固又輕巧美觀；(4)以懸吊鋼橫梁代替橋墩作支撐，構造新穎。
圖2 南京江心洲大橋主塔構造
3 鋼筋混凝土主塔斷面與施工工藝
由于景觀的需要，主塔采用了十六弧漸變收坡斷面，其中八弧是基本弧，由8個正反圓弧組成，另有8個小弧是基本弧的連接弧(見圖3)。
圖3 南京江心洲大橋塔身斷面
由于塔身高，斷面又復雜多變，是工程的一大難題，因此要求施工精度高，難度大。
根據上述特點，經我們反復研究，塔身外模設計了“耐用WISA板可調提升模板體系”的獨創新工藝；塔身內模采用鋼制井筒式整體提升模板，施工時提升便捷，3～5d即可完成一節塔身混凝土澆注循環。大大縮短塔身混凝土澆筑周期；取得了進度快，質量好，投入少，施工安全，塔體美觀的效果。
3.1 模板體系的特點
本模板體系由8塊正反圓弧形WISA板與8塊垂50cm的小圓弧WISA板組成，由型鋼制腰帶及絲杠和扣件連接，并有附墻設備及腳手和護欄(見圖4)，僅用一節模板，高3.2m。它的特點如下。
(1)自帶附墻設施及腳手和護欄，操作快捷便利，3～5d可做一個循環。
(2)結構簡明，僅用一節模板，高度小，僅為常用翻模的1/3，受力穩固。
(3)模板采用耐用WISA板，一般可以倒用30～50次，模板可單塊整體后移60cm。
(4)采用絲杠調節弧度與鋸板調弧長相結合的獨創新工藝，做到一模到頂。
(5)利用錨固裝置使模板緊貼下層塔身混凝土表面，避免錯臺及漏漿。
(6)模板的垂度與傾斜可以通過調節螺桿進行調整。
(7)模板下部設有吊裝平臺，以便處理后續工序。
3.2 懸臂模板系統提升循環工藝流程
塔身混凝土澆筑完成達到一定強度后→外移模板→分單元提升模板和主構架→固定在已成塔身混凝土上→綁扎塔體鋼筋→合模板→澆筑塔身混凝土。
混凝土強度達到15MPa時，懸臂模板才可爬升(避免爬錐拔出)。懸臂模板提升前要對塔吊提升系統進行認真檢查，確認無誤后方可提升。提升時分單元依次進行，緩慢提升保持系統基本水平。塔吊提升時，采用鋼絲繩掛在模板的提升鉤上，松開固定螺栓，將單元模板緩慢提升，提至上一層高度后，將模板緩慢靠近塔身，將模板主構架落人與預埋在塔身混凝土中的爬錐相固接的支座槽內，插入安全銷；依次提升其余單元模板。井筒式內模提升也采取塔吊提升的辦法，提升時采用整體提升，一次提升到位后，螺栓固定。提升時應有專人進行觀察并統一指揮，確保安全。當上一節模板混凝土灌注完畢后，經過養護，混凝土強度達15MPa以上，即可開始提升，同時進行鋼筋綁扎，模板對中固定后，灌注混凝土，養生。依此循環，直至塔身混凝土頂部實心段的底部。
3.3 混凝土澆注
考慮到塔身較高，塔身圓弧截面復雜，輸送泵管道布置困難，為保證塔身混凝土外觀，不出現錯臺、跑模現象，塔身混凝土灌注速度宜控制在0.4～0.6m/h，故混凝土采用塔吊和料斗配合進行灌注。根據現場配置的塔吊起重能力，制作2m3料斗，塔吊提升，在井筒內模架頂部鋪設灌注操作平臺，混凝土通過滑槽進入模內，插入式振搗器振搗。所有混凝土澆筑均采用水平分層進行，混凝土的自由傾落高度不大于2m，以防止混凝土離析。每次混凝土澆筑時應連續進行，不得中斷。使用插入式振搗器應快插慢拔，插點要均勻排列，逐點移動，順序進行，不得遺漏，做到均勻振實。移動間距不大于振搗作用半徑的1.5倍(一般為30～40cm)。振搗上一層時應插入下層5cm，以消除兩層間的接縫。
澆筑混凝土應連續進行。如必須間歇，其間歇時間應盡量縮短，并應在前層混凝土凝結之前，將次層混凝土澆筑完畢。間歇的最長時問應按所用水泥品種、氣溫及混凝土凝結條件確定，一般超過2h應按施工縫處理。
圖4 橋塔模板及支架結構
