港珠澳大橋西人工島現(xiàn)澆隧道暗埋段鋼筋安裝施工工藝

楊潤來，陳三洋，劉保永

（中交一航局第一工程有限公司，天津 300456）

港珠澳大橋西人工島現(xiàn)澆隧道暗埋段鋼筋安裝施工工藝

楊潤來，陳三洋，劉保永

（中交一航局第一工程有限公司，天津 300456）

港珠澳大橋通過設(shè)置東、西人工島實(shí)現(xiàn)橋隧轉(zhuǎn)換，其中西人工島設(shè)置島上段隧道暗埋段以實(shí)現(xiàn)島隧的銜接，并提供沉管對接安裝條件。由于施工地處外海深基坑，且隧道結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜，配筋率高，預(yù)埋件數(shù)量多，鋼筋安裝極為困難。以西人工島隧道暗埋段CW1、CW2為例，詳細(xì)介紹了西人工島現(xiàn)澆隧道暗埋段鋼筋安裝施工工藝，以及施工質(zhì)量保證措施。

港珠澳大橋；西人工島；暗埋段；鋼筋安裝；質(zhì)量保證措施

1 工程概況

港珠澳大橋島隧工程通過設(shè)置東、西人工島實(shí)現(xiàn)橋隧轉(zhuǎn)換。為實(shí)現(xiàn)島隧以及橋隧的順利銜接，在西人工島上設(shè)置島上段現(xiàn)澆隧道，并根據(jù)結(jié)構(gòu)形式及使用功能分為暗埋段、減光段及敞開段，其中暗埋段包括CW 1～CW5共5段，里程樁號為K12+588～K12+781，總長度193 m，寬度37.95～ 71.20 m，縱向坡度2.98%。CW1及CW 2東端1.5m為單箱雙室管廊箱型直線側(cè)墻結(jié)構(gòu)形式，暗埋段其余部分為單箱四室管廊箱型弧形側(cè)墻結(jié)構(gòu)形式；暗埋段頂板及弧形側(cè)墻厚130 cm，直線側(cè)墻及底板厚150 cm，中墻及隧道內(nèi)隔墻厚80 cm。暗埋段結(jié)構(gòu)平面布置圖如圖1所示。

西人工島暗埋段是港珠澳大橋島隧工程實(shí)現(xiàn)島隧轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵部位，也是上部結(jié)構(gòu)的承重結(jié)構(gòu)，為適應(yīng)外海復(fù)雜工況下受力安全，暗埋段設(shè)計(jì)鋼筋配筋率高，安裝質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格。暗埋段總鋼筋用量約1萬t，均采用HRB400鋼筋，其中橫向主筋為等，縱向鋼筋主要為等，箍筋主要為等；使用各類機(jī)械連接接頭10萬余個，施工用各類措施鋼筋達(dá)200余t。根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以CW1、CW2段為例，介紹暗埋段鋼筋施工工藝。

圖1 暗埋段平面布置圖Fig.1 Layou t p lan of the buried section

CW1段為與沉管隧道對接的島上段首個節(jié)段，為滿足受力及后續(xù)島內(nèi)干基坑施工的需要，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形式異常復(fù)雜，且涉及到繁多的預(yù)埋件安裝，鋼筋配料繁瑣，安裝極為困難。圖2為暗埋段典型斷面結(jié)構(gòu)配筋圖。

圖2 暗埋段典型斷面結(jié)構(gòu)配筋圖Fig.2 Reinforcement figure of the bu ried section for typicalprofile

CW2段為島上隧道第二節(jié)段，為適應(yīng)上部建筑造型及功能需求，結(jié)構(gòu)斷面由規(guī)則斷面演變?yōu)槔刃巫兘孛?，鋼筋橫縱方向均為無規(guī)律變長尺寸，給現(xiàn)場安裝帶來了極大的挑戰(zhàn)。

2 施工工藝流程及方法

2.1 施工順序

因暗埋段隧道結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，尺寸龐大，受現(xiàn)場條件限制無法一次澆筑成型。經(jīng)綜合考慮，對結(jié)構(gòu)實(shí)行分層澆筑，鋼筋安裝的順序與分層澆筑順序相統(tǒng)一。CW1分2步澆筑，CW2及后續(xù)節(jié)段分3步澆筑，如圖3所示。

圖3 CW 1、CW 2分層澆筑示意圖Fig.3 Layered casting of CW 1、CW 2

鋼筋安裝順序總體為CW 1第一層、CW2第一層、CW1第二層、CW 1空箱結(jié)構(gòu)、CW2第二層、CW 2第三層鋼筋，務(wù)求形成施工流水，確保滿足工期要求。

2.2 鋼筋加工制作及運(yùn)輸

本工程使用的鋼筋加工制作統(tǒng)一安排在桂山島沉管預(yù)制廠進(jìn)行，距離鋼筋安裝現(xiàn)場約12 km，通過大型運(yùn)輸駁船往返裝運(yùn)鋼筋。沉管預(yù)制廠采用全自動標(biāo)準(zhǔn)化大型鋼筋加工設(shè)備，具備流水生產(chǎn)能力，加工精度高，速度快，能夠滿足本工程的質(zhì)量及進(jìn)度要求[1]。

本工程鋼筋連接主要采用機(jī)械連接方式，鋼筋加工采用直螺紋滾絲機(jī)。鋼筋半成品轉(zhuǎn)運(yùn)至施工現(xiàn)場前進(jìn)行自檢及監(jiān)理專檢，確保鋼筋加工質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。除對鋼筋原材進(jìn)行抽檢外，重點(diǎn)檢查受力鋼筋順長度方向加工后的全長、彎起鋼筋各部分尺寸、箍筋各部分尺寸、滾軋直螺紋絲頭等。此外，鋼筋連接工程開始前及施工過程中，對進(jìn)場鋼筋進(jìn)行接頭工藝試驗(yàn)；對本工程中采用的J形拉鉤筋錨固板進(jìn)行抗拉強(qiáng)度檢驗(yàn)。

因本工程鋼筋類別繁多，尺寸不一，鋼筋半成品加工完成后，對各類鋼筋進(jìn)行編號并掛置標(biāo)識牌，便于施工現(xiàn)場管理及取用。

2.3 鋼筋連接點(diǎn)的設(shè)置

本工程中主體結(jié)構(gòu)鋼筋直徑小于25 mm時可采用焊接連接，大于或等于25mm的鋼筋及需要預(yù)埋鋼筋時采用機(jī)械連接方式，且應(yīng)滿足I級接頭強(qiáng)度及變形性能要求?？v向受拉鋼筋的機(jī)械連接接頭互相錯開，位于同一連接區(qū)段內(nèi)縱向鋼筋接頭面積百分率為50%。

2.3.1 鋼筋接頭設(shè)置原則

由于結(jié)構(gòu)尺寸較大，受原材長度及現(xiàn)場施工條件限制，且根據(jù)分部分層澆筑工藝，鋼筋連接必須在上述部位設(shè)置分段連接點(diǎn)。分段連接點(diǎn)的設(shè)置滿足以下基本原則：

1）減少鋼筋接頭數(shù)量，以節(jié)約加工成本及套筒擰固帶來的施工附加難度。

2）兼顧施工可操作性及接頭設(shè)置對結(jié)構(gòu)受力的影響。

3）科學(xué)合理地考慮鋼筋配料，減少鋼筋的損耗量。

2.3.2 主筋連接點(diǎn)的具體設(shè)置

對于鋼筋長度小于原材長度的，一般不設(shè)置機(jī)械連接接頭；對于預(yù)埋鋼筋，預(yù)留長度除滿足錨固長度需要外，最低處須滿足高于已澆筑混凝土面50 cm；對于環(huán)狀封閉主筋，為克服加工制作、現(xiàn)場安裝的尺寸偏差，在結(jié)構(gòu)受力較小區(qū)域設(shè)置合龍段，待其余部分鋼筋安裝完成后，現(xiàn)場量測合龍段長度，加工定尺鋼筋。圖4為結(jié)構(gòu)最外側(cè)主筋接頭設(shè)置位置示意圖。

圖4 主筋接頭位置及類型設(shè)置示意圖Fig.4 Location and type ofm ain steel joint

鋼筋均盡可能采用原材長度鋼筋，以降低加工損耗。側(cè)墻及中隔墻各設(shè)置1個人孔，CW1縱向設(shè)置2道，CW 2及后續(xù)節(jié)段設(shè)置3道。人孔及1號主筋合龍?zhí)幉捎苗叴旨娱L正絲，其余采用標(biāo)準(zhǔn)正反絲。多根鋼筋連接時，分段鋼筋雙頭套絲類型一致，避免施工現(xiàn)場進(jìn)行方向調(diào)整，造成施工不便。

2.4 鋼筋綁扎安裝流程

由于施工現(xiàn)場作業(yè)空間十分狹窄，不具備安裝大型型鋼胎架條件，為解決鋼筋密度高、結(jié)構(gòu)斷面尺寸局部變化大、一次性綁扎高度較高等因素制約，現(xiàn)場采用承插型盤扣式輕型支架作為施工外定位架，采用角鋼加工定型桁架作為內(nèi)骨架，以確保鋼筋安裝的各個環(huán)節(jié)和指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

2.4.1 定位支架搭設(shè)

1）暗埋段CW1定位支架

基礎(chǔ)墊層混凝土驗(yàn)收合格后，在隧道結(jié)構(gòu)側(cè)墻外側(cè)搭設(shè)定位架，該定位架兼做施工平臺，通過A60可調(diào)絲桿斜撐對定位架進(jìn)行固定或微調(diào)，定位架底部與地腳螺栓固定[2]。定位支架內(nèi)側(cè)安裝兩道圓鋼管作為定位橫桿，第一道位于鋼筋起彎點(diǎn)處，第二道根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。定位橫桿架安裝位置根據(jù)混凝土保護(hù)層厚度并考慮一定允許偏差進(jìn)行確定。

2）暗埋段CW 2定位支架

由于暗埋段CW2及后續(xù)節(jié)段側(cè)墻為弧形結(jié)構(gòu)，橫向及縱向鋼筋長度均為變尺，且變化無規(guī)律，為便于施工，對原弧形結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，采用多段連續(xù)折線擬合弧線，使弧形結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)槎喽握劬€形結(jié)構(gòu)，使折線分段長度范圍內(nèi)的橫向及縱向鋼筋變化規(guī)律為等差數(shù)列。

定位支架安裝時，根據(jù)折線形側(cè)墻調(diào)整定位支架安裝位置。為保證定位橫桿位置準(zhǔn)確，且具備安裝需要的剛度，該處采用方鋼管，根據(jù)折線段長度加工型鋼定位桿，并在折點(diǎn)處電焊連接，形成整體。

2.4.2 保護(hù)層墊塊擺放

混凝土墊塊在側(cè)墻及中墻等荷載集中區(qū)域加密布置，間距為45 cm（橫向）×60 cm（縱向），其余區(qū)域均采用60 cm（橫向）×100 cm（縱向）間距布置。混凝土墊塊上安裝架立鋼筋，橫向主筋直接擺放在該架立筋上，形成整體受力面。底板混凝土墊塊擺放前，在混凝土墊層上按照理論擺放間距彈線，擺放時按照方格網(wǎng)采用梅花形布置。第一層鋼筋安裝完成后，微調(diào)墊塊以確保其在橫向鋼筋及縱向鋼筋交叉節(jié)點(diǎn)，且為軸心受壓。

混凝土墊塊頂、底板采用方塊形，墻體采用波浪長條形。混凝土墊塊滿足如下要求：

1）抗壓強(qiáng)度：應(yīng)不低于暗埋段隧道的混凝土強(qiáng)度。

2）混凝土耐久性：應(yīng)不低于隧道的主體結(jié)構(gòu)混凝土耐久性指標(biāo)。

3）保護(hù)層墊塊尺寸偏差：有效厚度允許誤差（0，+1.5mm）[3]。

2.4.3 測量放樣及鋼筋擺放方格網(wǎng)繪制

鋼筋安裝前，按照設(shè)計(jì)施工圖紙?jiān)诨炷翂|層及模板上將混凝土結(jié)構(gòu)邊線及斷面分段線放出，并用墨線彈出，現(xiàn)場標(biāo)記以便于辨識。

2.5 鋼筋綁扎

2.5.1 底板鋼筋綁扎

底板鋼筋安裝的原則為兩側(cè)對稱施工，逐步在中間收攏。正式綁扎時，搭設(shè)定位支架，并按照間距擺放好混凝土保護(hù)層墊塊，底層鋼筋直接按照預(yù)先在混凝土墊層上畫出的鋼筋間距標(biāo)記兩側(cè)對稱擺放。

為保證鋼筋安裝精度，擺放時利用間距控制卡尺進(jìn)行校核；豎向鋼筋擺放時，采用吊鉛垂或水平尺等方式校準(zhǔn)鉛垂度；縱向鋼筋綁扎時，利用定制的鋼筋卡尺與墻體勁性骨架形成穩(wěn)定卡槽。

底板底縱橫向鋼筋安裝完成后，即可進(jìn)行勁性骨架的安裝。本工程中勁性骨架統(tǒng)一采用63 mm×40 mm×4 mm的角鋼制作（圖5）。勁性骨架制作時，采用專用胎具控制加工精度，保證加工尺寸偏差為±3 mm。安裝形式為縱向2.1 m一道，橫向滿布，縱向通過2.1 m一道的角鋼進(jìn)行連接。鋼筋凈層距均為6 cm，故層距亦通過縱向布置角鋼予以控制，間距為3m一道。

圖5 勁性骨架安裝示意圖Fig.5 Installing rigid frame structure

勁性骨架安裝時，應(yīng)使底板鋼筋貼靠密實(shí)，避免安裝累計(jì)偏差造成鋼筋骨架整體尺寸偏差過大。單元勁性骨架安裝完成后，縱向通過連接角鋼形成骨架整體，該縱向連接角鋼亦作為底板頂下層橫向鋼筋的架立筋。勁性骨架通過現(xiàn)場點(diǎn)焊固定，焊接時避免對主筋造成損傷。

勁性骨架安裝至隧道中心線后，需進(jìn)行中間合龍段鋼筋的安裝。該處絲頭為鐓粗直螺紋接頭。合龍段鋼筋安裝前，對每組合龍段鋼筋長度現(xiàn)場進(jìn)行測量，按照實(shí)測值進(jìn)行鋼筋加工，在半成品上進(jìn)行相應(yīng)編號，安裝時一一對應(yīng)。

底板外側(cè)鋼筋在支模前需拆除定位支架，為防止鋼筋骨架向外傾斜，需在定位支架拆除前進(jìn)行加固。其中側(cè)墻鋼筋采用方鋼管結(jié)合緊張器張拉勁性骨架形成穩(wěn)定三角形結(jié)構(gòu)。頂板鋼筋施工前，通過導(dǎo)鏈及主體縱向鋼筋張拉側(cè)墻勁性骨架，防止側(cè)墻鋼筋向外傾斜。

2.5.2 墻體鋼筋綁扎

墻體鋼筋安裝前，進(jìn)行勁性骨架安裝（圖5）。勁性骨架安裝要點(diǎn)如下：

1）采用吊鉛垂或水平靠尺方式保證鉛垂。

2）勁性骨架的上下部分不得形成錯臺。

3）上下部分焊接應(yīng)確保牢固。

4）首末道勁性骨架與相鄰勁性骨架設(shè)置斜撐，同一道墻體的勁性骨架通過縱向鋼筋連接形成整體。

由于隧道暗埋段結(jié)構(gòu)設(shè)2.98%的縱坡，而主體結(jié)構(gòu)鋼筋垂直于水平面，勁性骨架安裝時應(yīng)確保鉛垂。墻體縱向鋼筋通過在勁性骨架上焊接定位卡尺固定其間距。

2.5.3 頂板鋼筋綁扎

頂板鋼筋安裝前，采用鋼絲繩對拉外側(cè)墻鋼筋，防止在頂板鋼筋安裝過程中側(cè)墻鋼筋向外側(cè)傾斜，其余安裝步驟及方法與底板相同。

3 質(zhì)量保證措施

3.1 變尺寸鋼筋安裝保證措施

西人工島隧道暗埋段CW 1及CW2鋼筋種類繁多，尤其是CW2鋼筋均為變尺寸鋼筋，在有限的施工場地內(nèi)極易造成混亂。為此，鋼筋安裝前，在墊層混凝土或模板上畫出間距標(biāo)識和鋼筋安裝序號，同時，安排專人在鋼筋上逐根編號?，F(xiàn)場安裝時，鋼筋對號入座，避免安裝出現(xiàn)錯誤。

3.2 綁扎用鉛絲長度控制

為保證混凝土保護(hù)層厚度滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，避免綁扎用鉛絲侵入保護(hù)層，對現(xiàn)場綁扎用鉛絲外露長度進(jìn)行嚴(yán)格規(guī)定。

3.3 鋼筋絲頭保護(hù)及防銹

因本工程中鋼筋半成品需多次倒運(yùn)，為避免倒運(yùn)中鋼筋絲頭損壞及存放過程中絲頭銹蝕，鋼筋半成品加工完成后即對絲頭進(jìn)行帶帽保護(hù)。鋼筋存放過程中按照規(guī)范要求進(jìn)行堆放，并采用防雨布及時覆蓋。

3.4 J形拉鉤筋綁扎

暗埋段隧道結(jié)構(gòu)大量采用J形拉鉤筋，為保證安裝準(zhǔn)確，重點(diǎn)檢查J形拉鉤筋的錨固板是否掛置在橫縱向鋼筋交叉點(diǎn)外側(cè)，杜絕錨固板直接掛置在縱向鋼筋上或未進(jìn)行固定。

3.5 施工縫防裂加強(qiáng)措施

混凝土澆筑工藝為分層澆筑，為減少兩層混凝土之間的約束作用，在側(cè)墻水平施工縫處鋪設(shè)防裂鋼筋網(wǎng)片。

3.6 鋼筋與預(yù)埋件的避讓措施

暗埋段CW1管節(jié)預(yù)埋件繁多，且均為沉管對接舾裝件預(yù)埋件、鋼封門預(yù)埋件，預(yù)埋件錨固板上錨筋密集，與鋼筋安裝存在難以協(xié)調(diào)的沖突?，F(xiàn)場安裝時，在經(jīng)設(shè)計(jì)單位認(rèn)可前提下，根據(jù)實(shí)際情況對鋼筋間距進(jìn)行微調(diào)，并對局部調(diào)整的鋼筋進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。

3.7 勁性骨架焊接時保護(hù)模板措施

勁性骨架通過現(xiàn)場點(diǎn)焊焊接固定在底層鋼筋上，在頂板及側(cè)墻施工時，為避免焊接造成木模燒傷，在焊接區(qū)域攤鋪土工布或鋁板。

3.8 墊塊處混凝土密實(shí)保證措施

本工程中使用的混凝土墊塊除底板及頂板外，均使用長條形狀，為避免混凝土墊塊擺放區(qū)域形成漏振進(jìn)而影響混凝土質(zhì)量，墻體混凝土墊塊均按照45°斜角擺放。

3.9 清底及除銹

鋼筋綁扎過程中，不可避免產(chǎn)生各類雜物。施工時，安排專人對雜物進(jìn)行清理，同時在綁扎現(xiàn)場設(shè)置垃圾桶，規(guī)定施工中垃圾必須放入桶內(nèi)。由于鋼筋綁扎周期較長，部分鋼筋存在銹蝕，混凝土澆筑前進(jìn)行除銹。

3.10 混凝土澆筑期間鋼筋保護(hù)措施

為避免外露鋼筋絲頭在混凝土澆筑過程中受破壞，影響機(jī)械連接性能，在混凝土澆筑前均對絲頭進(jìn)行戴帽保護(hù)。局部受混凝土污染的鋼筋，及時進(jìn)行清理。

4 質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

4.1 鋼筋加工安裝

鋼筋加工和安裝質(zhì)量按照《港珠澳大橋主體工程施工及質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》[4]要求執(zhí)行。

4.2 滾軋直螺紋套筒及鋼筋絲頭加工

鋼筋絲頭加工完成后，用塑料套頭對裸露絲頭進(jìn)行保護(hù)。直螺紋連接之前需進(jìn)行工藝試驗(yàn)，并對鋼筋接頭進(jìn)行抗拉試驗(yàn)，確保連接強(qiáng)度滿足要求。

鋼筋規(guī)格與連接套筒規(guī)格應(yīng)一致，保證絲頭和連接套筒內(nèi)螺紋干凈、完好無損；鋼筋連接時應(yīng)用工作扳手在套筒中央位置頂緊。鋼筋接頭擰緊后應(yīng)用力矩扳手按照表1所示力矩值進(jìn)行檢驗(yàn)[5]。

Construction technology of steel bar installation in buried section of cast-in-situ tunnel in the Hongkong-Zhuhai-M acao Bridge west artificial island

YANGRun-lai,CHENSan-yang,LIUBao-yong
（No.1 Eng.Co.,Ltd.of CCCCFirstHarbor EngineeringCo.,Ltd.,Tianjin 300456,China）

Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge realized the conversion of bridge and tunnel through the east and west artificial island,the westartificial island have been set the tunnel buried section to achieve the cohesion of artificial island and tunnel, and the butt joint installation condition of immersed tubes was provided.Because the construction is located in the offshore deep foundation pit,and tunnelstructure is complex,reinforcement ratio is extremely high,embedded parts number is high,the steelbar installation isextremely difficult.Taking the westartificial island tunnel buried sections of CW1,CW2 as an examp le, we introduced the construction technology of steel bar installation in buried section of cast-in-situ tunnel in west island,and the construction quality assurancemeasures.

Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge;west artificial island;buried section;steel bar installation;quality assurance measures

U655.52；U455.46

B

2095-7874（2015）11-0085-05

10.7640/zggw js201511023

2015-10-12

楊潤來（1987— ），男，湖南邵陽市人，工程師，橋梁工程專業(yè)。E-mail：672438366@qq.com