橋梁水中承臺大體積混凝土施工技術(shù)要點分析

陳柏林

（慈利縣公路建設(shè)養(yǎng)護中心，湖南 慈利 427200）

1 工程概況

某市高速大橋，為本項目重點控制工程，因其地理位置特殊，施工較為困難。該橋全長約964m，主橋上部結(jié)構(gòu)形式為（80+2×125+75）m 連續(xù)鋼構(gòu)，使用預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆構(gòu)成，下部結(jié)構(gòu)為空心薄壁墩，由鋼筋混凝土現(xiàn)澆建設(shè)，使用U 型橋臺與樁基礎(chǔ)相連。

本橋主墩橋墩編號為9#-11#，其承臺橫橋向長22米，順橋向?qū)?.3 米，高4 米。主墩承臺采用C30 混凝土澆筑，單個澆筑方量約為782.674 立方，鋼筋用量約為69.74 噸。該大橋8#、12#橋墩為過渡墩，其承臺橫向長16.4 米，順橋向?qū)?.9 米，高3 米。過渡墩承臺采用C30混凝土澆筑，單個澆筑方量約為420.3 方，鋼筋用量約為44.07 噸。

2 水中承臺設(shè)計要求

2.1 設(shè)計條件

2.1.1 當(dāng)?shù)貧夂驅(qū)儆暝葱秃恿?，流域水力資源豐富，因季節(jié)變化明顯，夏漲冬枯，且汛期較長。

2.1.2 該大橋水中樁基施工期間，在大橋下游距離新建大橋橋軸線16.3 米位置搭設(shè)棧橋及平臺，作為樁基施工的材料及設(shè)備運輸便道。本橋地理位置特殊，與城市市區(qū)距離較小，周圍車流量較大，同時交通相對便利，路網(wǎng)密布，本項目所需的材料、設(shè)備等能夠順利運至既定橋位。

2.2 承臺防撞設(shè)計

結(jié)合本橋梁工程地質(zhì)、水文、橋墩構(gòu)造、橋下通航凈空以及施工環(huán)境條件等，設(shè)計采用鋼浮箱和橡膠護舷相結(jié)合的方式作為橋墩、承臺防撞裝置。

設(shè)計考慮在9#-11#主墩承臺周邊豎向布置型號為H500×L1000mm 的橡膠護舷，通過鉆孔植埋膨脹螺栓固定于承臺側(cè)面。通過變形緩沖，確保船舶撞擊時時間進一步延長，實現(xiàn)沖撞力的減少，提升船舶、橋梁的安全系數(shù)。

2.3 承臺大體積混凝土澆筑水化熱降溫設(shè)計及監(jiān)測

2.3.1 為減小混凝土澆筑過程中承臺的內(nèi)外溫度差，需布置冷卻水管，冷卻水管材質(zhì)為無縫鋼管，壁厚最少2mm，且管徑為40mm。澆筑混凝土前要認真檢查冷卻水管，并通過試通水的形式觀察是否存在漏水現(xiàn)象，同時了解是否存在變形或接頭脫開等問題。

2.3.2 主墩承臺共布設(shè)冷卻水管4 層，每層冷卻水管間隔1.15m，自身寬度為1m。于承臺頂面預(yù)留測溫孔，設(shè)計孔徑10cm，間距4m，孔底與承臺底相距50cm。

2.3.3 目前，對于溫度測試的方法有直接溫度計法、熱電偶法及光柵法等。根據(jù)以往的施工實踐經(jīng)驗，本方案擬采用熱電偶法進行測試，其組成示意圖見圖1。

圖1 大體積混凝土電腦測溫（一線通）系統(tǒng)組成示意圖

2.3.4 橋梁承臺的測溫傳感器按圖2 布設(shè)，選取基礎(chǔ)的長方體兩條對稱軸線的半條軸線作為測量位置，具體選取哪個1/4 區(qū)域作為測試區(qū)可依現(xiàn)場實際靈活調(diào)整。

圖2 承臺每層混凝土溫控測點立面布置示意圖(單位：cm)

3 主要施工工藝流程

以下施工工藝流程圖3 為9#～11#墩水中承臺施工流程。8#、12#墩水中承臺因不影響航道，未做防撞要求，不需要設(shè)置防撞護舷。8#、12#墩承臺混凝土澆筑時，考慮直接利用鋼吊箱側(cè)模做承臺模板，故8#、12#墩水中承臺施工流程除不存在承臺模板安裝和拆除承臺模板、安裝防撞護舷外，其余均與9#～11#工藝流程相同。

圖3 主墩水中承臺施工流程圖

4 水中承臺施工技術(shù)要點

4.1 施工重點技術(shù)措施

4.1.1 成樁后對既有鉆孔平臺予以拆除，將承重牛腿焊接至鋼護筒同一水平高度，將底板拼接平臺設(shè)于牛腿上，并鋪設(shè)鋼吊箱底板于平臺處。

4.1.2 隨后接高鋼護筒，完善吊裝體系，完成吊桿、底板牢靠錨固后，于底板周邊進行分層操作，然后對內(nèi)部支撐體系、側(cè)板等進行安裝。

4.1.3 完成整體安裝鋼吊箱后，對其進行試吊操作，然后將拼裝平臺，底部牛腿等進行拆除。

4.1.4 同時按照設(shè)計標高下放吊箱，將底板封堵，澆筑混凝土進行封底，混凝土冷凝至設(shè)計強度標準后，通過高壓水泵將吊箱內(nèi)的積水全部抽出；對滲水處進行再次封堵。并在底部設(shè)置集水井，便于對底部少量滲水進行集中抽排。

4.1.5 完成起吊體系拆除后，將多余鋼護筒進行割除施工，樁頭鑿除，然后綁扎第一層承臺鋼筋，同時將冷卻水管進行布置。上述施工完成后，對安裝模板的穩(wěn)定性進行仔細檢查，經(jīng)檢測合格后方可實施承臺混凝土澆筑施工。

4.1.6 待第一層承臺砼達到設(shè)計強度且內(nèi)支撐體系轉(zhuǎn)換后，循環(huán)第一層砼澆筑步驟，進行第二層混凝土澆筑。在第二次砼澆筑前，注意預(yù)埋墩身勁性骨架、塔吊預(yù)埋件、0#、1#塊現(xiàn)澆支架預(yù)埋件。

4.1.7 承臺砼澆筑完成后，通水降溫、養(yǎng)護承臺砼。

4.1.8 拆除第二層承臺模板后，開始安裝承臺外側(cè)防撞護舷，待護舷安裝完成后，邊注水邊拆除內(nèi)支撐，隨后拆除吊箱側(cè)板及底板。

4.2 承臺中心位置及高程測量控制

待吊箱封底并抽水完成后，在底部混凝土表面測量輪廓線、承臺軸線，并做好標記點，便于安裝承臺鋼筋、模板。安裝完成承臺模板后，在周邊進行分層層高標記，以便于更好的控制承臺混凝土澆筑厚度。

4.3 承臺鋼筋制作安裝

4.3.1 設(shè)計主墩承臺鋼筋類型有三種，分別是Φ16、Φ20、Φ28，安裝鋼筋之前需對封底混凝土標高進行復(fù)測，通過全站儀將輪廓線標定，測量點間隔為2.5m，便于更精確的安裝模板、鋼筋。

4.3.2 Φ16 底層鋼筋網(wǎng)位于封底混凝土頂面，然后對兩層主筋進行安裝。底層鋼筋完成安裝后，開始對頂層鋼筋、豎向架立鋼筋進行安裝。

4.3.3 承臺鋼筋采取車間預(yù)制形式，加工成半成品，分類放置，并分層綁扎，同時注意應(yīng)預(yù)埋墩身鋼筋。

4.3.4 工藝流程：放樣→切割下料→分類堆放→焊接接頭試驗→現(xiàn)場安裝→質(zhì)量驗收。

4.4 冷卻水管安裝

承臺所需混凝土體積較大，因此溫度控制措施非常關(guān)鍵，將冷水管埋入承臺內(nèi)，冷卻水管材質(zhì)為無縫鋼管，壁厚最少2mm，且管徑為40mm。鋼管彎頭部位連接形式為機械螺紋加防水膠帶，主墩承臺共布設(shè)冷卻水管4 層，每層冷卻水管間隔1.15m，自身寬度為1m。

承臺通水降溫過程中，按每兩小時測溫一次；如承臺鋼筋與冷卻水管之間存在占位情況，可略微調(diào)整冷卻水管位置。

4.5 承臺模板施工

4.5.1 承臺模板設(shè)計加工：主墩承臺模板委托專業(yè)鋼結(jié)構(gòu)廠家設(shè)計加工，其內(nèi)模板采用主墩鋼吊箱第二、三層周轉(zhuǎn)側(cè)模。

4.5.2 安裝模板前的準備工作：處理模板表面，做到徹底清潔，同時加涂脫模劑準備使用，堆放過程中應(yīng)注意變形。

4.5.3 安裝模板：將模板運輸至既定平臺處，通過機械設(shè)備吊運模板進行安裝。單層模板應(yīng)一次性施工安裝。

4.5.4 拆除模板：澆筑承臺混凝土過程中，應(yīng)注意清理模板表面，以便于順利拆模。 混凝土強度超過2.5MPa 以上，方可進行拆模操作。

4.6 預(yù)埋件安裝

4.6.1 安裝承臺預(yù)埋件：為促進主墩、過渡墩模板等安裝工作順利進行，科學(xué)開展吊裝施工，本工程將塔吊安裝在承臺下游側(cè)承臺邊角部位，擬安裝塔吊型號為TC5013, 該預(yù)埋件在完成第一次澆筑混凝土后，馬上開始澆筑第二次混凝土前預(yù)埋，預(yù)埋位置見圖4。

圖4 塔吊預(yù)埋位置示意圖

4.6.2 安裝墩身主筋等預(yù)埋件：為順利進行施工活動，全面提升施工效果，以及施工所需結(jié)構(gòu)受力，需將勁性骨架加設(shè)于空心薄壁主墩內(nèi)，勁性骨架使用角鋼制作，進行拼裝焊接，規(guī)格為L75*75*7。

4.6.3 承臺第二層混凝土澆筑施工過程中需在承臺表面預(yù)埋20 塊1cm 厚80cm×80cm 預(yù)埋板，埋設(shè)位置見圖5。

圖5 塔吊、現(xiàn)澆支架預(yù)埋位置示意圖

4.7 混凝土澆筑

4.7.1 生產(chǎn)、運輸混凝土：在拌合站集中生產(chǎn)混凝土，每次澆筑之前，仔細檢查拌合機組，確保設(shè)備狀態(tài)完好，備足所需生產(chǎn)原材料。根據(jù)拌合站生產(chǎn)能力和運距計算好所需運輸設(shè)備。

4.7.2 布料、振搗混凝土：其一，使用天泵澆筑混凝土，應(yīng)保持自由落體高度低于2m；其二，開始澆筑前，首先進行潤管操作；其三，分層澆筑承臺混凝土，單層厚度為30cm，但各層需連續(xù)澆筑；其四，嚴格按照規(guī)范要求進行振搗操作，防止漏振、過振。

4.7.3 澆筑混凝土注意事項：其一，澆筑承臺混凝土?xí)r，必須充分振搗，優(yōu)選責(zé)任心強、認真負責(zé)的振搗工負責(zé)振搗，嚴禁出現(xiàn)漏振、過振情況；其二，首先澆筑樁頭區(qū)域，確保樁頂、承臺緊密結(jié)合；其三，當(dāng)混凝土澆筑面沒過冷卻水管后，馬上通水進行降溫；其四，完成單層混凝土澆筑后，應(yīng)當(dāng)對施工縫鑿毛處理，最后一層需抹光施工。

5 結(jié)論

根據(jù)上文論述，確保封底混凝土澆筑質(zhì)量為本項目重點內(nèi)容，需對其重點控制。承臺所需混凝土較大，單次澆筑混凝土達391 立方，因此難以有效控制內(nèi)外溫度差、振搗等關(guān)鍵問題。為確保澆筑質(zhì)量，施工過程必須高度重視，科學(xué)調(diào)整承臺砼配比、控制砼的初凝時間；合理控制承臺混凝土澆筑的分層厚度及攤鋪速度；解決了以上施工方面的重點難點問題，橋梁水中承臺施工才能順利完成，大體積混凝土施工質(zhì)量才能得到有效保證。