最終接頭鋼殼“三明治”高流動(dòng)性混凝土澆筑施工技術(shù)

蘇懷平，馮偉

（中交二航局第二工程有限公司，重慶 401121）

1 工程概述

港珠澳大橋沉管隧道最終接頭為“三明治”鋼殼高流動(dòng)性混凝土結(jié)構(gòu)[1-3]，分為304個(gè)獨(dú)立隔艙，單隔艙方量0.5～10 m3，澆筑總方量約1 280 m3（見圖1）。主體區(qū)域隔艙采用高流動(dòng)性混凝土（免振搗）[4-5]，吊耳區(qū)域隔艙采用普通高性能混凝土（需振搗）。

圖1 最終接頭三維模型圖Fig.1 Final joint three-dimensional model map

2 總體工藝

最終接頭鋼殼加工完成后運(yùn)輸至預(yù)定澆筑點(diǎn)，完成各項(xiàng)準(zhǔn)備工作后隨即進(jìn)行鋼殼高流動(dòng)性混凝土澆筑。高流動(dòng)性混凝土由攪拌站集中生產(chǎn)，待混凝土各項(xiàng)性能參數(shù)檢驗(yàn)合格后，罐車運(yùn)輸至澆筑點(diǎn)進(jìn)行二次檢驗(yàn)合格后進(jìn)行混凝土泵送。最終接頭鋼殼分5次依次完成底板、墻體及頂板混凝土灌注。底板通過(guò)拖泵+泵管輸送布料；中側(cè)墻及頂板采用拖泵+布料機(jī)輸送布料，其中吊耳區(qū)域采用振搗混凝土，布料后用插入式振搗進(jìn)行振搗。

3 塢內(nèi)灌水

最終接頭鋼殼高流動(dòng)性混凝土在沉管預(yù)制廠[6]深塢內(nèi)駁船（振駁28）上進(jìn)行澆筑，因深塢堤壩存在坡率，駁船不能直接靠岸，布料桿不能覆蓋鋼殼所有澆筑點(diǎn)。所以在最終接頭鋼殼進(jìn)入深塢內(nèi)指定澆筑點(diǎn)后，通過(guò)對(duì)澆筑區(qū)域水深測(cè)量并對(duì)駁船在混凝土澆筑前后吃水深度進(jìn)行計(jì)算，經(jīng)綜合考慮，在駁船進(jìn)入深塢后關(guān)閉深塢門，并灌水至水位標(biāo)高+3.0 m位置，最后駁船進(jìn)行二次絞移至布料桿能夠覆蓋所有澆筑點(diǎn)的合適位置。澆筑期間隨時(shí)監(jiān)測(cè)深塢水位保持在+2.7～+3.0 m。

4 高流動(dòng)性混凝土生產(chǎn)及運(yùn)輸

高流動(dòng)性混凝土使用沉管預(yù)制廠2臺(tái)攪拌站進(jìn)行生產(chǎn)（另備用1臺(tái)），攪拌站包括攪拌系統(tǒng)、制冰系統(tǒng)、冷水循環(huán)系統(tǒng)等?；炷辽a(chǎn)按3 m3/盤實(shí)施，先后向攪拌機(jī)投入集料、冰、粉料，再加入拌和水和外加劑，攪拌時(shí)間根據(jù)攪拌機(jī)性能、混凝土性狀，并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)工藝試驗(yàn)確定，投料完畢后攪拌時(shí)間不少于180 s。為保證高流動(dòng)性混凝土入艙（入模）溫度，使用片冰及冷水進(jìn)行降溫，并對(duì)混凝土罐車安裝保溫層等措施，確保了混凝土出機(jī)及進(jìn)入隔艙溫度。混凝土生產(chǎn)完成后進(jìn)行出機(jī)各項(xiàng)性能檢測(cè)，檢測(cè)合格后運(yùn)輸至澆筑點(diǎn)。

高流動(dòng)性混凝土采用混凝土罐車運(yùn)送，為降低混凝土質(zhì)量控制風(fēng)險(xiǎn)和廢棄量，每車運(yùn)輸量為6 m3。每車次混凝土生產(chǎn)檢測(cè)合格后，按照既定線路運(yùn)輸約800 m，時(shí)間約6 min到達(dá)澆筑現(xiàn)場(chǎng)待檢區(qū)（二次檢測(cè)）等待，接收到澆筑信號(hào)后，立即進(jìn)行二次檢測(cè)，合格后方可入拖泵放料位進(jìn)行投料。每車次混凝土均記錄罐車編號(hào)、發(fā)車時(shí)間、達(dá)到澆筑現(xiàn)場(chǎng)時(shí)間、開始投料時(shí)間及投料完成時(shí)間等。

5 混凝土布料及灌注

5.1 分次及分艙澆筑

為盡可能降低混凝土澆筑過(guò)程中重力和溫度對(duì)鋼殼變形的影響，根據(jù)鋼殼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和受力變形特點(diǎn)將鋼殼混凝土分5次進(jìn)行澆筑，前一次混凝土強(qiáng)度達(dá)到70%后進(jìn)行下一次澆筑。鋼殼高流動(dòng)性混凝土澆筑區(qū)域、時(shí)間及強(qiáng)度見表1所示。

表1 混凝土澆筑分區(qū)及強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)表Table 1 Concrete pouring zoning and strength statistics

主體隔艙多為方形共計(jì)304個(gè)，隔艙分部情況見表2?；炷翝仓傮w遵循橫縱向?qū)ΨQ、跳艙澆筑的原則。分次澆筑的鋼殼高流動(dòng)性混凝土，采用分隔艙澆筑方法，澆筑過(guò)程對(duì)每個(gè)隔艙進(jìn)行編號(hào)管理，如圖2所示，逐一記錄每個(gè)隔艙澆筑的各項(xiàng)參數(shù)。

表2 鋼殼主體隔艙分部統(tǒng)計(jì)表Table 2 Steel shell compartment divisions statistics

圖2 澆筑隔艙編號(hào)Fig.2 Pouring bay numbers

5.2 混凝土布料及灌注

鋼殼高流動(dòng)性混凝土澆筑過(guò)程中底板采用2臺(tái)拖泵+泵管進(jìn)行布料，墻體及頂板采用2臺(tái)拖泵+2臺(tái)布料機(jī)進(jìn)行布料澆筑。

為滿足最終接頭鋼殼結(jié)構(gòu)受力需要及船體穩(wěn)定性要求，底板隔艙澆筑從廊道開始向兩邊行車道進(jìn)行對(duì)稱布料澆筑。采用2臺(tái)拖泵泵送混凝土，泵管通過(guò)浮橋、端封門布料至每一個(gè)隔艙內(nèi)。

為提高施工效率，底板采用三通泵管+閥門控制混凝土布料。當(dāng)一端在進(jìn)行澆筑時(shí)關(guān)閉另一端閥門并安拆泵管至下一個(gè)澆筑隔艙澆筑孔，依次交替完成底板所有隔艙高流動(dòng)性混凝土灌注。

墻體及頂板采用2臺(tái)拖泵+2臺(tái)布料機(jī)進(jìn)行布料澆筑，見圖3。因墻體較高，且側(cè)墻斜倒角需轉(zhuǎn)向布料，直接采用布料桿軟管進(jìn)行澆筑會(huì)導(dǎo)致混凝土下落高度較高及流動(dòng)距離較遠(yuǎn)發(fā)生離析。為避免上述現(xiàn)象發(fā)生，在墻體內(nèi)安裝可伸縮的塑料軟管進(jìn)行下料，使混凝土能夠順利的到達(dá)指定位置，確保混凝土質(zhì)量。中側(cè)墻分為第Ⅱ、第Ⅳ兩次澆筑完成，頂板分為第Ⅲ、第Ⅴ兩次澆筑完成。

圖3 最終接頭墻體及頂板澆筑圖Fig.3 Final joint wall and roof pouring figure

在澆筑過(guò)程中混凝土通過(guò)漏斗進(jìn)入下料管完成隔艙澆筑，每個(gè)隔艙混凝土澆筑分2個(gè)階段進(jìn)行，混凝土液面130 cm以下泵送速度可控制在較大排量（約35 m3/h），距離隔艙頂面20 cm位置停止?jié)仓s1 min待隔艙內(nèi)混凝土液面高度一致，隨后將泵送速度控制在較小排量（約10 m3/h）繼續(xù)澆筑直至排氣孔液面高度在30～50 cm，澆筑管內(nèi)約50 cm高度停止?jié)仓鐖D4所示。

圖4 隔艙混凝土液面控制圖Fig.4 Compartment concrete level control chart

5.3 特殊部位混凝土澆筑

吊耳位于側(cè)墻倒角和頂板中墻上方，采用普通高性能混凝土澆筑，配合φ70 mm、φ50 mm振搗棒振搗密實(shí)。頂板吊耳隔艙多為規(guī)則方形、三角形的獨(dú)立隔艙，在第Ⅲ廊道頂板區(qū)域隔艙高流動(dòng)性混凝土澆筑完成以后進(jìn)行普通高性能混凝土澆筑。

側(cè)墻吊耳隔艙呈不規(guī)則形狀，在第Ⅳ區(qū)澆筑斜倒角的同時(shí)進(jìn)行澆筑。由于側(cè)墻吊耳區(qū)域隔艙與其他高流動(dòng)性混凝土澆筑隔艙連通，所以不能獨(dú)立澆筑，在澆筑過(guò)程中首先從側(cè)墻開始澆筑高流動(dòng)性混凝土至吊耳位置隔艙，隨后更換為普通高性能混凝土澆筑，待吊耳區(qū)域隔艙混凝土澆筑完成后再更換為高流動(dòng)性混凝土。在澆筑側(cè)墻吊耳區(qū)域隔艙的同時(shí)進(jìn)行振搗孔和下料孔的焊接密封工作。

6 結(jié)語(yǔ)

港珠澳大橋沉管隧道最終接頭鋼殼高流動(dòng)性混凝土澆筑為國(guó)內(nèi)首次鋼殼“三明治”結(jié)構(gòu)混凝土澆筑，填補(bǔ)目前國(guó)內(nèi)無(wú)類似施工的空白，掌握了第一手資料；對(duì)鋼殼高流動(dòng)性混凝土施工工藝的可行性進(jìn)行了驗(yàn)證，加深了對(duì)本工藝的認(rèn)識(shí)；品質(zhì)管理體系的有效運(yùn)用使得鋼殼高流動(dòng)性混凝土澆筑質(zhì)量、工效及資源利用得到了保證，為國(guó)內(nèi)類似施工提供了參考。

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