橋梁水中承臺施工技術(shù)及質(zhì)量控制探討

鄭莉

在深水橋墩施工中，水中承臺施工是整個橋梁工程的施工難點和重點，對橋梁工程整體施工質(zhì)量、進度和成本有著重大影響，需給予高度重視。文章結(jié)合工程實例，對高速公路橋梁水中承臺施工技術(shù)及質(zhì)量控制措施進行探討。

橋梁;水中承臺;施工技術(shù);質(zhì)量控制

0?引言

隨著高速公路橋梁建設(shè)的快速發(fā)展，橋梁工程需要進行深水橋墩施工的情況越來越多，水中承臺在工程中應(yīng)用得也越來越頻繁。而水中承臺施工復(fù)雜，很容易出現(xiàn)質(zhì)量問題，如圍堰滲漏嚴重，直接影響承臺質(zhì)量、工期和安全;又如大體積混凝土施工時，不注意溫度控制，導(dǎo)致混凝土表面出現(xiàn)裂縫等。因此，在深水橋墩施工中，水中承臺施工是整個橋梁工程施工的難點和重點，對橋梁工程整體施工質(zhì)量、進度、成本有著重大影響，必須予以深入探討。

1?工程概況

廣西境內(nèi)泉南高速公路洛維大橋跨越柳江，橋址區(qū)位于紅花水利樞紐上游約12 km，屬于紅花水利樞紐庫區(qū)范圍，全長約964 m（0#～21#墩），主橋為（80+2×125+75） m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)形式，下構(gòu)主墩為鋼筋混凝土空心薄壁墩，基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁，橋臺采用U型橋臺接樁基礎(chǔ)。該大橋9#～11#橋墩為主橋墩，其承臺尺寸為（22×9.3×4）m。主墩承臺采用單壁鋼吊箱施工，采用這種施工方法遇到的技術(shù)難題有：

（1）洛維大橋主墩墩位區(qū)域水流流速因受下游紅花水電站蓄水發(fā)電影響，開閘發(fā)電過程中水流流速較快，鋼吊箱下放過程中定位難度較大。

（2）洛維大橋9#～11#主墩承臺外側(cè)四周因設(shè)置防撞護舷，考慮護舷安裝空間，造成鋼吊箱尺寸加大，重量加重，相應(yīng)下放吊點將增多，增加了對千斤頂同步下放控制的難度。

（3）鋼吊箱平面尺寸較大（25×12.3 m），如何保證吊箱封底混凝土澆筑質(zhì)量是該工程施工的難點。

（4）主墩承臺平面尺寸較大，單次澆筑方量約為391 m3。承臺施工過程中混凝土攤鋪及澆筑后承臺內(nèi)外混凝土溫度控制難度較大。

因此，本工程主墩承臺施工已成為整個橋梁工程施工的難點和重點，其施工質(zhì)量直接影響到橋梁的使用性能，在施工中需給予高度重視，應(yīng)采取相應(yīng)的施工技術(shù)及質(zhì)量控制措施，以確保其施工質(zhì)量和施工進度。下面對本工程主墩承臺施工技術(shù)及質(zhì)量控制情況進行討論。

2?施工技術(shù)及質(zhì)量控制要點

2.1?施工流程

本工程主墩承臺的施工流程如圖1所示。

2.2?鋼吊箱施工技術(shù)及質(zhì)量控制

2.2.1?鋼吊箱結(jié)構(gòu)設(shè)計

本工程承臺鋼吊箱采用單壁結(jié)構(gòu)，空間尺寸（長×寬×高）約為25 m×12.3 m×8.6 m，總重為213.663 t，分為底板、側(cè)板、內(nèi)支撐、懸吊系統(tǒng)四大部分。

2.2.2?鋼吊箱底板拼裝平臺搭建

本工程鋼吊箱底板拼裝平臺由牛腿與主梁組成，均采用36 b型工字鋼加工而成。焊接三角形牛腿時應(yīng)注意，牛腿朝向應(yīng)與底板主梁一致，待牛腿焊接完成以后，橫橋向擺放拼裝平臺主梁于牛腿之上。為保證日后拼裝平臺拆除方便，同時防止拼裝平臺主梁與吊點位置沖突時可調(diào)節(jié)位置，暫時不需將主梁焊接固定于牛腿之上。

2.2.3?鋼吊箱加工制作

鋼吊箱除側(cè)模由大塊鋼模板組成外，其余部分均由型鋼、鋼板現(xiàn)場組拼而成。模板加工完畢后，需進行試拼且經(jīng)現(xiàn)場施工技術(shù)員和質(zhì)檢員驗收合格報監(jiān)理單位相關(guān)人員驗收，驗收合格后方能用于承臺施工。

2.2.4?鋼吊箱底板拼裝

待鋼吊箱底板拼裝平臺安裝完成后，便可鋪裝吊箱底板。吊箱底板由下至上依次由雙拼36b型槽鋼主梁、28b型工字鋼背楞、6 mm厚底板面板組成。鋪裝順序由下至上鋪設(shè)，主梁鋪設(shè)間距約為2.0～3.3 m，背楞鋪設(shè)間距約為0.4 m。待底板面板鋪設(shè)完成后，在面板上放出各吊點位置，開好吊桿孔，提前安裝好吊點螺母及墊板，臨時固定于主梁上。

2.2.5?鋼吊箱起吊系統(tǒng)安裝

鋼吊箱起吊系統(tǒng)由十字扁擔(dān)梁及懸吊牛腿（雙拼36b型工字鋼）、32 mm精軋螺紋鋼吊桿及相配套的螺母、墊板組成。在吊箱底板組拼期間，起吊系統(tǒng)十字扁擔(dān)梁及懸吊牛腿可事先焊接于鋼護筒頂部。十字扁擔(dān)梁下層扁擔(dān)需鑲嵌于護筒頂口開口處，扁擔(dān)梁吊桿位置及與護筒壁交接位置需加焊抗剪鋼板進行加強。因在封底混凝土澆筑階段，懸吊牛腿與護筒交接處存在較大局部應(yīng)力，需對牛腿高度范圍內(nèi)（約1.6 m高）的護筒進行加強，采用護筒內(nèi)部灌注混凝土的方式。

2.2.6?鋼吊箱定位及下放

為保證鋼吊箱下放順利，主墩鋼吊箱下放前和應(yīng)紅花水電站溝通，盡量說服電站在鋼吊箱下放過程中不進行開閘發(fā)電作業(yè)，減小鋼吊箱下放期間水流流速對其造成的影響。在鋼吊箱四角鋼護筒上共設(shè)置6個定位導(dǎo)向架，用以限制鋼吊箱下放時沿水流方向發(fā)生位移，導(dǎo)向架與圍楞接觸面上適當(dāng)涂抹黃油，且導(dǎo)向架與鋼吊箱圍楞之間應(yīng)保持有2～5 cm間隙。鋼吊箱采用8個50 t液壓穿心式千斤頂整體下放，確保下放平穩(wěn)、快速，有效避免水流影響。

2.2.7?鋼吊箱底板封堵

2.2.7.1?加工封堵鋼板

在場內(nèi)加工封堵鋼板，封堵鋼板設(shè)計過程中需根據(jù)鋼護筒的不同偏位進行分別設(shè)計。對于偏位在0～5 cm以內(nèi)的采用一種形式的封堵鋼板，每個護筒周圍的封堵鋼板可分為若干分塊加工，在現(xiàn)場通過螺栓連接。為方便安裝，在封堵鋼板上設(shè)置有拖環(huán)。對于個別間隙較大的開孔，則需要先利用面板和型鋼補孔后再安裝封堵鋼板。

2.2.7.2?安裝封堵鋼板

主墩鋼吊箱下放前，在底板面板上臨時安裝封堵鋼板，封堵鋼板需在鋼吊箱下放前臨時放置在鋼吊箱底板樁孔附近，臨時連接成圓環(huán)，并需與鋼護筒之間留有一定空隙。鋼吊箱下放就位后，由潛水員下潛固定封堵鋼板，并采用布袋灌注水泥漿堵漏。

2.2.8?封底混凝土澆筑

本工程主墩鋼吊箱封底混凝土澆筑高度為2 m，采用全平面整體均勻抬高方式澆筑。在主墩平臺兩橫向車道上各布置一臺汽車天泵，封底混凝土布料位置共設(shè)8處，分別在吊箱四角及靠近平臺橫向車道中部。壓水導(dǎo)管共配備8套，導(dǎo)管頂面各設(shè)置一個料斗。集中拌制的封底混凝土由混凝土運輸車運至墩位處，因運距較遠，可適當(dāng)對理論配合比進行相應(yīng)調(diào)整。為確保承臺封底混凝土澆筑質(zhì)量，在封堵底板預(yù)留孔與護筒間縫隙時，利用海帶、沙袋等填滿喇叭口后蓋上封堵環(huán)形鋼板，防止封底混凝土沿著護筒與封堵板之間的間隙流出。

2.3?承臺施工技術(shù)及質(zhì)量控制

2.3.1?鋼筋制作安裝

本工程主墩承臺設(shè)計鋼筋有28 mm、20 mm、16 mm三種類型，分別重140.108 t、39.779 t、29.33 t，主筋配置共3層，分別位于頂層及底層，其中底層縱橫布置2層，頂面布置1層。

2.3.2?冷卻水管安裝

本工程承臺為大體積混凝土，要采取溫控措施，在承臺內(nèi)埋設(shè)冷卻水管。冷卻管采用不能漏水、變形的外徑為D=40 mm的無縫鋼管，鋼管彎頭部位采用機械螺紋加防水膠帶的連接方式。主墩承臺布置4層冷卻管，過渡墩承臺布置3層，每層高度為1 m，每層平面內(nèi)冷卻管間距為1.15 m。同時承臺頂面需預(yù)留測溫孔，孔徑d=10 cm，孔間距為4 m，孔底距承臺底50 cm。冷卻水管及測溫管與承臺的架立鋼筋結(jié)合安裝架設(shè)。

2.3.3?預(yù)埋件安裝

2.3.3.1?主墩承臺頂塔吊預(yù)埋件安裝

為方便該大橋主墩模板、鋼筋以及上構(gòu)鋼筋、掛籃桿件安裝的吊裝工作，在該大橋各承臺下游側(cè)承臺邊角處安裝塔吊，型號為TC5013。在承臺第二次混凝土澆筑前預(yù)埋塔吊基礎(chǔ)預(yù)埋件。

2.3.3.2?主墩墩身主筋、角鋼預(yù)埋件安裝

為滿足施工及結(jié)構(gòu)受力要求，保證墩身施工質(zhì)量，空心薄壁主墩內(nèi)需加設(shè)勁性骨架，勁性骨架由角鋼相互焊接拼裝而成。在承臺第二層混凝土澆筑施工時，承臺頂部墩身范圍內(nèi)需事先預(yù)埋墩身角鋼預(yù)埋件，以保證主墩預(yù)埋鋼筋準(zhǔn)確定位。

2.3.4?承臺混凝土施工

2.3.4.1?優(yōu)化承臺混凝土配合比

本工程從原材料供應(yīng)、混凝土工作性能、混凝土強度指標(biāo)以及大體積混凝土溫控等方面進行反復(fù)對比、優(yōu)化，最終確定承臺混凝土設(shè)計配合比，以保證承臺混凝土的質(zhì)量。

2.3.4.2?混凝土生產(chǎn)、運輸及泵送

承臺混凝土在攪拌站集中生產(chǎn)，并采用6臺10 m3混凝土運輸車由陸路運至現(xiàn)場橋位處。澆筑時采用一臺汽車天泵泵送混凝土，最大可泵送混凝土約30～40 m3/h，承臺單次最大澆筑量為391 m3混凝土，最長澆筑時間約10～12 h。

2.3.4.3?混凝土的布料及振搗

（1）天泵泵送過程中應(yīng)注意控制混凝土自由下落高度在2 m以內(nèi)。在混凝土開始澆筑前，為保證天泵泵送通暢而不堵管，先行泵送1 m3水泥砂漿進行潤管。承臺混凝土采用分層澆筑，分層厚度為30 cm。混凝土澆筑要求連續(xù)進行，其間歇時間要求小于前一層混凝土的初凝時間或能重塑時間，上、下兩層混凝土的澆筑時間間隔一般應(yīng)≤90 min。在澆筑上層混凝土?xí)r，振動棒要求插入下層混凝土中的深度為50～100 mm。

（2）采用插入式振動器進行振搗，振動棒的振動深度不超過棒長的2/3～3/4倍。振搗時要“快插慢拔”，不斷上下移動振動棒，以便搗實均勻。對每一個振搗部位，一般振搗時間為20～30 s，要求振搗到該部位混凝土密實為止。振搗應(yīng)有規(guī)律性，防止漏振、過振。振動棒作用半徑為其直徑的8～9倍，移動間距不超過作用半徑的1.5倍，振動棒距離側(cè)模50～100 mm。

2.4?鋼吊箱拆除

待主墩承臺外側(cè)橡膠防撞護舷和承臺頂鋼浮箱安裝完成后，可拆除鋼吊箱，打開側(cè)壁板補水孔進行鋼吊箱內(nèi)灌水作業(yè)。根據(jù)鋼吊箱內(nèi)水位，依次由下至上割開并拆除內(nèi)支撐體系，待鋼吊箱內(nèi)外水位平衡后，潛水員下潛松開各側(cè)模之間的連接螺栓，再分層分塊依次拆除鋼吊箱側(cè)板。

3?施工效果

本工程主墩承臺施工采用單壁鋼吊箱圍堰施工方法，采取了有效的施工技術(shù)及質(zhì)量控制措施，解決了施工過程中遇到的鋼吊箱就位、圍堰滲漏水以及大體積混凝土施工等技術(shù)難題，取得了明顯的施工效果。主墩承臺施工速度快、質(zhì)量優(yōu)、效益好，得到了業(yè)主的好評。

4?結(jié)語

在高速公路橋梁水中承臺施工中，必須根據(jù)施工現(xiàn)場的地質(zhì)、地形、水文、氣候等情況，結(jié)合施工材料與機械設(shè)備情況，制定合理、科學(xué)的施工方案，采取有效的質(zhì)量控制措施，確保工程質(zhì)量和進度。通過實踐表明，加強先進施工技術(shù)、施工材料、施工機械設(shè)備的運用，可以有效克服施工難點，提高施工質(zhì)量。

[1]陳功捷.鋼吊箱圍堰結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工技術(shù)的思考[J].四川建材，2018（6）：77-78.

[2]楊?濤.鋼吊箱在橋梁基礎(chǔ)水中承臺施工中的應(yīng)用[J].山東交通科技，2014（6）：39-41.