中寧黃河公路大橋水中墩承臺施工技術(shù)分析

王仲軍

（中鐵十三局集團第一工程有限公司，遼寧大連116033）

1 項目概況

1.1 設(shè)計概括

G109線K2+326.45中寧黃河公路大橋起點為K1+762.45，終點為K2+890.45，橋梁全長1128m。上部結(jié)構(gòu)形式：引橋4×40m裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)T梁+主橋（40+8×80+40m）預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)箱梁+引橋6×40m裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)T梁；下部采用實體板式墩、鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，引橋采用柱式墩、肋板式臺、柱式臺、鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。主橋6～13#墩為整體式承臺，每個承臺設(shè)計混凝土方量為528m3、550m3。

1.2 水文地質(zhì)情況

項目所在區(qū)域地表水均屬黃河流域，線路跨越黃河。橋址區(qū)河寬約1000m，主槽寬約560m，河床縱比降為0.8‰，砂卵石質(zhì)河床演變除受來水、來砂條件及河床邊界條件的影響外，還與水庫運用密切相關(guān)。根據(jù)防洪評價報告，橋位處三百年一遇、二十年一遇、十年一遇的設(shè)計洪水流量分別為6350m3/s、5620m3/s、5530m3/s。

項目所在地為黃河沖積平原工程地質(zhì)區(qū)。區(qū)內(nèi)地貌單元較簡單，為黃河河床、河漫灘及其兩岸階地，地層以第四紀(jì)沖積及沖洪積地層粉質(zhì)粘土、黏土、粉砂、中砂、砂礫、卵石層；地下水埋藏較淺，地下水類型以第四紀(jì)松散地層空隙潛水為主，含水層為粗顆粒的砂層及卵石層，滲透條件及徑流條件較好，水質(zhì)一般；地基土的承載力滿足設(shè)計的要求，工程地質(zhì)條件一般。

2 雙壁鋼箱的制作與下沉施工

中寧黃河公路大橋主橋6～13#墩承臺施工采用雙壁鋼套箱圍堰。

2.1 雙壁鋼箱的制作

①雙壁鋼套箱在鋼結(jié)構(gòu)加工場加工，每層鋼套箱高3m，壁厚100cm，內(nèi)外面板均為10mm厚鋼板，壁內(nèi)采用角鋼做縱、橫、豎向肋。

②雙壁鋼套箱在加工場加工完畢后，進行焊接質(zhì)量檢驗及水密試驗，然后在場地內(nèi)進行試拼，試拼成功后，將每塊鋼套箱進行編號，存放在臨時碼頭，由水路和施工便橋兩個方向運至制定噸位處，在水中拼裝平臺上進行最后拼裝。

2.2 雙壁鋼套箱拼裝

①拼裝時，先由測量班在承重梁上放樣處套箱角點位置及每邊的方向點。

②然后由水上浮吊及汽車吊對稱吊裝套箱的拐角節(jié)段，由拐角節(jié)段兩側(cè)同時拼裝4m節(jié)段（為加快施工進度，可在場地內(nèi)預(yù)拼出二、三塊節(jié)段再吊裝到拼裝平臺上拼裝鋼套箱），每節(jié)連接處必須放置止水條，所有連接螺栓全部擰緊，保證套箱的密封性。

③第一層套箱拼裝完成后，利用鋼管樁平臺上的千斤頂沉放系統(tǒng)下沉。

2.3 雙壁套箱的下沉施工

①首先安裝起吊梁及千斤頂，然后起吊套箱，待吊離承重梁后拆除承重梁。

②利用Φ32精軋螺紋鋼吊帶及千斤頂循環(huán)操作下沉套箱入水，待套箱自浮后拆除起吊梁，并將套箱固定在鋼管樁牛腿上。

③拼裝第二層套箱并將其下沉至預(yù)定位置，如果遇到下沉力不足情況，則通過向箱式內(nèi)注水的方式來增加套箱下沉自重。

④拼裝第三層和第四層套箱，將其下沉至預(yù)定位置后進行固定，如果套箱沉至河床時遇到阻力，采用注水方式下沉力仍不足時，向箱式內(nèi)拋填礫石，并用高壓水槍配合吸泥機將套箱刃角處礫石排除。

3 封底混凝土澆筑施工及混凝土樁頭的鑿除

3.1 箱底淤泥的清理

套箱下沉至設(shè)計標(biāo)高后，開始澆筑封底混凝土，澆筑封底混凝土前，先用大功率吸泥機將套箱底的淤泥清除干凈，防止在澆筑封底混凝土過程中，部分淤泥夾雜在混凝土中，影響封底混凝土的質(zhì)量，甚至造成封底混凝土的失敗。

3.2 澆筑前的準(zhǔn)備

用 H500mm×200mm×8mm×10mm型鋼順橋方向架在混凝土套箱的頂部，作為導(dǎo)管的架設(shè)平臺。澆筑混凝土前，進行導(dǎo)管的水密承壓和接頭抗拉試驗。封底混凝土采用C20卵石混凝土，混凝土在拌和站集中拌和，拌和運輸車運至現(xiàn)場，通過地泵輸送。

3.3 混凝土的澆筑

澆筑封底混凝土?xí)r，采用多點導(dǎo)管法進行水下混凝土的封底作業(yè)。

①混凝土的澆筑順序采用由低到高，由中間到周圍，導(dǎo)管距套箱底20cm～30cm，澆筑首批混凝土采用1.7m3大料斗，導(dǎo)管內(nèi)放置一個比導(dǎo)管內(nèi)徑稍小一點的球膽，首先將料斗放滿混凝土，迅速提起料斗底部的封板，在料斗內(nèi)混凝土下落的同時，連續(xù)不斷向料斗內(nèi)泵送混凝土，使首批混凝土的澆筑過程連續(xù)進行。

②首批混凝土澆筑完畢后，將大料斗改成小料斗，繼續(xù)進行混凝土的澆筑施工，派專人隨時測量混凝土頂面的位置，根據(jù)混凝土中導(dǎo)管的埋深，提升導(dǎo)管，保證導(dǎo)管在混凝土中的埋深不小于50cm。

③當(dāng)混凝土頂面達到設(shè)計標(biāo)高，拔出導(dǎo)管，放到下一個點，繼續(xù)進行混凝土的澆筑，其程序同上?；炷翝沧⑼戤吅筮M行養(yǎng)護，達到設(shè)計要求后進行抽水。

3.4 鑿除樁頭混凝土

套箱封底混凝土強度達到后，用泥漿泵將套箱內(nèi)的水抽干，根據(jù)《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》及設(shè)計要求，在進行承臺施工前，將樁頭高出設(shè)計標(biāo)高的松散混凝土鑿除，采用人工及風(fēng)壓機風(fēng)鎬破除，破除時注意保護好聲測管，根據(jù)設(shè)計要求，樁頂以下4m、樁頂以上1m范圍的施工用鋼護筒不拆除，并將頂部1m長鋼護筒切割成喇叭口狀（張角15°）埋入承臺中，以增強樁基礎(chǔ)在高烈度地震作用下的抗剪切能力。

4 鋼筋和模板的安裝以及混凝土的澆筑

4.1 鋼筋和模板

①鋼筋加工及安裝應(yīng)嚴(yán)格按照《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》及設(shè)計圖紙要求。主橋6～13#墩設(shè)計承臺內(nèi)設(shè)置冷卻管，在綁扎承臺架立筋的同時，按照設(shè)計圖紙準(zhǔn)確布設(shè)冷卻管。

②承臺鋼筋綁扎完畢后，測量隊按照設(shè)計將墩身外邊線在承臺頂面鋼筋上放樣出來，施工隊將墩身預(yù)埋鋼筋按照設(shè)計支立完畢。

③根據(jù)設(shè)計主橋6～13#墩變截面連續(xù)箱梁臨時支撐體系，需要在承臺預(yù)埋承臺補強鋼筋和承臺預(yù)埋鋼板，每個承臺預(yù)埋鋼板8塊。

④承臺施工用模板為組合鋼模板，在混凝土澆筑前，將混凝土套箱內(nèi)壁上的套箱拉桿孔全部堵塞，防止由于黃河水位的漲落，套箱壁滲水，影響承臺混凝土的澆筑質(zhì)量。

4.2 混凝土的澆筑

混凝土在拌和站集中拌和，拌和運輸車運到現(xiàn)場。

①主橋承臺高4m，為防止混凝土從高處自由傾泄造成混凝土離析，要在混凝土套箱四周設(shè)置4套溜槽，溜槽下設(shè)置串筒，串筒距澆筑混凝土頂面高度不得大于2m。

②由于承臺混凝土方量及面積較大，混凝土澆筑順序采取從一側(cè)向另一側(cè)澆筑，避免由于施工面大，上下兩層混凝土澆筑時間間隔太久，影響混凝土的澆筑質(zhì)量。

③為提高混凝土的澆筑質(zhì)量，施工中采用Z70型插入式振搗棒，混凝土澆筑嚴(yán)格按照《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》及設(shè)計要求施工，確?；炷恋氖┕べ|(zhì)量。

④混凝土澆筑完成后，用透水土工布對混凝土表面進行覆蓋，灑水養(yǎng)護，以減少表面溫度裂縫的發(fā)生，養(yǎng)生時間不少于7天。

5 承臺混凝土的溫度控制

5.1 冷卻管的安裝及通水冷卻

根據(jù)設(shè)計的要求，采用內(nèi)保法施工，在承臺內(nèi)埋設(shè)冷卻管通水進行降溫，冷卻管采用公稱直徑32mm的標(biāo)準(zhǔn)鑄鐵水管，每個承臺布設(shè)兩層，水平間距和垂直間距均為1.5m。

①冷卻水管安裝時，以鋼筋骨架和支撐固定牢靠，以防混凝土灌注時水管變形及脫落而發(fā)生堵水和漏水，并做通水試驗。

②承臺開始澆注前，冷卻水管就應(yīng)通水循環(huán)，以免阻塞，影響冷卻效果。每層循環(huán)水管被混凝土覆蓋并振搗完畢，即在該層水管內(nèi)通水。平臺上放置水箱，通過潛水泵吸取河水向水箱連續(xù)供清水，將出水口水溫控制在40℃以內(nèi)，通水冷卻時間不小于14d。

③通水過程中專人值班，對水管流量，進出水口溫度，測溫點溫度進行測量。

5.2 測溫管的布置

①考慮承臺平面對稱性，在承臺平面h/4位置及對角線上布置測溫管，采集的數(shù)據(jù)主要包括不同施工時段的入模溫度、每個測溫點處混凝土不同齡期溫度、外界氣溫、冷卻管進出水溫度。

②每個測溫點處設(shè)置三根不同長度的測溫管，測溫管采用冷卻管加工而成，分別測量距承臺頂面h/4、h/2、3h/4處的混凝土溫度。測溫管的埋設(shè)長度比需測點深50mm，測溫管必須加塞，防止外界氣溫影響，灌水深度為100mm。

③混凝土澆筑后，即向鋼管中裝水，每隔一定時間用棒式溫度計伸入管中，即可知該鋼管下部混凝土溫度。將不同深度管中所測溫度相比較，即能得知該處混凝土上下點的溫差。

④在混凝土溫度上升階段每2～4h測一次，溫度下降階段每8h測一次，同時應(yīng)測大氣溫度。所有測溫孔均編號，進行混凝土內(nèi)部不同深度和表面溫度的測量。

⑤測溫工作應(yīng)由經(jīng)過培訓(xùn)、責(zé)任心強的專人進行。測溫記錄，應(yīng)交技術(shù)負責(zé)人閱簽，并作為對混凝土施工和質(zhì)量的控制依據(jù)。

5.3 注漿封孔

通水冷卻結(jié)束后，冷卻管注漿封孔，壓漿水灰比宜為0.4～0.45，壓漿應(yīng)使用活塞式壓漿泵，不得使用壓縮空氣。由于冷卻管道較長，壓漿的最大壓力宜為1.0MPa。壓漿應(yīng)達到孔道另一端出漿和飽滿，并應(yīng)達到排氣孔排出與壓漿方同樣稠度的水泥漿為止。為保證管道中充滿水泥漿，關(guān)閉出漿口后，應(yīng)保持不小于0.5MPa的一個穩(wěn)壓期，該穩(wěn)壓期不宜少于2min。

結(jié)語

G109線中寧黃河公路大橋主橋6～13#墩承臺雙壁鋼圍堰施工進展順利，圍堰拼裝、下沉后平面位置偏差符合規(guī)范要求。利用雙壁鋼圍堰能夠很好地適應(yīng)黃河沖積平原工程地質(zhì)區(qū)復(fù)雜條件下的鉆孔灌注樁及高樁承臺施工，結(jié)構(gòu)受力科學(xué)合理、經(jīng)濟實用。由于黃河汛期水位變化大、流速快，應(yīng)在枯水期完成施工，否則將帶來重大質(zhì)量、安全隱患。

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