橋梁建設中的大體積混凝土承臺支架懸空施工技術

徐慧杰

（中交二公局萌興工程有限公司，陜西西安 710119）

1 工程概況

某高速公路K35+428～K36+685段，主橋中心樁號K36+075，全橋長1 257 m。4#主墩所處位置為開陽岸的岸坡處，布設承臺群樁基礎，共同組成完整的主墩基礎結(jié)構(gòu)體系。承臺面積為29.5 m×23.2 m，高度6.5 m，利用地系梁實現(xiàn)各相鄰承臺的穩(wěn)定連接。本文以該特大橋的4#主墩施工為背景，圍繞大體積混凝土承臺及地系梁的支架懸空施工技術展開探討，梳理施工思路，精準把控技術要點。

2 大體積混凝土承臺支架懸空施工概述

2.1 施工特點及施工思路

4#主墩承臺施工的基本特點在于尺寸大、混凝土方量多、鋼筋分布密集。從現(xiàn)場實際情況出發(fā)，結(jié)合施工隊伍的現(xiàn)有技術水平確定如下承臺施工思路，使用樁基支撐，將鍵盒預埋至樁基的出土段，以貝雷片和型鋼為原材料，組建完整且穩(wěn)定的施工支架，在主體結(jié)構(gòu)成型后于該處安裝模板，綁扎鋼筋，以分層的方式有序完成混凝土的澆筑作業(yè)。

2.2 支架懸空施工方案

根據(jù)4#主墩的布置位置，可知其地系梁的底標高以及承臺所處位置均在地面線以上，在樁基地面段的立模澆筑施工期間，要求將鍵盒預埋至樁頂標高以下1.9 m的位置。待樁基的相關建設工作落實到位后，將型鋼穿至鍵盒中，于樁身兩側(cè)挑出，在上方依次將砂筒、分配梁、底模板型鋼背楞、竹膠板設置到位，組成較完整的承臺施工支架體系[1]。

在左右幅承臺緊鄰地系梁兩排樁基地面段立模澆筑施工期間，布設鍵盒時要求其位置在樁頂標高以下6.19 m處，待樁基的各項工作均完成后，以焊接的方式設置三角牛腿，再將前述所提的砂筒、分配梁等相關裝置設置到位，構(gòu)成地系梁支架體系，用于改善受力條件，使源于上部的地系梁負荷傳遞至樁基處。

3 大體積混凝土承臺支架懸空施工技術分析

3.1 施工準備

施工測量以設計圖紙為準，由專員利用全站儀測量放樣，精準確定承臺四角控制點，經(jīng)復核后要求標高無誤。場地方面，重點考慮雜物清理、排水設施的建設、道路整平、碾壓四項工作，以免在后續(xù)出現(xiàn)場地局部失穩(wěn)等異?，F(xiàn)象。

（1）技術方面。

由技術人員審核設計圖紙以及施工材料，做好技術交底和技術培訓，使施工人員對工程建設情況形成準確認識，精準把控技術要點。

（2）物資方面。

主要考慮材料和施工機械兩項，向具有資質(zhì)的供應商采購滿足質(zhì)量要求的材料，進場時加強質(zhì)量檢驗，同時試運行各施工機械，若存在故障則及時維護，保證機械設備在實際施工中可以穩(wěn)定運行，以免出現(xiàn)安全和質(zhì)量層面的問題。

（3）其他方面。

包括規(guī)劃鋼筋加工場、設施拌和站等。

3.2 承臺、地系梁混凝土支架懸空施工

樁基地面段立模澆筑施工期間，將鍵盒預埋至樁頂標高以下1.9 m處。待樁基的各項工作完成后，將箱鋼穿至預先埋設到位的鍵盒中，于樁身兩側(cè)挑出，于上方將砂筒（數(shù)量為2個，尺寸為內(nèi)徑0.28 m、外徑0.32 m、高度0.45 m）設置到位。經(jīng)焊接后使下部箱鋼與砂筒底部穩(wěn)定連接，若無誤則在砂筒頂部設置厚度為0.02 m的鋼板，利用該材料將兩個砂筒穩(wěn)定連接。布設縱向主分配梁（數(shù)量2根，I56b工字鋼），于上方按照0.3 m的間距依次設置底模板型鋼背楞（I25a工字鋼）和高強度竹膠板（厚0.015 m）。待各部分均安裝到位后搭建承臺施工支架體系，通過各構(gòu)件的協(xié)同作用將承臺施工過程中形成的負載高效傳遞至樁基處，避免局部受力不合理的情況[2]。

在左右幅承臺緊鄰地系梁兩排樁基地面段，立模澆筑施工期間精準預埋鍵盒，所處位置在樁頂標高以下6.19 m處。樁基施工完成后焊接三角牛腿，于上方設置2個砂筒（2個，尺寸為內(nèi)徑0.28 m、外徑0.32 m、高度0.45 m），用于提高支架的穩(wěn)定性。此后，對下部鋼箱和砂筒底部采取焊接處理措施，在砂筒頂部設置0.02 m的鋼板，連接兩個砂筒。于鋼板處布設縱向主分配梁（長20.25 m的I63a工字鋼），再于上方布設單層321型標準貝雷梁，再設置模板型鋼背楞（長15 m的2[14b槽鋼），由此構(gòu)成地系梁施工支架體系，實現(xiàn)對上部地系梁負荷的傳遞，將其有效轉(zhuǎn)移至樁基處，以改善受力條件。

4 大體積混凝土承臺支架懸空施工驗算

以承臺底模板型鋼背楞I25a為例，展開施工驗算。材料為I25a工字鋼，首次澆筑的荷載以線荷載的形式沿背楞長度方向布置，全過程分為兩次有序完成；利用SAP2000建模分析，強化對空間梁單元的認識，支撐點處采用的是鉸接支座模擬，型鋼背楞穿過樁基礎時需截斷，適當預留孔洞，由此形成最大跨度為3.8 m的簡支梁。

為提高計算分析結(jié)果的可靠性，取最不利的一根，經(jīng)計算后確定模板型鋼背楞的最大應力比，即0.769，對比分析發(fā)現(xiàn)該值小于1，表明結(jié)構(gòu)的強度可以滿足要求。確定模板型鋼背楞的撓度最大值，即8.3 mm＜3 800/400=9.5 mm，根據(jù)該計算關系可知撓度也滿足要求。

5 混凝土澆筑施工期間的質(zhì)量控制措施

5.1 混凝土生產(chǎn)方面

以試驗所得的配合比為準選擇適量質(zhì)量達標的原材料，經(jīng)拌和后生產(chǎn)均勻性較好的混凝土用于澆筑施工。粗骨料為級配良好的碎石，針片狀顆粒含量≤15%，含泥量≤1%；細集料則以中粗砂為宜，基本要求為石粉含量≤3%。為改善混凝土的性能，可摻入適量的粉煤灰或其他具有可行性的外摻劑，用于降低水灰比，在不影響混凝土質(zhì)量的前提下減少水泥的用量，避免混凝土在澆筑后出現(xiàn)明顯的水化熱現(xiàn)象。經(jīng)過多次調(diào)整與分析后確定該混凝土的最終配合比，水灰比為0.5，砂率為43%，坍落度185～200 mm。

5.2 混凝土澆筑方面

混凝土澆筑施工期間易產(chǎn)生冷縫，影響混凝土結(jié)構(gòu)的完整性和整體施工質(zhì)量。對此，必須合理協(xié)調(diào)現(xiàn)場生產(chǎn)要素，保證混凝土的生產(chǎn)能力、運輸能力以及澆筑能力具有均衡性，有序完成混凝土澆筑作業(yè)[3]。

5.3 養(yǎng)護方面（溫度控制）

（1）測溫的意義。

大體積混凝土施工體積較大，水泥有明顯的水化熱作用，內(nèi)部水泥在此期間釋放的熱量難以快速向外部散發(fā)，混凝土表面的溫度可在空氣流通作用下快速降低，由此加大內(nèi)外部溫差，溫度應力偏大，易由于溫度失控而產(chǎn)生裂縫。做好測溫工作后，可以準確掌握大體積混凝土內(nèi)外部的溫度，明確溫差，采取合適的保溫、保濕措施，使混凝土內(nèi)外部的條件均衡，由此保證混凝土的成型質(zhì)量。

（2）測溫點的布置。

在各施工流水段分別布設測溫點，遵循均勻性原則，同時要求各測溫點需具有代表性，以便準確反映所在部位的實際溫度，為溫度控制工作的開展提供可靠的數(shù)據(jù)參考。在測溫區(qū)間內(nèi)，根據(jù)基礎底板溫度場的分布情況及溫控要求合理控制測溫點的數(shù)量，生成可用于反映混凝土整體溫度情況的數(shù)據(jù)。

提前制作合適尺寸的循環(huán)水冷卻管，將其埋設至混凝土內(nèi)部，經(jīng)過密封性檢驗后，通冷卻水用于降低混凝土內(nèi)部的溫度，盡可能避免混凝土內(nèi)表溫差過大的情況。冷卻循環(huán)水管選用的是Φ40 mm的薄壁鋼管，壁厚按2.5 mm控制。在主墩承臺施工中，冷卻水管水平布置，層距按1 m控制，共設置3層，在承臺一側(cè)中心線處設置進水管口，在另一側(cè)兩邊沿處設置出水管口，要求各層分別有進出水口。

盡可能減小進出口的水溫差，該差值需在6 ℃以內(nèi)，自澆注之日開始直至澆注結(jié)束后的半個月內(nèi)，期間應持續(xù)向管內(nèi)注水用于冷卻降溫。

為準確掌握水的溫度，在蓄水池內(nèi)放置高穩(wěn)定性、高精度的溫度儀，利用該裝置測定水源的溫度，視實際情況采取調(diào)整措施，例如水溫偏高則增加冰塊起到降溫的效果。在出水口處固定溫度檢測儀，利用該裝置測定溫度，將水溫與進水口的水溫展開對比分析，若實際溫差超出許可范圍，需適當加大通水量，增強降水效果[4]?？紤]進水量控制的靈活性要求，宜在進水口處布設調(diào)節(jié)閥，通過對該裝置的調(diào)節(jié)靈活控制通水量。

5.4 測溫方法

混凝土內(nèi)部測溫所用儀器為電子測溫儀，在確定測溫點后，于該處埋設測溫導線，通過與測溫儀器的聯(lián)動，完成測溫工作。外部測溫的條件較佳，便捷性較好，可利用普通玻璃溫度計直接測量。

加強對混凝土溫度的監(jiān)測，及時采集并記錄數(shù)據(jù)，根據(jù)混凝土內(nèi)外部的溫度情況動態(tài)調(diào)整保溫材料的厚度和層數(shù)，減小混凝土內(nèi)外部的溫差、混凝土外部和環(huán)境的溫差，增強溫度的均衡性。

在大體積混凝土溫升階段，需保證內(nèi)外溫差在25 ℃以內(nèi)。遇環(huán)境溫度較高的情況時，適當減小保護層的厚度。環(huán)境溫度偏低時，采取增加保溫層厚度的方法，通過此途徑減小內(nèi)外部溫差。

6 結(jié)語

實踐表明，合理應用支架懸空施工技術后，可以有效完成大體積混凝土承臺的建設工作，施工全程無安全問題，施工質(zhì)量可滿足要求，兼顧安全、質(zhì)量、效率及效益的多重要求。通過該項施工技術的應用，能夠為后續(xù)施工提供堅實的基礎，也間接表明該項施工技術具有較高的參考價值。