大橋主墩水中承臺大體積混凝土施工技術研究

牟江錢

（貴州橋梁建設集團有限責任公司，貴州貴陽 550001）

1 工程概況

某高速公路大橋全長964m（0～21號墩），主橋結構為預應力混凝土連續(xù)鋼構，長度為（75+2×130+60）m，橋墩采用鋼混空心薄壁墩，橋梁基礎部分為鉆孔灌注樁，橋臺為U形橋臺，直接與樁基礎相連接。

該橋梁主橋橋墩為9#墩、10#墩和11#墩，主橋承臺高4m，長44m，寬10.15m。主墩承臺構件為混凝土澆筑，強度等級C30，單個承臺混凝土用量約793.785cm3，鋼筋消耗量70.85t。9#、13#墩屬過渡墩，同樣采用混凝土澆筑，強度等級C30，其承臺長17.5m，寬8.0m，高2.9m，單個承臺混凝土用量約431.5cm3，鋼筋消耗量45.18t。

2 水中承臺設計要求

2.1 設計條件

（1）該橋梁工程所在地區(qū)氣候濕潤，河流水源以雨水徑流為主，水量充足，但四季水量差距較大，夏季水量充沛，冬季水量枯竭，且汛期持續(xù)時間長。根據(jù)水文站1936年—1996年實測洪水，加入1902年和1924年兩場歷史洪水，并從實測系列中排除1996年洪水作為特大值處理，橋位處的Q1%=31500m3/s，SW0.33%=88.75m，SW1%=87.28m，鄰近水電站正常蓄水水位+77.50m。

（2）該橋梁工程入水樁基施工階段，在下游距橋軸線17.4m處建有施工棧橋，用于運輸所需施工物料。由于橋位處和柳州市區(qū)距離較近，周邊交通十分方便，道路四通八達，可確保樁基施工所需物料、機械設備快速順利到達施工場地。

2.2 承臺防撞設計

根據(jù)該橋梁工程施工勘測數(shù)據(jù)及施工設計要求決定橋梁橋墩、承臺部位采用鋼浮箱+橡膠護舷的防撞設計方案。在9#、10#、11#主橋橋墩承臺附近布設豎向排列的H500型橡膠護舷，單個橡膠護舷長1 000mm，在承臺上打孔植入膨脹螺栓，將橡膠護舷固定于承臺側表面。采用橡膠護舷、橡膠輪胎以及鋼浮箱等設施能在一定程度上起到卸載的作用，能有效緩沖過往船只帶來的沖擊荷載，在保證船只安全通行的同時，有效降低了船身對橋墩的沖擊作用，從而保證橋墩的結構安全。

2.3 承臺大體積混凝土澆筑水化熱降溫設計

為控制混凝土澆筑施工期間的承臺內(nèi)外溫差，計劃根據(jù)設計及規(guī)范要求在承臺內(nèi)部設置冷卻循環(huán)水管，冷卻水管選擇管徑為40mm，壁厚大于2mm的無縫鋼管。在正式澆筑混凝土前，要對冷卻水管進行通水試驗，確保密閉性良好，不存在滲漏水、變形或接頭脫開等問題。

根據(jù)設計及規(guī)范要求，計劃在主墩承臺內(nèi)部設置4道冷卻水管，過渡墩承臺設置3層，各層厚度為1m，各層次冷卻水管之間的距離為1.15m。并在承臺頂面位置設置孔徑為10cm的測溫孔，測溫孔采用梅花形布置，間距為4m，孔底距離承臺底部50cm。

3 主要施工工藝流程

9#、10#、11#主墩入水承臺施工流程如圖1所示，8#、12#墩入水承臺對船舶通行無影響，故無需設計防撞，不設防撞護舷。澆筑8#、12#橋墩承臺時，模板可采用鋼吊箱側模，因此，施工過程中除無需除拆裝承臺模板及設置防撞護舷外，其他施工過程均等同于9#、10#、11#主墩承臺施工。

流程要點控制：

（1）樁基施工結束后拆除打孔時設置的作業(yè)平臺，并在鋼護筒上方標高相同位置處焊接牛腿，在牛腿部位布設底板拼接操作平臺，然后在平臺上部完成鋼吊箱底模板的鋪設。

圖1 主墩水中承臺施工流程圖

（2）隨后接高鋼護筒，設置好起吊設施，完成吊桿和底板之間的可靠連接，然后在底板周圍采用分層、對稱的安裝方式進行側板和內(nèi)支撐體系的安裝。

（3）待鋼吊箱完全組裝成型后，對其進行試吊，待完全吊起后將底部牛腿和操作平臺全部拆除。

（4）將鋼吊箱同步下放到設計位置后，立即進行底板封堵，并澆筑封底混凝土，待混凝土強度達到施工設計要求后，利用水泵清除鋼吊箱中的積水。

（5）起吊設備拆除后，要將多余的鋼護筒切割掉，并剔鑿樁頭進行截樁處理，然后進行首層承臺鋼筋綁扎，并按照規(guī)范要求進行冷卻水管布設，布設完畢后進行第一段承臺模板拼裝，最后進行承臺混凝土澆筑。

（6）待第一層承臺混凝土強度滿足施工設計要求，且混凝土內(nèi)部支撐結構成型后，可進行下一層混凝土澆筑，在進行下一層混凝土澆筑前，應先在橋墩內(nèi)部埋設勁性骨架，吊裝錨固件以及混凝土現(xiàn)澆支架預埋件。

（7）橋墩承臺混凝土澆筑作業(yè)結束后需澆水濕潤降溫，做好承臺混凝土養(yǎng)護。

（8）承臺第二層模板拆模后可將防撞護舷裝設于承臺外側面，裝設好后，同步進行注水和內(nèi)部支撐結構拆除，最后拆除鋼吊箱側面模板及底面模板。

4 水中承臺施工技術要點

4.1 承臺中心位置及高程測量控制

待鋼吊箱底部密封并清除箱中積水后在其底部混凝土表面彈出承臺軸線、邊線，并清晰布置施工點位，以便后續(xù)進行鋼筋綁扎及模板拆裝。待模板拼裝合格后，利用測量儀器在模板周圍測出分層標高位置，并進行標記，以此控制承臺混凝土澆筑標高，保證其表面平整。

4.2 承臺鋼筋制作安裝

（1）橋梁主墩承臺設計主要采用φ28、φ20、φ16三種型號的鋼筋，在進行鋼筋安裝前必須對封底混凝土的標高進行全面測量，并利用全站儀準確定位承臺邊線和中軸線，每間隔2.5m定位出一個控制點，以確保鋼筋和模板安裝的準確性。

（2）在安裝承臺主筋前，要先在封底混凝土上部設置一層φ16的附加鋼筋網(wǎng)片。待底層主筋綁扎完成后，結合設計圖紙并按照相關規(guī)范要求分別進行豎向架立筋和頂部鋼筋的安裝綁扎。

（3）承臺鋼筋在制作料場制成半成品，分多層多次進行鋼筋綁扎，綁扎鋼筋時必須遵循施工設計要求，預先埋設橋墩鋼筋。

（4）施工步驟：測量放樣→切割放料→歸類存儲→焊接試驗→現(xiàn)場安裝→質(zhì)檢驗收。

4.3 監(jiān)測混凝土溫度、冷卻水管安裝

水中承臺施工環(huán)節(jié)需認真做好混凝土溫度的監(jiān)控，在混凝土內(nèi)部布設測點，利用計算機技術進行溫度數(shù)據(jù)采集與控制?；炷翜囟葦?shù)據(jù)采集主要包括混凝土內(nèi)外溫度數(shù)據(jù)采集，混凝土外部環(huán)境溫度數(shù)據(jù)采集。首先，混凝土外部環(huán)境溫度受到當?shù)貧夂颉⒓竟?jié)變化、施工天氣狀況、混凝土養(yǎng)護措施等因素的影響；其次，混凝土內(nèi)外溫度是混凝土溫度監(jiān)測的核心指標，應認真做好施工全過程的混凝土溫度數(shù)據(jù)采集，全面深入了解混凝土內(nèi)外溫度變化情況?；炷羶?nèi)外溫度監(jiān)測內(nèi)容主要包括混凝土攪拌制備溫度，混凝土入模溫度，混凝土澆筑溫度，采取溫度控制措施后的混凝土溫度等，其中混凝土澆筑完成后的溫度監(jiān)測是重中之重。工程實踐中應結合監(jiān)測溫度數(shù)據(jù)采取有效的溫度控制措施、養(yǎng)護措施，提高混凝土養(yǎng)護效果。

該承臺屬于典型的大體積混凝土施工，因此要采取科學有效的溫控措施，通過在承臺內(nèi)部布設冷卻水管的方式達到控制混凝土內(nèi)外溫差的目的。在進行水管埋設時，必須嚴格控制埋設質(zhì)量，確保水管不得出現(xiàn)滲漏水現(xiàn)象，材質(zhì)選擇管徑為40mm的無縫鋼管，在接頭或轉(zhuǎn)角位置通過機械螺紋外加防水膠條的方式進行連接，在主墩承臺中設置4層，過渡墩設置3層，每層縱向間距為1m，同一層次冷卻水管橫向間距為1.15m；承臺通水降溫過程中，按每2h測溫一次；當水管和鋼筋出現(xiàn)沖突時，要合理調(diào)整冷卻水管位置。

4.4 承臺模板施工

（1）承臺模板設計加工：委托具備專業(yè)資質(zhì)的鋼結構制造商設計加工承臺模板，借助鋼吊箱第二、三層周轉(zhuǎn)側模。

（2）材料準備：模板正式安裝前要進行試拼裝，試拼后應將其接觸面進行徹底清理，并根據(jù)相關規(guī)范要求涂抹脫模劑待用，在放置時必須嚴格防止模板變形。

（3）模板安裝：將模板運至墩位平臺后，利用起吊設備將模板吊裝至指定位置完成模板安裝工作。單層模板需一次性安裝到位。

（4）模板拆除：在進行承臺混凝土澆筑過程中，要及時清除模板表面散落的混凝土，避免拆模困難。同時，還要嚴格按照規(guī)范要求拆模。

4.5 預埋件安裝

（1）塔吊錨固件預埋：為保證主墩、過渡墩模板、鋼筋和上鉤鋼筋、掛籃桿件施工的高效性和安全性，準備在承臺下游側邊角處設置TC5013型塔吊，澆筑第二層混凝土之前將塔吊基礎預埋件安裝到位，預埋位置見圖2。

圖2 塔吊預埋位置示意圖（單位：m）

（2）主墩墩身鋼筋、角鋼預埋件安裝：為有效確保墩身施工質(zhì)量滿足相關規(guī)范及設計要求，在空心薄壁主墩內(nèi)部需設置勁性骨架，其主要是通過L75×75×7的角鋼拼裝焊接而成。

（3）進行第二層混凝土澆筑時需在承臺表面預埋厚1cm，長80cm，寬80cm的方形板，共20塊，具體埋設位置如圖3所示。

圖3 塔吊、現(xiàn)澆支架預埋位置示意圖（單位：cm）

4.6 混凝土澆筑

4.6.1 混凝土生產(chǎn)、運輸

由拌和站統(tǒng)一拌制，在進行混凝土拌和前，要對拌和設備進行全方位檢查，確保設備運行狀況良好，并提前準備好充足的原材料，保證混凝土澆筑的順利進行。

4.6.2 混凝土澆筑及振搗

（1）采用天泵實施混凝土澆筑，并對其下落高度實施嚴格把控，確保處于2m以內(nèi)。

（2）在正式澆筑前，先泵送1m3水泥砂漿潤管。

（3）承臺混凝土應分層進行澆筑，確保一次澆筑完成，厚度不得大于30cm，同時必須確保澆筑過程的連續(xù)性。

（4）使用振動棒實施振搗，避免漏振、過振。

4.6.3 注意事項

（1）在進行承臺混凝土澆筑前，必須選用有施工經(jīng)驗的專業(yè)人員參與施工，并對施工人員進行嚴格交底，樹立施工人員的質(zhì)量、安全意識，確保混凝土澆筑質(zhì)量，同時嚴格控制振搗質(zhì)量，確保不漏振，不過振。

（2）針對預先澆筑的樁頭位置，要確保承臺和樁頂混凝土緊密結合，防止由于振動棒拖漿而造成浮漿積聚樁頭頂部，降低樁頭承載能力。

（3）在混凝土面超出冷卻水管后，要立即進行通水降溫，嚴格控制進出水口處溫度，確保溫差不得超過10℃。

（4）每層混凝土施工完成后，必須對接茬位置進行鑿毛處理，以確保先后澆筑的混凝土有效融合，當最后一層混凝土澆筑完成后要及時進行收面抹光。

5 結語

綜上所述，該項目主墩承臺體積較大，混凝土單次澆筑量約391m3，在澆筑過程中實現(xiàn)對承臺內(nèi)外溫差的有效控制存在一定難度。為保證封底質(zhì)量，在對底板預留孔與護筒之間存在的拼縫進行處理時，利用沙袋堆滿喇叭口并扣上環(huán)形鋼板，防止混凝土從護筒與鋼板之間的拼縫溢出。合理設置橋墩承臺混凝土配比、初凝時間，控制承臺各層混凝土澆筑厚度、攤鋪速度，從而解決該橋梁橋墩承臺施工難點，確保橋梁入水承臺施工質(zhì)量。