公路特大橋主墩承臺施工控制及管理問題分析

楊磊

（貴州橋梁建設集團有限責任公司，貴州貴陽 550001）

0 引言

以龍頭柳江特大橋工程為例，在該特大跨度橋梁工程項目建設施工中，由于施工環(huán)境復雜且多采用大體積混凝土，增加了施工難度。在主墩承臺施工時，需結(jié)合相關(guān)施工標準進行現(xiàn)場勘察，確定承臺體積，同時，還要避免受到外界環(huán)境干擾而降低施工質(zhì)量，因此對該工程主墩承臺施工的質(zhì)量控制措施進行研究。

1 工程概況

龍頭柳江特大橋工程位于柳州市柳江區(qū)白沙鄉(xiāng)龍頭村附近，工程項目跨越柳江，設計為左右分幅橋梁，右幅橋長655.1m，左幅橋長654.9m。橋梁采用雙幅分離式結(jié)構(gòu)展開施工，采用88m+160m+160m+88m 預應力混凝土連續(xù)剛構(gòu)，該橋6#、7#、8#三個主墩位于柳江之中，施工采用鋼棧橋和水上施工平臺，其中6#墩位于梧州岸邊；8#墩位于柳州岸，距離河岸為12m；7#墩距離梧州岸160m，主墩承臺施工時需根據(jù)橋6#、7#、8#三個主墩實際情況完成承臺構(gòu)建。龍頭柳江特大橋工程梧州岸施工現(xiàn)場多為丘陵及土坡，岸坡多呈直立狀，可見滑塌現(xiàn)象；柳州岸施工現(xiàn)場地勢較陡，岸坡基巖裸露，橋臺處可見崩塌現(xiàn)象，施工難度較大。該工程項目所屬地區(qū)為熱帶季風氣候，夏長多雨，降雨集中在4～9月，平均降雨量1 250mm，而10月至次年3月為旱季，為避免出現(xiàn)大體積承臺混凝土裂縫泌水等問題，需結(jié)合天氣情況做出針對性調(diào)整。

2 主墩承臺施工難點及改善措施

2.1 主墩承臺施工難點

龍頭柳江特大橋工程主墩承臺施工中，6#、7#及8#主墩分別位于岸邊及河中心，其中7#主墩為高樁承臺，此地水流湍急，承臺底標高為52.0m，河底高程分別為45.0m，承臺底距離河床底部最高達7.0m，此為承臺施工難點之一。主墩承臺為13×12×4m，單個承臺方量為647.2m3，全橋為3 883.2m3，承臺底層設有0.5m 厚C20混凝土封底，在本次承臺施工中將用到大體積混凝土結(jié)構(gòu)，此為主墩承臺施工的另一難點。

2.2 改善措施

為保障龍頭柳江特大橋工程主墩承臺施工質(zhì)量，實現(xiàn)高效質(zhì)量管理，應針對6#、7#及8#墩承臺所存在問題展開針對性解決措施。

2.2.1 6#墩承臺解決措施

采用筑島加鋼板樁圍堰的方式提高承臺質(zhì)量，填筑堰堤期間應采用抗?jié)B性能強的黏土進行施工，起到阻水、防滲水的效果，同時，將堰堤設置為向迎水面拱的弧形，以此提升圍堰河水抵抗能力，使圍堰穩(wěn)定性大幅提高。此外，為更好地應對緊急情況，使質(zhì)量管理措施更為全面，應于施工期間準備料車、土袋、木樁等應急物資，并確保緊急物資能夠在24h 內(nèi)到場，組建應急救援隊伍，最大限度保障6#墩承臺質(zhì)量。結(jié)合龍頭柳江特大橋工程水文地質(zhì)條件，6#墩承臺圍堰頂面高程為65m，承臺底高程、封底底高分別為55m、54m，為應對沖刷性強的水壓力，選擇使用拉森式鋼板樁（30 根Φ630mm 鋼管樁），起到加強與導向的效果，并將鋼管樁間距控制在4m 左右，將鋼板樁作為外圍堰拉森方法的第一級。第二級鋼板樁的間隔為3m，數(shù)量26 根，規(guī)格同樣為630mm，為避免不均勻受力引發(fā)變形問題，通過設置間斷圍檁的方式提升鋼板樁整體受力，以此確保6#墩承臺更為穩(wěn)定可靠。

2.2.2 7#墩承臺解決措施

7#墩為高樁承臺，為保障7#墩承臺施工質(zhì)量，實現(xiàn)質(zhì)量管理措施的全方位滲透，采用雙壁鋼套箱的形式應對湍急水流。第一節(jié)鋼套箱采用吊裝方式進入定位樁范圍后，應注意調(diào)節(jié)位置誤差，確保鋼套箱刃腳能夠在河床固定穩(wěn)固，切入覆蓋層約1m。進行二次混凝土澆筑，首次澆筑封底主要用于止水，避免局部滲水現(xiàn)象出現(xiàn)，二次澆筑主要用于補滲漏，并找平封底混凝土層表面，可采用常規(guī)方式進行澆筑即可。完成上述二次澆筑施工后，需抽干鋼套箱積水后于底部設置內(nèi)壁凹槽，槽深8cm，將鋼套箱與封底混凝土構(gòu)成整體，抵消上浮力。

2.2.3 8#墩承臺解決措施

8#承臺底面應采用單套箱方式于水位下2～4m處施工，可起到止水封水與承臺模板的作用，確保主墩承臺施工高質(zhì)量推進，同時采用裝配式鋼模板進行套箱邊板施工，便于后續(xù)拆卸。在8#墩承臺施工期間，以實際地質(zhì)條件為依據(jù)組織水下爆破作業(yè)，將700m3次堅石爆破結(jié)束后，澆筑混凝土約0.5m 厚，做好找平封底后架設鋼管架，將其作為后續(xù)工作平臺。準備25t 吊車，將已加工完畢的套箱邊板吊裝就位，套箱邊板運用Φ20 高強螺栓進行連接，直接成箱，設置橡膠板（2cm）用于止水，同時將8#承臺上方的樁基鋼護筒割除，在承臺頂面標高處內(nèi)側(cè)、外側(cè)分別設置工字鋼，其中外側(cè)工字鋼需運用高強鋼拉桿（Φ32mm）將其對拉鎖緊，箱底澆筑自密式免振混凝土，厚度1～2.5m，具體數(shù)值需根據(jù)水壓進行確定，起到封底止水的效果。除此之外，將砂注入套箱內(nèi)，制為平臺，將套箱內(nèi)多余積水抽出后，進行承臺鋼筋及混凝土的施工，待混凝土強度達標后，運用塔吊拆除套箱邊板，以此保障8#承臺質(zhì)量。

3 主墩承臺施工中的質(zhì)量管理措施

3.1 原材料質(zhì)檢

工程原材料作為主墩承臺施工質(zhì)量管理的基礎，需由材料供應管理部門嚴格根據(jù)工程標準于進場前對原材料、配件、半成品構(gòu)件等進行取樣送檢與檢查驗收，以《物資采購控制工作程序》為依據(jù)進行原材料采購，對工程項目影響較大的原材料必須保證質(zhì)量，同時鋼材、水泥等材料需在持有出廠合格證的基礎上進行試驗檢測，并加強倉儲管理[1]。原材料質(zhì)檢工作需由工程專業(yè)質(zhì)檢員執(zhí)行，材料未達標堅決拒收，避免不合格材料進入施工現(xiàn)場，同時若在施工過程中發(fā)現(xiàn)失效材料，需及時清理，移出施工現(xiàn)場。

進庫檢驗是確保原材料質(zhì)量的重要工序，需于進庫前檢查產(chǎn)品合格證，并采用隨機抽樣的方式再次進行材料檢測，根據(jù)材料檢查情況撰寫入庫原材料檢查報告。倉儲進庫時需按原材料性質(zhì)分門別類記錄，并進行標注，怕潮、易銹、怕曬的原材料需要置于干燥庫房。在原材料倉儲管理中，需結(jié)合日常檢查記錄工作構(gòu)建原材料質(zhì)量臺賬，建立技術(shù)檔案，完善原始檢查試驗資料的標識、編目、歸檔、保管工作，并正確處理成本、質(zhì)量間的關(guān)系，嚴格按標準、規(guī)范和設計要求組織指導施工。

3.2 筑島圍堰

為保障主墩承臺質(zhì)量，需采用筑島加鋼板樁圍堰的方式進行處理。結(jié)合龍頭柳江特大橋工程6#墩現(xiàn)場地質(zhì)地形情況，需按照現(xiàn)場勘察→材料準備→測量放樣→土袋投放、堆碼→筑土壓實→圍堰加固→鉆孔樁打設的流程進行筑島圍堰施工。其中水中基礎圍堰筑島防護施工需于枯水季節(jié)展開，在島上安設鉆機進行鉆孔樁施工。以黏性土為填料構(gòu)建編織袋圍堰，此時外側(cè)邊坡率取1∶0.5～1∶1，需于外堰填筑黏土，并確保圍堰頂超出水位約2m，6#主墩距圍堰約4m。

在實際筑島圍堰施工中，首先需對6#墩現(xiàn)場水文地質(zhì)進行勘察，選取適宜材料，并根據(jù)施工圖紙進行圍堰測量放樣，確定圍堰施工位置，并對圍堰區(qū)域進行清掃，為后續(xù)施工奠定基礎；其次，依據(jù)碼袋速度控制填筑土方速度，不可將土袋直接散落在填土上，自河床的淺水側(cè)逐步向深水推進，可于島面以下0.5m范圍內(nèi)填筑硬塑黏性土，提高島面承載力；最后，分層夯實填土，避免沖刷流失，完成筑島后進行鉆孔樁施工，按1∶1 坡比進行樁基開挖。為進一步保障圍堰質(zhì)量，需采用抗?jié)B等級高的黏土為填筑材料，起到防滲水作用，同時可將堰堤筑成迎水面弧形，以此保障整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定[2]。

3.3 裂縫預防

在特大橋工程中，主墩承臺需運用大體積混凝土，若存在裂縫問題，則會直接影響主墩承臺質(zhì)量。為控制混凝土裂縫，需從水化熱、降溫速率、混凝土收縮等方面進行預防。為規(guī)避由水泥水化熱造成的混凝土結(jié)構(gòu)裂縫，選用P.O42.5 普通硅酸鹽水泥等低水化熱水泥種類配制C30混凝土，選用級配良好、粒徑較大的粗骨料與粉煤灰摻合料，添加適量緩凝劑、減水劑，用以改善混凝土和易性，降低水灰比與水化熱。受到外界環(huán)境干擾導致混凝土溫度易發(fā)生急劇變化，在混凝土內(nèi)外溫差下造成裂縫問題，可借助預埋冷卻水管的方式對混凝土強制降溫，使其內(nèi)外溫度平衡。進行混凝土溫度控制時，首先應降低混凝土入模溫度，不可在高溫天氣澆筑大體積混凝土，采用淋水降溫、冰水拌制降溫的方式完成骨料防曬，入模時注重通風，加快混凝土熱量散失速度；其次，混凝土澆筑后注重保溫保濕養(yǎng)護，激發(fā)混凝土徐變特性，降低溫度應力，此外可借助信息技術(shù)進行控制，對混凝土內(nèi)部溫度進行隨時控制，保障混凝土內(nèi)外溫差處于25℃以內(nèi)；最后，采用分塊澆筑的方式控制大體積混凝土蓄熱量，同時起到放松約束、降低溫度應力，規(guī)避大體積混凝土收縮問題[3]。為進一步降低裂縫病害發(fā)生率，應重視混凝土養(yǎng)護工作，根據(jù)內(nèi)外溫差及環(huán)境溫度變化條件，選擇適宜養(yǎng)護措施，使混凝土表面保持濕潤，盡可能縮小內(nèi)外溫差，消除混凝土塊體自約束應力，并控制混凝土降溫速度，提升混凝土抗拉強度。

3.4 溫度控制

3.4.1 溫度測量方法

大體積混凝土施工在龍頭柳江特大橋工程主墩承臺施工質(zhì)量管理中占據(jù)重要地位，應運用專業(yè)測溫方式對大體積混凝土溫度進行監(jiān)測，為主墩承臺施工中溫度控制提供真實有效的數(shù)據(jù)支持?？刹捎秒娮铚y溫法與熱電偶法，測溫儀表溫度誤差需控制在±1℃范圍內(nèi)，測溫元件溫度誤差需控制在±0.3℃范圍內(nèi)，為保障測溫精準，需注重保護測溫元件及其引線，避免測溫元件失效。在本次龍頭柳江特大橋工程中，主墩承臺大體積混凝土溫度監(jiān)測點結(jié)合實際情況合理布設，使測溫儀表及元件可真實反映混凝土溫度數(shù)據(jù)，結(jié)合實際情況來看，溫度監(jiān)測點多布置于混凝土邊角位置、易透風位置、中心位置，并遵循均勻分布原則，以此準確把握主墩承臺混凝土結(jié)構(gòu)溫度數(shù)據(jù)，全面保障主墩承臺施工質(zhì)量。各個測溫點均勻分布，溫度測量點的布置需覆蓋混凝土內(nèi)部溫度場、溫度應力場，確保施工人員可清晰了解混凝土內(nèi)表溫差以及外部環(huán)境溫度變化，以此及時發(fā)現(xiàn)問題并予以解決[4]。

3.4.2 溫度傳感器布設

為保障主墩承臺施工質(zhì)量，布置溫度傳感器時，需按照以下方法思路，確保溫度傳感器可順利采集到混凝土不同部位、不同時間的溫度變化。（1）測溫區(qū)應為混凝土澆筑塊體平面圖的對稱半軸線區(qū)域，并使溫度傳感器設置在測溫區(qū)內(nèi)呈平面設置。（2）溫度傳感器設置的具體位置及數(shù)量應以主墩承臺混凝土溫度控制目標為依據(jù)，并綜合考慮混凝土塊體溫度場分布情況，確保溫度傳感器設置的有效性。（3）案例工程中部分主墩承臺為大體積混凝土，為保障溫度測量及溫度控制效果，使施工人員準確了解大體積混凝土實際溫度變化情況，大體積混凝土大尺寸基礎平面半條對稱軸線內(nèi)應至少設置兩個溫度傳感器。（4）對于主墩承臺混凝土，應在澆筑塊體至少設置三個溫度傳感器，確保混凝土各個點位溫度均可被測量。第五，溫度傳感器具體設置情況應注意考慮外部環(huán)境溫度變化條件，視環(huán)境溫度而調(diào)節(jié)傳感器設備數(shù)量及位置間隔。

3.4.3 溫度測試保護

為進一步保障溫度測量效果，以溫度控制為切入點保障主墩承臺質(zhì)量，在確定溫度傳感器布設位置與方法后，組織溫度傳感器測試，溫度傳感器質(zhì)量檢驗合格后進行編號，以3～5 個溫度傳感器為一個測區(qū)，按照編號將其固定，測試傳感器線路通暢性，并做絕緣處理，導線連接完畢后即可進行測試工作，同時在混凝土澆筑與振搗期間，注意保護傳感器線路，避免觸碰線路而降低測試效果。

3.4.4 溫度控制

溫度控制作為保障主墩承臺施工質(zhì)量管理的重要內(nèi)容，應嚴格控制測量行為，混凝土澆筑完畢10h后方可進行溫度測量，測量時間持續(xù)到混凝土溫度下降至穩(wěn)定時刻后，通常情況下為7d?；炷翝仓陂g的溫度測量應為2h 測量一次，澆筑完成4d 后，則將溫度測量間隔調(diào)整為4h[5]。溫度測量期間應以主墩承臺混凝土具體降溫情況進行優(yōu)化，并要求測溫人員詳細記錄混凝土溫度變化情況。

4 結(jié)語

綜上所述，龍頭柳江特大橋主墩承臺施工中，受到水流、河床等因素干擾，使得主墩承臺施工存在明顯難點，在實際施工管理中，需加強工程原材料檢查工作，規(guī)避由材料不達標造成的工程質(zhì)量問題，并運用圍堰進行筑島防護，進一步保障主墩承臺質(zhì)量，同時預防混凝土裂縫問題并進行溫度控制，確保大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工的整體質(zhì)量。