水中承臺大體積混凝土施工技術(shù)

水中承臺大體積混凝土施工技術(shù)

1主橋結(jié)構(gòu)及承臺設(shè)計該項目位于蒙古國西南部哈巴納港。這是一條連接該大陸和歐斯島之間的海上公路。橋址處年平均氣溫較高,日溫差變化較小,屬海洋性氣侯。每年11月~次年4月為旱季,5月~10月為雨季,季風(fēng)主要為南風(fēng)和北風(fēng)。該橋設(shè)計全長900m,橋面寬12m,兩端引橋均為8×30m簡支預(yù)應(yīng)力T梁,中間主橋為110+200+110m連續(xù)剛構(gòu),主跨凈跨高32m。以橋梁中心線為對稱點,兩端各設(shè)5.5%的縱坡,豎曲線半徑為1800m。大橋所處位置海底無覆蓋層,砂巖裸露,最大水深17m,海水流向橫橋向,潮汐變化明顯,晨時漲潮流向從左向右,夕時退潮從右向左,表面最大流速3.3m/s。最高潮位標(biāo)高為1.85m,最低潮位標(biāo)高為0.75m,最大潮差1.10m。平時海浪較小,但受到大風(fēng)和遠(yuǎn)海氣候變化時,會發(fā)生較大風(fēng)浪,最大浪高約1.40m,平均浪高為0.6m。承臺設(shè)計為水中承臺,主墩承臺設(shè)計呈六邊形,橫橋向?qū)?6m,順橋向長12m,高5m,其中有3m在常水位以下,水上為2m,海水深17m。每個主墩承臺下設(shè)10根混凝土灌注樁,樁徑ue7882.0m?；炷翗?biāo)號C35,每個承臺混凝土數(shù)量800m３。2無砂混凝土澆筑在水面以上將鋼套箱拼裝完成,利用20根精軋螺紋鋼與鋼套箱底連接,用28臺千斤頂同步將鋼套箱下放到位。用10根鋼管與鋼護(hù)筒和套箱底板連接,防止鋼套箱上浮。澆筑封底混凝土后抽干套箱中的水,使水中施工變?yōu)闊o水施工。體系轉(zhuǎn)換,在鋼護(hù)筒上焊接牛腿防止在混凝土澆筑期間鋼套箱下沉。澆筑混凝土前預(yù)埋冷卻管,澆筑完畢后利用循環(huán)水降低混凝土的水化熱。3施工過程跨海大橋水中承臺大體積混凝土施工工藝流程見圖1。4施工方法4.1制造與預(yù)算的鋼吊箱主墩承臺套箱采用單壁鋼吊箱,在岸上加工預(yù)拼。套箱高6.9m,側(cè)板分為8塊,上下不分節(jié),采用M16螺栓連接。4.2懸臂鋼懸臂模安裝鋼吊箱側(cè)模共8塊,每塊重約6t,采用25t汽車吊分塊安裝。底板安裝完成后對套箱位置放樣,焊好限位,側(cè)模板安裝選擇風(fēng)浪較小時吊裝作業(yè)。4.3千斤頂整體投放套箱側(cè)模及內(nèi)撐全部完成后對各接縫處及全部吊點進(jìn)行檢查。整體下放利用護(hù)筒14個吊點,另外吊點暫不受力。按圖紙要求布置千斤頂(每個吊點2個千斤頂)共28個,統(tǒng)一調(diào)節(jié)好精軋螺紋鋼長度,準(zhǔn)備提升底板。確認(rèn)各千斤頂,精軋螺紋鋼正常工作(千斤頂位于行程0位置),各施工點同時提升5cm,提升到位后,擰緊墊梁上精軋螺紋鋼螺母,割除鋼護(hù)筒臨時支撐牛腿。將套箱側(cè)模與底板整體下放到標(biāo)高-2.3m處。整體下放時采用14個吊點,每次行程5cm,下放由專人指揮,同時技術(shù)員注意復(fù)核各吊點累計下放行程。注意千斤頂?shù)墓ぷ餍阅?吊點下放要同步。套箱整體下放到位后,測量復(fù)核套箱平面位置、垂直度、高程,如不符合要求則利用千斤頂調(diào)節(jié);如符合要求,套箱頂部、中部與外圈鋼護(hù)筒用ue78835厚6mm鋼管連接固定,確保套箱能承受水流和波浪作用。將另外封底暫時未受力的10個吊點螺母擰緊,調(diào)整好底板高程,準(zhǔn)備封底混凝土施工。4.4水下封底混凝土澆注主墩承臺采用C35水下混凝土,分兩次澆注,第一次澆注0.8m,水下混凝土共154.7m３。澆注完成后抽水,焊接牛腿進(jìn)行體系轉(zhuǎn)換后澆注第二次0.5m封底混凝土。第一次0.8m水下封底混凝土澆筑前,組織潛水員利用袋裝水泥等材料進(jìn)行底板堵漏,同時在護(hù)筒頂上橫橋向布設(shè)2根H450工字鋼承重梁,分配梁采用I25a間距為50cm工字鋼,上鋪設(shè)厚δ6mm的面板,作為水下封底混凝土的操作平臺。為了保證承臺混凝土的澆注安全,必須進(jìn)行體系轉(zhuǎn)換。封底混凝土達(dá)到強(qiáng)度后,抽水清理封底混凝土表面散層,在標(biāo)高-1.5m處護(hù)筒上焊接雙拼I45工字鋼牛腿,將預(yù)置的精軋螺紋鋼螺母擰緊在牛腿上。要求清理鋼護(hù)筒外壁的雜物,牛腿須開50°單面坡口與鋼護(hù)筒焊接,焊縫高12mm,要求焊縫緊密、均勻和滿焊。體系轉(zhuǎn)化后進(jìn)行第二次0.5m厚的封底混凝土干澆注。澆注完成待第二次混凝土達(dá)到強(qiáng)度要求后,割除精軋螺紋鋼,將全部的受力點由精軋螺紋鋼轉(zhuǎn)換到牛腿上。4.5凝土分層澆筑工藝承臺混凝土根據(jù)設(shè)計要求進(jìn)行配合比試驗,確定最佳配合比。混凝土通過東西南北4個溜槽分層澆筑。為了防止混凝土在澆注過程中初凝,采用分層施工,先從兩端向中部澆注1.0m,分3次澆注,共3m高。在澆筑過程中應(yīng)保證預(yù)埋支撐溜槽的手腳架穩(wěn)定。4.6冷卻管安裝及混凝土澆筑為了控制大體積混凝土施工中的溫度裂縫,必須盡最大可能降低承臺內(nèi)的溫度應(yīng)力。溫度裂縫主要是由于溫差較大引起的,混凝土結(jié)構(gòu)硬化期間水泥放出較大的水化熱,內(nèi)部溫度不斷上升,使混凝土表面和內(nèi)部的溫差較大,內(nèi)部膨脹高于外部,此時混凝土表面將受到很大的拉力,而混凝土早期抗拉強(qiáng)度很低,因而出現(xiàn)裂縫?？破諍W斯跨海大橋大體積承臺混凝土采用如下溫控措施:(1)承臺高5m,分兩次澆注,第一次澆注3m高,第二次澆注2m高。(2)布置冷卻管。1)冷卻管采用ue78845mm鋼管,壁厚為3.5mm,接頭采用絲扣連接,出水口有調(diào)節(jié)流量的水閥。冷卻管每1m布置一層,5m高承臺共布置4層;2)冷卻管開始通水后,進(jìn)出口溫差超過10℃時應(yīng)調(diào)換進(jìn)出水口(注意:冷卻管進(jìn)出口應(yīng)高于承臺標(biāo)高);3)冷卻管安裝時,要將鋼筋骨架固定牢,并做通水試驗。(3)澆注前控制?；炷了苓_(dá)到的最高溫度為澆筑溫度加水化熱溫升。在混凝土澆筑前可通過混凝土配合比的試驗盡量減小溫升。主要方法有:采用中低水化熱的水泥品種,盡量降低水泥用量,選擇合理級配的骨料等,根據(jù)承臺混凝土配合比,由經(jīng)驗公式水化熱溫升最高為28.0℃。(4)澆注過程控制。混凝土澆筑過程主要是控制混凝土的出機(jī)溫度及澆筑溫度。降低混凝土澆筑溫度最有效的措施就是降低砂石的溫度。由于柬埔寨氣溫在28℃以上,混凝土澆筑時只要避開中午或太陽直射較大的時候就可以控制,最好在晚上或早晨進(jìn)行澆筑。(5)澆筑完畢后控制?；炷翝仓戤吅蟛扇?nèi)排外得的方法,內(nèi)排即在混凝土澆筑完畢后開始進(jìn)行冷卻管水循環(huán)。每層混凝土澆筑完畢后,需要按照設(shè)計要求不間斷通水7~12d,加速冷卻管內(nèi)的水循環(huán),混凝土內(nèi)部熱量散發(fā)。外得即在混凝土表面鋪蓋麻袋,且定期在麻袋上灑水,保證混凝土面處于濕潤狀態(tài)使大體積內(nèi)外溫差保持在較小的范圍內(nèi),避免裂縫。為了及時了解混凝土的內(nèi)外溫差,在混凝土內(nèi)部安裝測溫計。掌握內(nèi)部各測溫點的變化,以便及時調(diào)整冷卻管冷卻水的流量,控制溫差在25℃。(6)注意事項。1)加強(qiáng)混凝土的測溫工作,混凝土澆筑完畢12h后開始測溫,前3d每2h測溫一次,3~7d內(nèi)每4h測溫一次,直到內(nèi)部溫度降到環(huán)境溫度,溫差不大于25℃;2)混凝土表面灑水養(yǎng)護(hù)不得形成干濕循環(huán),保持濕潤;3)冷卻管通水采用海水,灑水養(yǎng)護(hù)采用淡水。5質(zhì)量控制5.1鋼套箱、鋼護(hù)筒安裝(1)鋼套箱安裝應(yīng)選擇風(fēng)浪小,低潮時進(jìn)行。(2)鋼套箱定位時,測量要反復(fù)校核,確定平面位置、垂直度、標(biāo)高滿足設(shè)計規(guī)范要求。側(cè)板拼裝注意在護(hù)筒上焊接反壓牛腿,以及下放到位后,要求鋼套箱與鋼護(hù)筒連接固定,確保鋼套箱的安全。(3)體系轉(zhuǎn)換護(hù)筒上焊接的牛腿應(yīng)按設(shè)計要求焊接好,對其焊縫質(zhì)量應(yīng)按相應(yīng)規(guī)范進(jìn)行檢查,質(zhì)量達(dá)不到要求的進(jìn)行補(bǔ)焊。5.2攪拌混凝土的質(zhì)量(1)封底混凝土施工前,嚴(yán)格控制混凝土原材料質(zhì)量,碎石、砂、水泥、外加劑的質(zhì)量應(yīng)符合規(guī)范的要求。試配比、強(qiáng)度、和易性滿足要求。(2)嚴(yán)格控制攪拌混凝土的質(zhì)量,開盤混凝土坍落度應(yīng)按要求檢測,發(fā)現(xiàn)不合格混凝土及時清理掉。(3)承臺混凝土澆筑施工中,應(yīng)按照規(guī)范要求分層澆筑和振搗,確保密實。6跨海大橋水中承臺混凝土施工柬埔寨科普奧斯大橋是中國水電在海外承建的首個跨海大橋項目,也是中國水電目前修建的最大跨徑的連續(xù)剛構(gòu)橋梁。其施工難度較大,水中承臺施工為大橋