【摘要】超大體積混凝土的澆筑質(zhì)量控制和溫控是大型承臺(tái)施工的關(guān)鍵問(wèn)題。本文詳細(xì)闡述了某主跨為920m的大型斜拉橋11號(hào)主塔超大體積承臺(tái)施工工藝，并對(duì)其進(jìn)行了溫控分析。結(jié)果表明：大體積承臺(tái)的施工組織具有可行性，施工工藝滿(mǎn)足設(shè)計(jì)和施工要求；有限元分析亦表明，按照既定的施工工藝施工，大體積承臺(tái)內(nèi)外溫差小于20℃，不會(huì)產(chǎn)生溫致裂縫。該主塔大體積承臺(tái)的施工工藝可為同類(lèi)工程的施工提供參考。

【關(guān)鍵詞】斜拉橋；承臺(tái)；大體積混凝土；施工工藝

1、工程背景

某920m主跨特大跨長(zhǎng)江斜拉橋，橋面總寬33.5m，主梁采用整箱鋼箱梁，中心梁高3.8m；主塔基礎(chǔ)采用群樁承臺(tái)式。其中Z11#南索塔采用收腿的倒Y型造型，塔高251.41m，整體式承臺(tái)。承臺(tái)頂面標(biāo)高14.47m，底面標(biāo)高6.47m，尺寸為50.0×33.0×8m，圓端半徑R=21.013m。承臺(tái)下按梅花型共布置42根鉆孔灌注樁，樁長(zhǎng)87m，樁徑2.5m。

Z11#南塔承臺(tái)擬利用施工期第1個(gè)枯水期完成承臺(tái)施工，采用雙壁鋼圍堰作為圍水結(jié)構(gòu)。主塔承臺(tái)尺寸巨大，混凝土分層進(jìn)行澆筑（4m+4m），單次澆筑的最大方量為6000m3，澆筑時(shí)間約為48h。混凝土澆筑質(zhì)量控制和超大體積混凝土的溫控是承臺(tái)施工的關(guān)鍵問(wèn)題。11號(hào)主塔承臺(tái)施工流程設(shè)計(jì)如圖1所示。

2、圍堰的設(shè)計(jì)和施工

南塔鋼圍堰平面尺寸為：長(zhǎng)50.2m、寬33.2m、高度29.5m，由安裝平臺(tái)、壁板系統(tǒng)、支撐系統(tǒng)、下放系統(tǒng)及定位系統(tǒng)等組成。設(shè)計(jì)圍堰壁板頂面標(biāo)高為25.0m，封底混凝土厚度為4.5米，鋼圍堰設(shè)計(jì)材料均使用Q345鋼。

鋼圍堰采取在鋼結(jié)構(gòu)加工廠進(jìn)行加工，壁板系統(tǒng)按設(shè)計(jì)分塊段加工。鋼圍堰加工完成后，在加工場(chǎng)試拼，檢查合格后，按順序編號(hào)進(jìn)行拆解，利用平板車(chē)運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)。具體施工流程如下。（1）鉆孔平臺(tái)上部拆除：樁基施工完成后，采用80T龍門(mén)吊拆除鉆孔平臺(tái)上部結(jié)構(gòu)，如面板、分配梁、貝雷桁架、樁頂分配梁及鋼管樁間平聯(lián)，但保留外圍鋼管樁及其之間的平聯(lián)。（2）鋼圍堰拼裝平臺(tái)搭設(shè)：鉆孔平臺(tái)拆除或轉(zhuǎn)換完成后，即在外圍鋼護(hù)筒與鋼管樁之間焊接承重梁，承重梁采用2I45b型鋼，其上布置I20型鋼分配梁，形成鋼圍堰拼裝平臺(tái)。在拼裝平臺(tái)的分配梁放出鋼圍堰外邊線控制點(diǎn)（與鋼圍堰外邊線一致），安裝限位架，鋪設(shè)木板形成操作平臺(tái)，在操作平臺(tái)四周設(shè)置欄桿或安全網(wǎng)。（3）鋼圍堰拼裝：安裝平臺(tái)轉(zhuǎn)換完成后利用門(mén)吊或履帶吊進(jìn)行鋼圍堰的拼裝。壁板系統(tǒng)分節(jié)分塊進(jìn)行拼裝。（4）鋼圍堰下放：在鋼圍堰外圍鋼護(hù)筒上設(shè)置上、下兩層限位導(dǎo)向裝置。下放前對(duì)鋼護(hù)筒的外圍周邊情況進(jìn)行探測(cè)，確保無(wú)障礙物。鋼圍堰利用設(shè)置在鋼護(hù)筒頂面扁擔(dān)梁千斤頂進(jìn)行沉放，通過(guò)千斤頂行程縮放緩慢、均勻地沉放鋼圍堰，著床以后進(jìn)行吹砂繼續(xù)下沉至設(shè)計(jì)高程。

3、封底混凝土施工

封底混凝土施工是及時(shí)、有效形成承臺(tái)干施工環(huán)境的關(guān)鍵工序，要確保封底施工的成功，必須做好以下幾個(gè)主要方面的工作：（1）根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，選擇合理的澆筑工藝；（2）加強(qiáng)混凝土配合比設(shè)計(jì)，提高混凝土的性能；（3）對(duì)封底設(shè)備進(jìn)行合理配置，加強(qiáng)設(shè)備的維修保養(yǎng)，提高設(shè)備的完好率，以確?；炷恋臐仓?qiáng)度；（4）加強(qiáng)封底現(xiàn)場(chǎng)的組織管理，使封底有序進(jìn)行。

封底施工的總體工藝為：鋼圍堰基底的清理、搭設(shè)封底平臺(tái)，安裝導(dǎo)管、中心集料斗及分料槽，按順序進(jìn)行導(dǎo)管水下封口，補(bǔ)料，直至混凝土面達(dá)到標(biāo)高?；炷僚浜媳鹊暮侠碓O(shè)計(jì)，是封底成功的重要因素之一，除采用雙摻技術(shù)提高混凝土的和易性、流動(dòng)性以外，還對(duì)封底混凝土其它性能指標(biāo)進(jìn)行了規(guī)定。在封底混凝土澆筑過(guò)程中，根據(jù)具體情況，對(duì)混凝土配合比不斷地進(jìn)行調(diào)整，嚴(yán)格控制混凝土的性能，使得混凝土的各項(xiàng)指標(biāo)均滿(mǎn)足要求封底混凝土的質(zhì)量要求：（1）混凝土強(qiáng)度不能小于設(shè)計(jì)強(qiáng)度；（2）混凝土初始坍落度20±2cm；（3）5小時(shí)后，混凝土坍落度≮15cm；（4）混凝土初凝時(shí)間≮40小時(shí)（最大混凝土澆注量按6750m3考慮，實(shí)際混凝土澆注能力180m3/h）；（5）混凝土滿(mǎn)足泵送要求。

封底混凝土澆筑的順序?yàn)椋合鹊吞幒蟾咛帲ㄏ葘⒌吞幓炷凉喔?，避免高處?dǎo)管灌注的混凝土往低處流，使導(dǎo)管底口脫空或埋在混凝土內(nèi)的深度過(guò)小，造成導(dǎo)管進(jìn)水），先周?chē)笾胁浚瑥南掠蝹?cè)向上游側(cè)推進(jìn)，確保混凝土面保持在大致相同的標(biāo)高。混凝土灌注過(guò)程中導(dǎo)管隨混凝土面升高而豎向徐徐提升，為保證導(dǎo)管有一定埋深，一般不隨便提升導(dǎo)管，即使需要提管，每次提升的高度都嚴(yán)格控制在20cm之內(nèi)，且采用手拉葫蘆進(jìn)行提升。

4、鋼護(hù)筒割除及樁頭處理

鋼圍堰內(nèi)水抽干后，測(cè)量放出樁頂高程，放出鋼護(hù)筒的切割線，鋼護(hù)筒割除過(guò)程中，同時(shí)人工清除封底混凝土表面浮渣和淤泥，對(duì)局部標(biāo)高高于承臺(tái)底標(biāo)高點(diǎn)進(jìn)行鑿除，對(duì)于低于承臺(tái)低標(biāo)高點(diǎn)澆筑找平層混凝土，使鋼筋綁扎場(chǎng)地平整。

樁頭處理采用鋼釬、風(fēng)鎬鑿除樁頭至設(shè)計(jì)控制標(biāo)高，鑿除的混凝土殘?jiān)D(zhuǎn)運(yùn)至指定棄渣地點(diǎn)。樁頭處理過(guò)程中，注意不得損傷樁身混凝土和主筋，以保證樁基與承臺(tái)之間的連接。樁頭鑿除后，應(yīng)對(duì)樁頭鋼筋進(jìn)行清理、調(diào)整。

5、承臺(tái)鋼筋及冷卻水管施工

承臺(tái)鋼筋在車(chē)間加工成半成品，運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)綁扎。承臺(tái)主筋采用采用等強(qiáng)度直螺紋接頭連接，其它鋼筋綁扎按規(guī)范進(jìn)行焊接或搭接。由于鋼筋用量較大，鋼筋網(wǎng)格、層次較多，為保證設(shè)計(jì)鋼筋能正確放置和混凝土澆筑質(zhì)量，采用勁性骨架架立各層鋼筋網(wǎng)片，做到上下層網(wǎng)格對(duì)齊，層間距正確，并確保鋼筋的保護(hù)層厚度。采用等強(qiáng)度直螺紋接頭連接技術(shù)進(jìn)行連接，主要是利用套絲機(jī)對(duì)鋼筋端頭進(jìn)行套絲，最后利用螺紋套筒將鋼筋連接接長(zhǎng)。鋼筋的套絲及螺紋套筒的一端套接均在后場(chǎng)完成，螺紋套筒的另一端套接則利用管鉗在安裝現(xiàn)場(chǎng)完成，為保證鋼筋連接的順利進(jìn)行，加工好的鋼筋在運(yùn)輸及吊裝過(guò)程中加強(qiáng)了保護(hù)，尤其是鋼筋的外露螺紋及套筒的內(nèi)螺紋。

根據(jù)承臺(tái)的溫控計(jì)算，承臺(tái)須埋設(shè)冷卻水管，冷卻水管布置具體見(jiàn)下圖。冷卻水管豎向及水平間距均按1.0m控制。冷卻水管采用導(dǎo)熱性好且有一定強(qiáng)度的鋼管制作，公稱(chēng)直徑Φ48mm，冷卻水管安裝時(shí)，將其按設(shè)計(jì)位置固定在支架上，做到管道通暢，接頭可靠，不漏水、阻水。安裝冷卻水管完畢后，逐根做密水檢查。冷卻水管的出水口和進(jìn)水口采取集中布置、統(tǒng)一管理，并標(biāo)識(shí)清楚。水管由潛水泵供水。

6、承臺(tái)混凝土澆筑施工

采用“雙摻”技術(shù)改善砼的性能，同時(shí)摻加粉煤灰和礦粉。對(duì)于大體積砼，粉煤灰取代了部分水泥，使得砼的水化熱降低，可有效的防止溫度裂縫。粉煤灰采用磨細(xì)Ⅱ級(jí)粉煤灰，外加劑采用各種優(yōu)質(zhì)的高效緩凝減水劑。按照大體積混凝土及自防水混凝土的施工配合比設(shè)計(jì)，擬采用42.5號(hào)的普通低堿水泥，摻Ⅱ級(jí)粉煤灰及緩凝高效減水劑HLC-NAF2型，其緩凝效果為緩凝時(shí)間控制在40小時(shí)。

承臺(tái)混凝土分層進(jìn)行澆筑（4m+4m），單次澆筑的最大方量為6000m3，澆筑時(shí)間約為48h，由后場(chǎng)混凝土拌和站集中供應(yīng)，罐車(chē)運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)，采用臥泵和汽車(chē)泵進(jìn)行澆筑?；炷练謱訚仓?、分層振搗，由周邊向中間推進(jìn)，這樣可使混凝土表面產(chǎn)生的少量泌水匯總到中心，便于潛水泵集中抽出?；炷练謪^(qū)布料、振搗，責(zé)任到人?；炷翝仓陂g，由專(zhuān)人檢查預(yù)埋鋼筋和其它預(yù)埋件的穩(wěn)固情況，對(duì)松動(dòng)、變形、移位等情況，及時(shí)將其復(fù)位并固定好。

承臺(tái)混凝土采用冷卻水管降溫和蓄水養(yǎng)生。每層混凝土澆筑開(kāi)始后12h，即開(kāi)始對(duì)其內(nèi)部進(jìn)行冷卻水管通水降溫養(yǎng)護(hù)，從下到上依次通水，利用冷卻水管出水口的水進(jìn)行混凝土表面的蓄水養(yǎng)護(hù)，以控制混凝土表面溫度與外界溫度之間的差值。第一層混凝土的蓄水養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于10d，第二層混凝土的養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于7d。

7、溫控計(jì)算及溫控措施

運(yùn)用三維有限元軟件MIDAS/FEA對(duì)11#墩承臺(tái)大體積混凝土，按照實(shí)際冷卻水管的布置、水流情況、以及各種不同的邊界情況、實(shí)際施工過(guò)程等因素進(jìn)行了水化熱三維溫度場(chǎng)的仿真分析。計(jì)算模型如圖2所示。根據(jù)對(duì)稱(chēng)性，取承臺(tái)1/2模型分析；考慮混凝土保溫，按側(cè)面鋼套箱、頂面覆蓋一層濕麻袋考慮；考慮冷卻水管降溫；考慮混凝土徐變。主墩承臺(tái)施工時(shí)間為11～12月份，外界平均氣溫取4.8℃，日氣溫變化幅值均為4℃ ；采用江水作為冷卻水，江水溫度亦為4℃ ；封底混凝土底面及側(cè)面初始溫度為4℃ ；承臺(tái)澆筑溫度為12.66℃。計(jì)算結(jié)果表明：承臺(tái)內(nèi)部第一層混凝土峰值溫度為42.0℃，溫峰出現(xiàn)時(shí)間為澆筑后120h。承臺(tái)內(nèi)部第二層混凝土峰值溫度為42.1℃，溫峰出現(xiàn)時(shí)間為澆筑后108h，內(nèi)外溫差小于20℃。最大應(yīng)力發(fā)生在336小時(shí)，分別為2.82Mpa和2.78MPa?；炷羶?nèi)部各監(jiān)控點(diǎn)的應(yīng)力均小于允許應(yīng)力，表明混凝土不會(huì)發(fā)生開(kāi)裂，施工方案具有可行性。

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境，實(shí)際施工時(shí)應(yīng)做好如下溫控措施：混凝土施工前，應(yīng)進(jìn)行計(jì)量標(biāo)定，稱(chēng)料，嚴(yán)格按確定的配合比拌制；混凝土入倉(cāng)溫度不宜高于13.0℃；為將冷卻水與混凝土之間的溫差控制在20℃以?xún)?nèi)；通水溫度≥4℃為宜，但不可超過(guò)10℃；內(nèi)部最高溫度不超過(guò)45℃，內(nèi)、外溫差小于20℃；混凝土降溫速率不宜大于2℃/d；混凝土表面的養(yǎng)護(hù)水溫度與混凝土表面溫度之差不應(yīng)大于15℃，養(yǎng)護(hù)用水采用自來(lái)水；混凝土內(nèi)部均溫與環(huán)境溫度之差小于15℃方可拆模。

結(jié)語(yǔ)

本文詳細(xì)闡述了某主跨為920m的大型斜拉橋11號(hào)主塔超大體積承臺(tái)施工工藝，并對(duì)大體積混凝土進(jìn)行了溫控分析。結(jié)果表明：大體積承臺(tái)的施工組織具有可行性，施工工藝滿(mǎn)足設(shè)計(jì)和施工要求；有限元分析亦表明，按照既定的施工工藝施工，大體積承臺(tái)內(nèi)外溫差小于20℃，且不會(huì)產(chǎn)生溫致裂縫。該主塔大體積承臺(tái)的施工工藝可為同類(lèi)工程施工提供參考。

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作者簡(jiǎn)介：

左翼，男，1983年1月生，湖北人，本科，工程師，主要從事道路與橋梁施工管理工作。