張祚偉

摘 要：本文以太原市十號(hào)線橋主橋主墩17-1#承臺(tái)的工程實(shí)踐為例，對(duì)汾河河道內(nèi)不良地質(zhì)條件下大體積混凝土承臺(tái)施工，對(duì)鋼板樁圍堰施工、大體積混凝土施工等關(guān)鍵技術(shù)難度進(jìn)行了優(yōu)化整理，既是對(duì)這一類(lèi)不良地質(zhì)條件下大體積混凝土承臺(tái)施工技術(shù)的總結(jié)，也是為以后同類(lèi)型大體積混凝土承臺(tái)施工提供了參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：不良地質(zhì);大體積混凝土;承臺(tái);施工關(guān)鍵技術(shù)

一、工程概況

太原市十號(hào)線跨汾河橋梁為主跨L=204m下承式鋼桁架拱橋。主橋基礎(chǔ)承臺(tái)（ZP16、ZP17承臺(tái)）為上下游獨(dú)立矩形承臺(tái)，外輪廓尺寸為23.6×18.6m，高5.0m。承臺(tái)位于汾河河道內(nèi)，地表土層松軟，不宜大面積放坡開(kāi)挖，按照既定方案采用鋼板樁圍堰進(jìn)行支護(hù)施工。鋼板樁圍堰結(jié)采用12m長(zhǎng)拉森IV鋼板樁，鋼板樁圍堰平面尺寸為26.4m×21.6m。承臺(tái)底面設(shè)置0.5m厚封底砼。承臺(tái)一次澆筑成型，混凝土方量為2194.8m3，屬大體積混凝土，施工時(shí)采取有效監(jiān)控措施，降低水化熱和內(nèi)外溫差等。

二、大體積混凝土承臺(tái)施工關(guān)鍵技術(shù)

（一）圍堰鋼板樁施工

1、鋼板樁檢驗(yàn)：鋼板樁分材質(zhì)和外觀檢驗(yàn)，以矯正鋼板樁，減少打樁的困難。外觀檢驗(yàn)：包括表面缺陷、長(zhǎng)度、寬度、高度、平直度和鎖口形狀等項(xiàng)內(nèi)容。材質(zhì)檢驗(yàn)：對(duì)鋼板樁的機(jī)械性能進(jìn)行全面試驗(yàn)。構(gòu)件的拉伸、彎曲、鎖口強(qiáng)度試驗(yàn)和延伸率試驗(yàn)等項(xiàng)內(nèi)容。

2、鋼板樁吊裝與堆放：裝卸鋼板樁宜采用兩點(diǎn)起吊。吊運(yùn)時(shí)，每次起吊的鋼板樁根數(shù)不宜過(guò)多，應(yīng)注意保護(hù)鎖口免受損傷。鋼板樁堆放堆碼高度不得超過(guò)1m，并便于運(yùn)往打樁施工現(xiàn)場(chǎng)。

3、鋼板樁插打：插打鋼板樁做到“插樁正直，分散偏差，有偏即糾，調(diào)整合攏”。鋼板樁施工前，先對(duì)鋼板樁平面位置放樣，在四個(gè)角點(diǎn)位置采用鋼板樁定位，然后設(shè)置導(dǎo)向環(huán)，導(dǎo)向環(huán)由H588型鋼組成。鋼板樁插打前在鎖口處涂抹瀝青膠，以減少插打時(shí)的阻力，并增加防滲功能。鋼板樁利用振動(dòng)錘進(jìn)行插打。

4、鋼板樁拔除：采用振動(dòng)錘拔樁，對(duì)封閉式鋼板樁圍堰，拔樁起點(diǎn)應(yīng)離開(kāi)角樁5根以上。拔樁的順序與打樁時(shí)相反。

（二）基坑開(kāi)挖

鋼板樁圍堰內(nèi)基坑開(kāi)挖主要采用長(zhǎng)臂挖機(jī)施工，基坑首次開(kāi)挖到設(shè)計(jì)內(nèi)支撐下方即可，但基坑深度不能超過(guò)3m，開(kāi)始安裝圍堰內(nèi)支撐。開(kāi)挖上面回填層以干挖方式為主，進(jìn)入地下水位以下土層時(shí)，基坑四周分設(shè)匯水井，各匯水井位置1臺(tái)抽水泵，抽排地下滲水，保證開(kāi)挖時(shí)基坑內(nèi)無(wú)積水。鋼板樁圍堰內(nèi)清基工作采用長(zhǎng)臂挖機(jī)進(jìn)行，圍堰內(nèi)應(yīng)大致平整、基底標(biāo)高須符合施工設(shè)計(jì)要求后才可以進(jìn)行封底混凝土施工。

（三）基坑監(jiān)測(cè)

基坑開(kāi)挖完成后應(yīng)對(duì)鋼板樁的平面位置、鋼板樁的變形、內(nèi)支撐和基底隆土進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

1、樁身監(jiān)測(cè)：觀測(cè)點(diǎn)的布設(shè)：在圍堰每邊布置1～2個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，則每個(gè)圍堰布置4～6個(gè)點(diǎn)。觀測(cè)方法：利用鉛垂吊線法觀測(cè)，觀測(cè)鋼板樁到垂線的距離，檢查鋼板樁是否有變形。

2、平面位置監(jiān)測(cè)：觀測(cè)點(diǎn)的布設(shè)：在圍堰每邊布置1個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，每個(gè)圍堰布置4個(gè)點(diǎn)，同時(shí)如有土體或混凝土面層開(kāi)裂還應(yīng)觀測(cè)裂紋發(fā)展。觀測(cè)方法：在鋼板樁上采用紅油漆定點(diǎn)，用全站儀或GPS進(jìn)行觀測(cè)。內(nèi)支撐觀測(cè)：在每根內(nèi)支撐軸線上拉線，采用尺量是否有變形。

（四）鑿樁頭

樁頭在樁檢完成后進(jìn)行鑿除。先采用機(jī)械鑿巖至設(shè)計(jì)樁頭30cm以上的位置，再采用人工環(huán)切法鑿樁頭。人工鑿樁頭時(shí)，為了防止鑿除過(guò)程中樁頭劈裂影響樁頭質(zhì)量，先在設(shè)計(jì)樁頂上約100mm處鑿一圈深5cm的槽，然后用鋼釬對(duì)樁頭進(jìn)行分塊，再用風(fēng)鎬逐步鑿除，以確保樁頭混凝土的質(zhì)量。樁頭處理完畢，對(duì)承臺(tái)范圍內(nèi)樁基進(jìn)行竣工測(cè)量。

（五）混凝土墊層澆筑

底面基本整平厚，澆筑0.5m厚水下砼封底，作為墊層。墊層混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后，由測(cè)量放出承臺(tái)邊線，劃出承臺(tái)鋼筋布置間距線，以便于鋼筋綁扎的控制和檢查。

（六）鋼筋加工及安裝

鋼筋原材進(jìn)場(chǎng)后，報(bào)檢檢驗(yàn)材料的等級(jí)、規(guī)格及產(chǎn)品的外觀，檢驗(yàn)無(wú)誤后再檢查其質(zhì)量檢驗(yàn)報(bào)告單和出廠質(zhì)量合格證書(shū)。初步檢查合格后再對(duì)鋼筋進(jìn)行抽樣檢查。鋼筋加工前，應(yīng)清理干凈鋼筋表面的油污、浮銹等。鋼筋在車(chē)間按下料單進(jìn)行下料和彎制成型后，再按出庫(kù)單運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安裝。鋼筋運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)存放，應(yīng)編號(hào)，并用馬凳進(jìn)行規(guī)范存放。

（七）模板安裝

模板采用18mm厚優(yōu)質(zhì)竹膠模板，沿豎向設(shè)置方木次楞，方木截面為10cm×10cm（慣性矩I=833.3cm4），材質(zhì)選用杉木，抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為11N/mm2，彈性模量E=9000N/mm2。模板選用優(yōu)質(zhì)色拉油做脫模劑。側(cè)模板的固定采用φ20拉桿對(duì)拉，方木豎向布置，2[10型鋼分配梁橫向布置，根據(jù)驗(yàn)算結(jié)果，拉桿孔按60×60cm設(shè)置。鋼板樁圍堰以下部分，利用腳手架頂托頂緊鋼板樁。模板安裝完成后需對(duì)拉桿進(jìn)行檢查，確認(rèn)螺栓已擰緊固定?；炷翝仓?，需對(duì)模板內(nèi)各角落殘?jiān)M(jìn)行清理，并封堵好預(yù)留泄水孔。

（八）冷卻水管及預(yù)埋件安裝

1、冷卻水管安裝

①根據(jù)承臺(tái)大體積混凝土要求及溫控計(jì)算確定，承臺(tái)埋設(shè)冷卻水管，冷卻水管按照設(shè)計(jì)溫控要求及分層厚度布置，布置4層。冷卻水管采用φ32×2mm鋼管，管間連接采用直角鋼管接頭連接，并用密封膠密封，保證每一個(gè)接頭完好不漏漿。②根據(jù)要求，每層冷卻管分段布置，每段設(shè)1個(gè)進(jìn)水口，1個(gè)出水口，進(jìn)水口安裝進(jìn)水閥門(mén)，接水塔水管，出水口用軟質(zhì)膠管接至模板外。冷卻水管利用既有承臺(tái)鋼筋網(wǎng)片進(jìn)行焊接固定，焊接安裝的位置要求準(zhǔn)確、固定牢靠，以確?；炷翝仓^(guò)程中不發(fā)生位移。③冷卻水管每層安裝高度可根據(jù)承臺(tái)內(nèi)鋼筋布置作適當(dāng)調(diào)整。④冷卻水管安裝需采取措施固定，以防止混凝土澆筑過(guò)程中堵管、漏水及振壞。⑤冷卻管每層進(jìn)出水口相互沖突時(shí)可適當(dāng)進(jìn)行調(diào)整。⑥冷卻水管安裝完成后，進(jìn)行注水試驗(yàn)，保證冷卻水管不漏水，混凝土施工時(shí)混凝土砂漿不漏進(jìn)冷卻水管內(nèi)而造成水管堵塞。冷卻水管的進(jìn)出水口按要求布置后，統(tǒng)一對(duì)應(yīng)進(jìn)行標(biāo)號(hào)，做好標(biāo)識(shí)。⑦混凝土澆筑時(shí)要注意高度觀察，到每層冷卻水管覆蓋的高度后開(kāi)始通水。⑧承臺(tái)混凝土內(nèi)部溫度測(cè)量采用埋設(shè)測(cè)溫管測(cè)溫的方法，鋼筋安裝完畢，根據(jù)溫控方案的要求將測(cè)溫管埋設(shè)至承臺(tái)底部，頂面露出承臺(tái)面10cm?；炷潦┕r(shí)采用棉紗將管口塞住，防止水泥漿進(jìn)入測(cè)溫管將測(cè)溫管堵塞。

2、預(yù)埋件安裝

承臺(tái)鋼筋綁扎完成后進(jìn)行鋼管支架預(yù)埋件安裝，鋼管支架預(yù)埋件提前在加工完成，安裝前由測(cè)量人員對(duì)鋼管支架預(yù)埋件位置進(jìn)行確定，預(yù)埋件安裝完成后應(yīng)保持水平，并低于混凝土澆筑面2cm。

（九）混凝土澆筑

承臺(tái)混凝土澆筑采用3臺(tái)天泵進(jìn)行布料，混凝土下料時(shí)采用減速水帶，防止混凝土下落時(shí)出現(xiàn)離析。混凝土拌合時(shí)，需嚴(yán)格按照已確定好的施工配合比配料，砂、石、水泥、水及外加劑等原材料需經(jīng)過(guò)質(zhì)量檢驗(yàn)合格，方可使用。同時(shí)需確?；炷翑嚢钑r(shí)間?；炷翝仓?yīng)分層一次性澆筑成型，每層澆筑厚度控制在30cm左右，每層間隔澆筑時(shí)間不得超過(guò)混凝土初凝時(shí)間?；炷翝仓r(shí)，為降低已澆筑混凝土內(nèi)溫度，需控制混凝土入模溫度在25℃以?xún)?nèi)，具體措施如下：利用冷水沖洗碎石，降低碎石溫度;天泵的泵管采用濕土工布包裹進(jìn)行防曬，防止混凝土升溫;在拌合用水中加入適量的冰塊，降低水溫。

混凝土振搗采用插入式振搗棒，混凝土振搗時(shí)，要做到垂直插入、快插慢拔，振搗范圍不大于振動(dòng)棒作用半徑的1.5倍，即0.5m左右。振搗時(shí)要交錯(cuò)進(jìn)行、循序漸進(jìn)，避免漏振或過(guò)振，每次振搗間隔時(shí)間控制在25s左右，以振搗的混凝土以不繼續(xù)下沉、不冒氣泡、表面泛光為宜?；炷琳駬v時(shí)，離模板10cm間距為宜，嚴(yán)禁在拉桿上振搗。振搗每層間插入深度控制在10cm，必須確保下層混凝土在初凝前，再進(jìn)行一次振搗，保證混凝土密實(shí)。

混凝土澆筑完成后，接著進(jìn)行收漿抹面施工，在混凝土初凝后，用一層土工布和一層塑料薄膜進(jìn)行覆蓋，保證承臺(tái)混凝土表面溫度不至于變化過(guò)大，以減少承臺(tái)混凝土內(nèi)外溫差。澆筑混凝土需按規(guī)范做強(qiáng)度和彈性模量試塊，檢查強(qiáng)度?；炷翝仓r(shí)，填好混凝土的澆筑施工記錄，主要記錄混凝土原材料、澆筑配合比、坍落度、混凝土澆筑的方式方法、混凝土振搗人員換班記錄等等。

（十）承臺(tái)混凝土的養(yǎng)護(hù)和測(cè)溫

承臺(tái)混凝土澆筑完成后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，以防止混凝土出現(xiàn)裂紋。承臺(tái)養(yǎng)護(hù)既要降溫又要防止外表溫度下降過(guò)快使承臺(tái)混凝土內(nèi)外溫差過(guò)大。承臺(tái)混凝土養(yǎng)護(hù)的時(shí)間一般控制在7～14天。

大體積混凝土承臺(tái)結(jié)構(gòu)尺寸較大，在混凝土澆筑完成以后，承臺(tái)內(nèi)部混凝土的水化熱集聚而不易擴(kuò)散，承臺(tái)內(nèi)外溫差過(guò)大，而此時(shí)混凝土彈性模量很小，徐變較大，混凝土結(jié)構(gòu)很容易引起相當(dāng)大的拉應(yīng)力，從而產(chǎn)生裂紋。按照相關(guān)規(guī)定，大體積混凝土內(nèi)外溫差及外表面與空氣溫差之間的差值應(yīng)小于25°。為了確保大體積混凝土承臺(tái)施工質(zhì)量，具體措施如下：

（1）從原材料進(jìn)行控制：采用水化熱低的通用硅酸鹽水泥，3d水化熱不宜大于250kJ/kg，7d水化熱不宜大于280kJ/kg，減少混凝土凝結(jié)中的水化熱;應(yīng)選擇熱膨脹系數(shù)小，極限抗拉伸強(qiáng)度高的骨料，降低混凝土水泥用量，減少水化熱。具體措施為：選用低水化熱、低堿的水泥，并控制水泥細(xì)度和C3S含量;采用級(jí)配良好的碎石，減小石粉、片狀、針狀的含量;采用優(yōu)質(zhì)中砂;加入粉煤灰代替一部分的水泥用量，從而減少加入的水泥量，減少了水化熱;加入一定量的外加劑，即減水劑，可以延緩混凝土凝結(jié)時(shí)間，從而延緩混凝土內(nèi)水化熱。

（2）控制混凝土入模溫度：覆蓋混凝土砂石等原材，以防止暴曬，再利用加冰的冷卻水進(jìn)行混凝土的拌和，從而降低了混凝土的溫度。

（3）設(shè)置冷卻水管：按照設(shè)計(jì)要求布設(shè)冷卻水管，冷卻水管通水后，可有效的帶出承臺(tái)混凝土內(nèi)部的水化熱，達(dá)到降溫的效果。冷卻水管進(jìn)出水流量的大小應(yīng)根據(jù)監(jiān)控溫控計(jì)算確定。冷卻水管進(jìn)出水溫度需按要求進(jìn)行量測(cè)，并做好施工記錄。

（4）控制混凝土澆筑層的厚度：混凝土澆筑每層控制在0.4m以?xún)?nèi)，混凝土澆筑應(yīng)斜向分層、水平推進(jìn)，充分發(fā)揮混凝土層薄面散熱的作用。

（5）及時(shí)關(guān)注天氣變化：天氣發(fā)生突變，如降溫等，應(yīng)采取有效的保溫措施。

（6）做好養(yǎng)護(hù)工作：混凝土表面應(yīng)用土工布等材料覆，進(jìn)行至少7天的保濕養(yǎng)護(hù)。

（7）做好溫控記錄：在承臺(tái)混凝土中埋設(shè)測(cè)溫管，每1小時(shí)量測(cè)一次承臺(tái)混凝土內(nèi)部溫度，以便掌握內(nèi)外溫差數(shù)據(jù)，并做好記錄。將記錄好的數(shù)據(jù)及時(shí)反饋給溫控單位，以便其及時(shí)確定調(diào)整進(jìn)出水量和養(yǎng)護(hù)時(shí)間。

三、結(jié)束語(yǔ)

從圍堰鋼板樁施工、基坑開(kāi)挖及監(jiān)測(cè)、樁頭處理及墊層施工、鋼筋模板安裝施工、大體積混凝土澆筑及養(yǎng)護(hù)施工，系統(tǒng)的論述了不良地質(zhì)條件下大體積混凝土承臺(tái)施工的關(guān)鍵技術(shù)，既是對(duì)太原市十號(hào)線橋不良地質(zhì)條件下大體積混凝土承臺(tái)施工的總結(jié)，也是為以后工程技術(shù)員進(jìn)行類(lèi)似工程施工奠定基礎(chǔ)。

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