周 雨

（廣東華路交通科技有限公司,廣東 廣州 510420）

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，城市間交通量迅速增加，為緩解交通擁堵，各跨江跨海特大橋梁逐漸加快建設(shè)。要踐行綠色及可持續(xù)發(fā)展理念，推動(dòng)工廠化生產(chǎn)、裝配化施工，提升工程質(zhì)量，縮短施工工期。淺海區(qū)跨海大橋因其線路長(zhǎng)、體量大、運(yùn)輸困難等因素，導(dǎo)致其裝配化施工難度較大，該工程將根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)，提出建造方式創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)規(guī)模化施工。

1 工程概況

深中通道是繼港珠澳大橋之后，我國(guó)的又一世界級(jí)跨海通道集群工程，深中通道地處珠江中游核心區(qū)域，位于虎門大橋與港珠澳大橋之間，連接深圳與中山市、江門市等地，全長(zhǎng)約24 km，由橋、島、隧、水下互通組成[1]。深中通道淺灘區(qū)非通航孔橋89×60 m橋梁下部構(gòu)造，全長(zhǎng)5 344 m，墩身為整體式墩，墩形為大懸臂板式墩，橋墩均位于水中，基礎(chǔ)采用整體式承臺(tái)、群樁基礎(chǔ)。墩身高11.4～33.9 m，平面尺寸為[4 m（順橋向）×12.062 m（橫橋向）]～[3.33 m（順橋向）×8 m（橫橋向）]，四周倒角從0.503 m變換到0.333 m，如圖1所示。施工海域常水位+0.52 m，海床標(biāo)高-1.5～+0.4 m，潮汐類型屬于不規(guī)則半日潮，平均潮差在0.85～1.70 m。

圖1 矩形墩身立面圖

2 施工方案及難點(diǎn)

深中通道淺灘區(qū)施工線路長(zhǎng)、工程量大、進(jìn)度緊，在保證質(zhì)量安全情況下，提高工效是關(guān)鍵的。在大型運(yùn)輸船和浮吊無(wú)法就位施工情況下，復(fù)雜的鋼筋工程采用預(yù)制吊裝施工，在鋼筋加工場(chǎng)胎架工廠化生產(chǎn)，制造成型后用專用運(yùn)輸車通過(guò)棧橋運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，由履帶吊整體吊裝，采用錐套進(jìn)行連接。墩身模板采用專業(yè)廠家定制大型鋼模板，可快速安裝?；炷劣苫炷僚渌椭行纳a(chǎn)低水化熱、低溫海工混凝土，現(xiàn)場(chǎng)采用自研發(fā)節(jié)水冷卻系統(tǒng)，確保墩身大體積混凝土施工質(zhì)量。主要施工難點(diǎn)如下：

①淺海區(qū)無(wú)法使用大型水上運(yùn)輸?shù)跹b設(shè)備，施工材料、鋼筋部品、混凝土運(yùn)輸全部通過(guò)棧橋，交通管制難度大；②墩身鋼筋部品高且重，普通平板車無(wú)法滿足運(yùn)輸要求，需定制軸寬重心低的專用運(yùn)輸車，③鋼筋部品制造精度高，運(yùn)輸、吊裝過(guò)程中允許變形?。虎芎Ｉ鲜┕ぞ€路長(zhǎng)，大量冷卻淡水供應(yīng)困難；⑤施工所在地外部環(huán)境風(fēng)大、溫度高，高空作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)較高[2-3]。

3 施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1 鋼筋部品裝配化施工

3.1.1 鋼筋部品加工

該工程墩身截面較復(fù)雜，墩身為六邊菱形，下底口到上頂口逐漸變小，每間隔28 cm，箍筋截面尺寸就變化1 cm。利用BIM模型技術(shù)結(jié)合數(shù)控加工設(shè)備實(shí)現(xiàn)鋼筋數(shù)值化下料，精度可控制在2 mm以內(nèi)。鋼筋部品安裝采用胎架加工，胎架為墩身主筋精確定位的具有一定剛度、強(qiáng)度的鋼質(zhì)架立結(jié)構(gòu)[4]。根據(jù)墩身上大下小特點(diǎn)，將墩身按6 m一節(jié)分為不同類加工胎架，墩身部品鋼筋綁扎采用立式綁扎，胎架最高7 m。作業(yè)平臺(tái)通過(guò)錨栓固定于地面上，底部定位架焊接于作業(yè)平臺(tái)底部，頂部定位架栓接于作業(yè)平臺(tái)頂部；防護(hù)欄桿為40×3方鋼管制作，兩個(gè)作業(yè)平臺(tái)之間設(shè)置活動(dòng)搭板，用于傾斜面鋼筋綁扎，如圖2所示。

圖2 墩身鋼筋部品工廠化制造

3.1.2 鋼筋部品運(yùn)輸

墩身鋼筋在鋼筋加工場(chǎng)綁扎完成后，拆除胎架，用裝車吊架吊出鋼筋籠并裝車。鋼筋部品采用專用運(yùn)輸車運(yùn)輸，可實(shí)現(xiàn)12×4.5×6 m的鋼筋骨架運(yùn)輸，最大載重能力30 t（鋼筋部品最大單件重量26 t），如圖3所示。鋼筋部品整體運(yùn)輸采用專用運(yùn)輸車，運(yùn)輸?shù)鬃?0+280×8 mm鋼板組拼方鋼與內(nèi)徑Ф50套筒焊接而成，固定于運(yùn)輸車頂部，在運(yùn)輸車兩側(cè)設(shè)置吊耳，拉設(shè)纜風(fēng)，保證墩身鋼筋節(jié)段運(yùn)輸過(guò)程的穩(wěn)定，不發(fā)生大變形。

圖3 墩身鋼筋部品專運(yùn)輸船

3.1.3 鋼筋部品安裝

墩身鋼筋籠運(yùn)送至現(xiàn)場(chǎng)后，用135 t履帶吊通過(guò)安裝吊架起吊安裝，吊具采用型鋼焊接而成，上部設(shè)置4個(gè)吊耳，使用12 t卸扣和Ф36鋼絲繩吊裝；下部設(shè)置45 cm間距吊耳，每個(gè)吊耳配置1.5 t導(dǎo)鏈起吊部品鋼筋，確保鋼筋起吊過(guò)程不產(chǎn)生變形。

鋼筋部品對(duì)接是該工程關(guān)鍵步驟，因鋼筋部品制造精度和整體剛度較小，運(yùn)行和吊裝過(guò)程存在變形等等因素都會(huì)影響安裝[4]。在安裝前，先在下面節(jié)鋼筋四個(gè)角點(diǎn)處放置4個(gè)喇叭口狀的固定工具進(jìn)行定位引導(dǎo)下放，然后將部品鋼筋角點(diǎn)處鋼筋進(jìn)行對(duì)接，對(duì)接完成后采用纜風(fēng)繩進(jìn)行固定，固定后使用錐套對(duì)鋼筋進(jìn)行鎖緊連接，如圖4、5所示。錐套接頭是采用外表面為錐面、帶有三角內(nèi)齒的多片鎖片將被連接的兩根鋼筋包裹住，用液壓鉗沿鋼筋軸線向內(nèi)擠壓套在鎖片外側(cè)的兩個(gè)錐套，使鎖片三角內(nèi)齒與鋼筋嚙合而實(shí)現(xiàn)鋼筋連接的接頭[5]。該套連接設(shè)備也是深中通道研發(fā)專利，其容錯(cuò)性高，鋼筋對(duì)接時(shí)鋼筋間隙容許2 cm，鋼筋軸線偏差容許一倍鋼筋直徑，為部品對(duì)接提供很大方便。

圖4 墩身鋼筋部品安裝

圖5 錐套鎖緊連接

3.2 混凝土模塊化施工

3.2.1 模板整體安裝

模板的分節(jié)充分考慮每節(jié)墩身施工高度，分塊考慮建筑美觀盡可能大塊，兼顧快速方便。模板分節(jié)以3 m模板高度為標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，并配置調(diào)節(jié)模板；墩身模板使用前先預(yù)拼裝，拼裝完成通過(guò)檢驗(yàn)后運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)使用。鋼筋及預(yù)埋件布設(shè)完成后，將預(yù)拼好的模板整體吊裝進(jìn)入，就位后落在下層未拆模板頂口，再通過(guò)沖釘輔助，擰緊角拉桿和對(duì)拉桿，模板就完成。檢查保護(hù)層厚度，由測(cè)量隊(duì)測(cè)量模板頂?shù)酌娼屈c(diǎn)位置，對(duì)模板進(jìn)行調(diào)整，在保證保護(hù)層厚度的前提下確保模板安裝位置在設(shè)計(jì)偏差范圍內(nèi)。最后擰緊螺栓，對(duì)模板進(jìn)行加固，準(zhǔn)備進(jìn)行混凝土澆筑。

考慮到墩身較高和爬梯安裝方便，采用定型爬梯，爬梯與墩身自墩身調(diào)節(jié)段拉桿孔位置開(kāi)始每隔6 m加一道連接撐桿進(jìn)行固定，拼裝高度視墩身高度確定。安裝撐桿時(shí)，為避免預(yù)埋件破壞墩身外觀，利用拉桿孔通過(guò)螺栓將雙拼槽鋼用精軋螺紋鋼固定，將施工爬梯通過(guò)撐桿與槽鋼連接，形成一個(gè)整體。

3.2.2 混凝土模塊化施工

非通航孔橋墩身為大體積混凝土結(jié)構(gòu)，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)最大澆筑方量約為283.5 m3，一次澆筑成型，混凝土輸送中心混凝土生產(chǎn)量為130 m3/h，泵車澆筑速率為30 m3/h，澆筑時(shí)間約10 h。拌和站距離最遠(yuǎn)54#墩身將近6 km，距離最近143#墩身將近1 km，混凝土運(yùn)輸澆筑為棧橋交通管制帶來(lái)較大難題，同時(shí)海上施工將為大體積混凝土溫控帶來(lái)較大困難。

（1）混凝土運(yùn)輸制度化。棧橋是海上施工關(guān)鍵線路，任何堵塞將會(huì)對(duì)施工造成影響，特別是對(duì)混凝土連續(xù)施工造成很大質(zhì)量隱患，所以棧橋?qū)挾葘Q定后續(xù)交通管制難度。深中通道淺灘區(qū)主棧橋結(jié)合成本、交通管制、材料堆放考慮，選擇最優(yōu)棧橋?qū)挾? m，后續(xù)通過(guò)等級(jí)交通管制制度，大體積混凝土澆筑為最高級(jí)通行等級(jí)，確?；炷潦┕みB續(xù)性。

（2）混凝土冷卻設(shè)備模塊化。因大體積混凝土前期釋放熱量大，需要大量冷卻淡水，但海上淡水供應(yīng)困難，無(wú)法滿足要求。該項(xiàng)目采用現(xiàn)場(chǎng)大型廢除鋼護(hù)筒研發(fā)節(jié)水冷卻系統(tǒng)，即采用兩直徑3.3 m鋼護(hù)筒制造進(jìn)水箱和出水箱，各水箱中架設(shè)自循環(huán)系統(tǒng)，使水箱水溫上下均勻一致，兩水箱之間通過(guò)水管連接，進(jìn)水箱為加冰制冷箱，高效冷卻回流熱水，出水箱為冷水儲(chǔ)存箱。安裝分水器，將各層各套水管集中分出，分水器設(shè)置相應(yīng)數(shù)量的獨(dú)立水閥以控制各套水管冷卻水流量，并設(shè)置一定數(shù)量的減壓閥以控制通水速率，如圖6所示。

圖6 冷卻水罐和分水器

（3）大體積混凝土保溫體系化。因海上風(fēng)較大，墩身混凝土外側(cè)熱量通過(guò)鋼模板很容易散失掉，根據(jù)“內(nèi)降外?！睖乜卦瓌t，該項(xiàng)目在設(shè)計(jì)模板時(shí)就將豎肋設(shè)置為工字形，方便后續(xù)插入保溫板，此層保溫措施在外部環(huán)境溫度10～20 ℃時(shí)使用，當(dāng)外部溫度降至10 ℃以下時(shí)，采取增加外包裹棉被以及頂部采用篷布包裹措施，如圖7所示。廣東氣溫在10 ℃以下的天數(shù)很少，大部分時(shí)間鋼模板嵌保溫板措施可以滿足保溫要求。

圖7 墩身保溫系統(tǒng)

3.3 成品養(yǎng)護(hù)

海上養(yǎng)生淡水供應(yīng)困難，無(wú)法實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間大規(guī)模噴水養(yǎng)生，以及考慮翻模施工需保留底下模板作支撐要求，結(jié)合有限元模型分析，墩身前5天混凝土膨脹，內(nèi)表溫差產(chǎn)生拉應(yīng)力容易造成混凝土表面開(kāi)裂，5天后為混凝土收縮，應(yīng)力將由表面向內(nèi)部發(fā)展。根據(jù)以上特征該工程采用5 d帶模養(yǎng)生+2 d噴水濕潤(rùn)養(yǎng)生，墩身澆筑完成后需帶模養(yǎng)護(hù)5 d方可進(jìn)行拆模，同時(shí)拆模必須滿足外部環(huán)境與混凝土表面溫差小于15 ℃要求。冬季一般選擇一天中較高溫度的時(shí)段拆模，拆模后迅速灑水養(yǎng)生。經(jīng)拆模觀測(cè)混凝土表面色澤均勻，未發(fā)現(xiàn)有害裂紋，混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)語(yǔ)

深中通道淺灘區(qū)非通航孔橋墩身采用鋼筋部品+定型模板快速安裝澆筑工藝，較傳統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)綁扎現(xiàn)澆工藝整體工效提高35%，并且大大縮短海上高空作業(yè)時(shí)間。同時(shí)通過(guò)節(jié)水冷卻系統(tǒng)和5+2帶模灑水養(yǎng)護(hù)工藝解決了海上大體積混凝土溫控和養(yǎng)生問(wèn)題，在保證施工質(zhì)量和安全前提下，實(shí)現(xiàn)淺海區(qū)大型墩柱規(guī)模化施工。