水中承臺(tái)大體積混凝土施工技術(shù)

水中承臺(tái)大體積混凝土施工技術(shù)

1主橋結(jié)構(gòu)及承臺(tái)設(shè)計(jì)該項(xiàng)目位于蒙古國(guó)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(jì)全長(zhǎng)900m,橋面寬12m,兩端引橋均為8×30m簡(jiǎn)支預(yù)應(yīng)力T梁,中間主橋?yàn)?10+200+110m連續(xù)剛構(gòu),主跨凈跨高32m。以橋梁中心線為對(duì)稱點(diǎn),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(wú)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(shí)漲潮流向從左向右,夕時(shí)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(shí)海浪較小,但受到大風(fēng)和遠(yuǎn)海氣候變化時(shí),會(huì)發(fā)生較大風(fēng)浪,最大浪高約1.40m,平均浪高為0.6m。承臺(tái)設(shè)計(jì)為水中承臺(tái),主墩承臺(tái)設(shè)計(jì)呈六邊形,橫橋向?qū)?6m,順橋向長(zhǎng)12m,高5m,其中有3m在常水位以下,水上為2m,海水深17m。每個(gè)主墩承臺(tái)下設(shè)10根混凝土灌注樁,樁徑ue7882.0m?；炷翗?biāo)號(hào)C35,每個(gè)承臺(tái)混凝土數(shù)量800m３。2無(wú)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(tái)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(wú)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(guò)程跨海大橋水中承臺(tái)大體積混凝土施工工藝流程見(jiàn)圖1。4施工方法4.1制造與預(yù)算的鋼吊箱主墩承臺(tái)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(duì)套箱位置放樣,焊好限位,側(cè)模板安裝選擇風(fēng)浪較小時(shí)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(duì)各接縫處及全部吊點(diǎn)進(jìn)行檢查。整體下放利用護(hù)筒14個(gè)吊點(diǎn),另外吊點(diǎn)暫不受力。按圖紙要求布置千斤頂(每個(gè)吊點(diǎn)2個(gè)千斤頂)共28個(gè),統(tǒng)一調(diào)節(jié)好精軋螺紋鋼長(zhǎng)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(diǎn)同時(shí)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(shí)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(shí)采用14個(gè)吊點(diǎn),每次行程5cm,下放由專人指揮,同時(shí)技術(shù)員注意復(fù)核各吊點(diǎn)累計(jì)下放行程。注意千斤頂?shù)墓ぷ餍阅?吊點(diǎn)下放要同步。套箱整體下放到位后,測(cè)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(shí)未受力的10個(gè)吊點(diǎn)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(tái)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(shí)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(tái)。為了保證承臺(tái)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(kāi)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(diǎn)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(tái)混凝土根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行配合比試驗(yàn),確定最佳配合比?；炷镣ㄟ^(guò)東西南北4個(gè)溜槽分層澆筑。為了防止混凝土在澆注過(guò)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(guò)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(tái)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(shí)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(tái)混凝土采用如下溫控措施:(1)承臺(tái)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(tái)共布置4層;2)冷卻管開(kāi)始通水后,進(jìn)出口溫差超過(guò)10℃時(shí)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(tái)標(biāo)高);3)冷卻管安裝時(shí),要將鋼筋骨架固定牢,并做通水試驗(yàn)。(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(guò)混凝土配合比的試驗(yàn)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(jí)配的骨料等,根據(jù)承臺(tái)混凝土配合比,由經(jīng)驗(yàn)公式水化熱溫升最高為28.0℃。(4)澆注過(guò)程控制?；炷翝仓^(guò)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(shí)只要避開(kāi)中午或太陽(yáng)直射較大的時(shí)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。混凝土澆筑完畢后采取內(nèi)排外得的方法,內(nèi)排即在混凝土澆筑完畢后開(kāi)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(jì)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(rùn)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(shí)了解混凝土的內(nèi)外溫差,在混凝土內(nèi)部安裝測(cè)溫計(jì)。掌握內(nèi)部各測(cè)溫點(diǎn)的變化,以便及時(shí)調(diào)整冷卻管冷卻水的流量,控制溫差在25℃。(6)注意事項(xiàng)。1)加強(qiáng)混凝土的測(cè)溫工作,混凝土澆筑完畢12h后開(kāi)始測(cè)溫,前3d每2h測(cè)溫一次,3~7d內(nèi)每4h測(cè)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(rùn);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(shí)進(jìn)行。(2)鋼套箱定位時(shí),測(cè)量要反復(fù)校核,確定平面位置、垂直度、標(biāo)高滿足設(shè)計(jì)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(jì)要求焊接好,對(duì)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(kāi)盤混凝土坍落度應(yīng)按要求檢測(cè),發(fā)現(xiàn)不合格混凝土及時(shí)清理掉。(3)承臺(tái)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(shí)。6跨海大橋水中承臺(tái)混凝土施工柬埔寨科普奧斯大橋是中國(guó)水電在海外承建的首個(gè)跨海大橋項(xiàng)目,也是中國(guó)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(tái)施工為大橋