某大桥锚碇施工控制

PAGE某大桥锚碇施工控制某大桥为主跨388m的预应力混凝土加劲梁悬索桥，居目前贵州同类桥型之首。两岸锚碇均采用重力式结构，外轮廓长36.68m，宽25m，高19.5m，其施工重点包括三个方面，本文就这三方面的施工情况作详细介绍。1、大方量基坑开挖；2、大体积锚体混凝土浇筑；3、锚固系统安装定位。锚锭施工程序详见下图。锚碇施工工艺框图基坑开挖测量放样基坑开挖测量放样基底检查验收基底检查验收工作缝处理钢筋制作分层绑扎钢筋工作缝处理钢筋制作分层绑扎钢筋定位架制作安装预应力管道定位架分层安装冷却管试通水定位架制作安装预应力管道定位架分层安装冷却管试通水安装锚垫板、预应力管道安装锚垫板、预应力管道通水冷却分层浇筑锚体砼通水冷却分层浇筑锚体砼配合比试验养护锚体砼浇筑完毕配合比试验养护锚体砼浇筑完毕砼取样、试压预应力钢束制作穿预应力钢束砼取样、试压预应力钢束制作穿预应力钢束张拉设备标定安装锚杆、张拉预应力钢束张拉设备标定安装锚杆、张拉预应力钢束配合比试验检查验收，进入下道工序砂浆取样、试压封锚端砼压浆配合比试验检查验收，进入下道工序砂浆取样、试压封锚端砼压浆1、基坑开挖两岸锚碇均为石质基坑，除路基设计标高以上石方开挖量外，关岭、兴仁两岸基坑石方开挖量分别为9660m3和21350m3，开挖工作量大。采用爆破松动、机械挖运出坑的方法施工。施工过程严格控制爆破规模，以保持基坑周围岩体的完整性。边坡以光面爆破成形，基坑前端及两侧边坡开挖坡度及尺寸基本与锚体设计尺寸一致，减少了采用满灌浇筑锚碇时混凝土的用量，使锚体与石质基坑具有良好的整体连结性。为了配合锚碇基坑开挖，在开工以后，锚碇上方的路基石方也及时进行开挖，争取了施工进度。2、锚体混凝土水化热控制锚体混凝土设计强度除锚索区和预应力工作室为C40外，其余均为C30。关岭岸锚体混凝土浇筑量为10430m3（其中C30混凝土4480m3，C40混凝土5950m3），兴仁岸锚体混凝土浇筑量为9440m3（其中C30混凝土3490m3，C40混凝土5950m3）。施工中，在基底凿无数小坑，在锚室底板部分布置梅花形钻孔，并打入Φ22螺纹钢，使混凝土与岩体更好地联接。其施工控制重点是大体积混凝土施工的水化热控制。由于大体积混凝土浇筑过程中产生大量的水化热，引起混凝土结构体积变形及变形不均，从而产生温度应力及收缩应力，如果控制不好，当上述应力大于混凝土本身的抗拉强度时，就会因此而产生裂缝，影响混凝土质量。因此，水化热的控制是锚体混凝土施工的关键。结合实际，拟采取以下措施进行控制：（1）选用低水化热品种水泥一般情况下，可选用矿渣水泥等具有较低水化热特性的水泥，如其他降温措施可靠有效的情况下，亦可选用普通硅酸盐水泥。根据调查，本地区无质量可靠的矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥等适宜的低水化热水泥，经试验比较，拟采用水城生产的“乌蒙山”牌42.5普通硅酸盐水泥。（2）合理的混凝土配合比设计根据经验，通过使用缓凝减水剂，一方面减少水泥用量，另一方面延缓水化热峰值产生的时间，有利于减小混凝土的最高温升。还可使用粉煤灰作为外掺剂以代替部分水泥，从而减少水泥用量，降低水化热。经过对本地区所有火电厂所产粉煤灰进行取样试验，其控制指标均不能完全满足Ⅱ级灰标准（通常为Ⅱ、Ⅲ级）。因此，本项目锚碇混凝土决定不掺粉煤灰。经过对多个品牌减水剂进行试验比较后，最终选用湛江产的FDN-100缓凝减水剂。该减水剂具有降低水化热，延缓温峰及常用掺量小，早期缓凝等特点，减水率较高，对混凝土增强效果好，适于配制大体积混凝土。本项目锚碇混凝土配合比设计的原则就是在现有条件下，通过多组试验比选，在确保设计强度及浇筑施工质量的前提下尽可能降低水泥用量，有效控制水化热。经试验比较，最终确定FDN-100缓凝减水剂的用量为水泥用量的0.25%。此外，减小水灰比也能减小混凝土收缩产生的变形。经试验比较，本项目C40混凝土的水灰比定为0.43～0.44（前者为非泵送，后者为泵送）。（3）降低混凝土入仓温度虽然锚碇在冬、春季节施工，天气晴朗时，由于砂、石料露天堆放，在长时间日照下，温度较高，故采用淋水降温的方法，降低了混凝土的出料温度。（4）布置散热水管在混凝土体内合理设计布置散热管的分布密度和水流量，使混凝土体内热量通过冷却水迅速散发出体外。根据经验，结合本项目锚碇浇筑分层厚度及混凝土配合比设计的实际情况，拟按每米一层布置散热管，每层管与管的间距亦为1米，相邻两管间设直径为1米的圆弧连接，每层设进、出水口各一个（进出水口各接长10m，便于通水），详见“锚碇冷却管布置图”。水流量的控制利用山上水池的高差压力，另安装小型增压水泵，在必要时使用，总的原则是控制进出口水温差在10℃左右，从混凝土浇筑时开始通水，通水时间为15天。实际施工中，因本项目采取分层块施工，故冷却管的布置与设计略有差别，但总的原则未改变。本项目两岸均安排了专门管理人员对水温进行检测，每隔4小时测一次。锚碇冷却管布置图（5）外部保温水化热表面裂缝的产生是由于混凝土内外温差过大，因此，在采取体内散热措施的同时注意外表保温，一方面用散热管排出的温水浇淋混凝土表面养护并覆盖保温，另一方面采取推迟拆模日期（7天后拆模），避免了风吹使混凝土表面降温过快导致内外温差过大。总的原则是将混凝土的内外温差控制在25℃以内。锚体侧面拆模后经监理工程师检查，确认无缺陷后回填，以利于保温。（6）合理划分施工块段经设计认可，对锚体混凝土采取合理分层分块及分段浇筑，通过工作缝或湿接缝形成整体，控制每次混凝土的浇筑数量，有效控制了水化热的大量集中产生。本项目因使用普通硅酸盐水泥，且未掺粉煤灰，根据混凝土的供应能力，原则上对锚体的分层浇筑厚度控制在1米左右，详见“锚碇混凝土浇筑分层（块）示意图”。根据上述原则，每次混凝土的浇筑量在400至570m3左右。锚碇分层块布置图(7)加入适量的片石由于片石具有很好的吸热性，且本区片石强度高，来源广，故经业主认可在锚锭体非锚索区部分混凝土中加入适量的片石。所选用的片石无裂纹、无夹层、抗压强度不低于40MPa（经试验确定，本区片石强度均在50～110MPa之间），尺寸厚度为15～30cm。片石的数量不超过混凝土结构体积的25%。在施工时，将片石清洗干净，且在混凝土中均匀平铺整齐，片石间距不小于10cm，片石距锚碇边缘不小于50cm，每两层片石之间浇筑一层混凝土联结。3、锚体混凝土浇筑施工（1）混凝土供应大体积混凝土施工中控制混凝土浇筑速度及时间的关键因素是混凝土的供应能力。根据本项目锚碇混凝土的分层（块）施工方案，每层的厚度按1米左右控制，则每次混凝土浇筑量在400～570m3之间。为适应此混凝土浇筑量的需要，除在每岸桥头附近的一座固定混凝土拌和站外，还在锚碇尾端设一座锚碇混凝土浇筑专用拌和站。这样每岸的混凝土拌和设备均为2台750L加1台500L强制式拌和机，从而保证混凝土的供应能力不低于12m3/h，使每次混凝土的浇筑时间控制在36～48h以内。（2）混凝土浇筑锚体混凝土的浇筑由2个拌和站供应，其中桥头拌和站通过泵送入槽，锚碇专用拌和站出料后直接通过溜槽倾卸至坑内脚手架平台，再用手推车运至浇筑面。混凝土的浇筑采用分层渐进的方式进行（如下图），每层浇筑厚度为50cm，每层块的上层覆盖和侧面续浇时间均控制在混凝土的初凝时间内，即不超过6h。浇筑的顺序是从锚碇的左、右两侧（即短边）向中间推进，其中一侧为泵送混凝土，另一侧为非泵送混凝土。浇筑用脚手架在混凝土初凝时间内边浇筑边拆除。锚碇混凝土浇筑顺序示意图（3）注意问题分层浇筑的工作缝应按规范及设计要求进行处理，混凝土浇筑及养护过程应对混凝土各部位温度变化及排出的冷却水进行监测，并根据监测数据及时采取调整冷却水流量、外部覆盖保温等有效措施。每次混凝土浇筑前应对散热管进行试通水，以保证其有效性。预应力锚固钢束端部混凝土应特别注意振捣密实，以确保混凝土强度及锚固效果。由于每次混凝土浇筑时间较长，夜间施工应特别注意监控施工过程，确保施工质量。3、锚固系统安装定位本项目锚碇锚固系统采用预应力钢束前锚式结构，即锚体部分为预应力钢束，主缆索股经散索套散开后在锚块前通过钢锚杆与预应力钢束前锚连接锚固。因此，锚固系统准确定位的关键是预应力钢束前后锚垫板的准确定位及预应力管道钢套管的支承定位。锚垫板的定位主要通过前后锚面钢模板的精确放样定位，再放出锚面上预应力钢束的中心位置，最后精确调整锚杆预埋螺栓，将锚垫板及预埋螺栓与锚面下钢筋网及钢模板点焊固结，确保锚垫板与锚杆的连接面与锚杆中心线的垂直度。由于钢束数量较多（每岸共182束，上下游各91束），锚体结构高，支承较困难，拟采用型钢