水中承台大体积混凝土施工技术

水中承台大体积混凝土施工技术

1主桥结构及承台设计该项目位于蒙古国西南部哈巴纳港。这是一条连接该大陆和欧斯岛之间的海上公路。桥址处年平均气温较高,日温差变化较小,属海洋性气侯。每年11月~次年4月为旱季,5月~10月为雨季,季风主要为南风和北风。该桥设计全长900m,桥面宽12m,两端引桥均为8×30m简支预应力T梁,中间主桥为110+200+110m连续刚构,主跨净跨高32m。以桥梁中心线为对称点,两端各设5.5%的纵坡,竖曲线半径为1800m。大桥所处位置海底无覆盖层,砂岩裸露,最大水深17m,海水流向横桥向,潮汐变化明显,晨时涨潮流向从左向右,夕时退潮从右向左,表面最大流速3.3m/s。最高潮位标高为1.85m,最低潮位标高为0.75m,最大潮差1.10m。平时海浪较小,但受到大风和远海气候变化时,会发生较大风浪,最大浪高约1.40m,平均浪高为0.6m。承台设计为水中承台,主墩承台设计呈六边形,横桥向宽16m,顺桥向长12m,高5m,其中有3m在常水位以下,水上为2m,海水深17m。每个主墩承台下设10根混凝土灌注桩,桩径ue7882.0m。混凝土标号C35,每个承台混凝土数量800m３。2无砂混凝土浇筑在水面以上将钢套箱拼装完成,利用20根精轧螺纹钢与钢套箱底连接,用28台千斤顶同步将钢套箱下放到位。用10根钢管与钢护筒和套箱底板连接,防止钢套箱上浮。浇筑封底混凝土后抽干套箱中的水,使水中施工变为无水施工。体系转换,在钢护筒上焊接牛腿防止在混凝土浇筑期间钢套箱下沉。浇筑混凝土前预埋冷却管,浇筑完毕后利用循环水降低混凝土的水化热。3施工过程跨海大桥水中承台大体积混凝土施工工艺流程见图1。4施工方法4.1制造与预算的钢吊箱主墩承台套箱采用单壁钢吊箱,在岸上加工预拼。套箱高6.9m,侧板分为8块,上下不分节,采用M16螺栓连接。4.2悬臂钢悬臂模安装钢吊箱侧模共8块,每块重约6t,采用25t汽车吊分块安装。底板安装完成后对套箱位置放样,焊好限位,侧模板安装选择风浪较小时吊装作业。4.3千斤顶整体投放套箱侧模及内撑全部完成后对各接缝处及全部吊点进行检查。整体下放利用护筒14个吊点,另外吊点暂不受力。按图纸要求布置千斤顶(每个吊点2个千斤顶)共28个,统一调节好精轧螺纹钢长度,准备提升底板。确认各千斤顶,精轧螺纹钢正常工作(千斤顶位于行程0位置),各施工点同时提升5cm,提升到位后,拧紧垫梁上精轧螺纹钢螺母,割除钢护筒临时支撑牛腿。将套箱侧模与底板整体下放到标高-2.3m处。整体下放时采用14个吊点,每次行程5cm,下放由专人指挥,同时技术员注意复核各吊点累计下放行程。注意千斤顶的工作性能,吊点下放要同步。套箱整体下放到位后,测量复核套箱平面位置、垂直度、高程,如不符合要求则利用千斤顶调节;如符合要求,套箱顶部、中部与外圈钢护筒用ue78835厚6mm钢管连接固定,确保套箱能承受水流和波浪作用。将另外封底暂时未受力的10个吊点螺母拧紧,调整好底板高程,准备封底混凝土施工。4.4水下封底混凝土浇注主墩承台采用C35水下混凝土,分两次浇注,第一次浇注0.8m,水下混凝土共154.7m３。浇注完成后抽水,焊接牛腿进行体系转换后浇注第二次0.5m封底混凝土。第一次0.8m水下封底混凝土浇筑前,组织潜水员利用袋装水泥等材料进行底板堵漏,同时在护筒顶上横桥向布设2根H450工字钢承重梁,分配梁采用I25a间距为50cm工字钢,上铺设厚δ6mm的面板,作为水下封底混凝土的操作平台。为了保证承台混凝土的浇注安全,必须进行体系转换。封底混凝土达到强度后,抽水清理封底混凝土表面散层,在标高-1.5m处护筒上焊接双拼I45工字钢牛腿,将预置的精轧螺纹钢螺母拧紧在牛腿上。要求清理钢护筒外壁的杂物,牛腿须开50°单面坡口与钢护筒焊接,焊缝高12mm,要求焊缝紧密、均匀和满焊。体系转化后进行第二次0.5m厚的封底混凝土干浇注。浇注完成待第二次混凝土达到强度要求后,割除精轧螺纹钢,将全部的受力点由精轧螺纹钢转换到牛腿上。4.5凝土分层浇筑工艺承台混凝土根据设计要求进行配合比试验,确定最佳配合比。混凝土通过东西南北4个溜槽分层浇筑。为了防止混凝土在浇注过程中初凝,采用分层施工,先从两端向中部浇注1.0m,分3次浇注,共3m高。在浇筑过程中应保证预埋支撑溜槽的手脚架稳定。4.6冷却管安装及混凝土浇筑为了控制大体积混凝土施工中的温度裂缝,必须尽最大可能降低承台内的温度应力。温度裂缝主要是由于温差较大引起的,混凝土结构硬化期间水泥放出较大的水化热,内部温度不断上升,使混凝土表面和内部的温差较大,内部膨胀高于外部,此时混凝土表面将受到很大的拉力,而混凝土早期抗拉强度很低,因而出现裂缝。科普奥斯跨海大桥大体积承台混凝土采用如下温控措施:(1)承台高5m,分两次浇注,第一次浇注3m高,第二次浇注2m高。(2)布置冷却管。1)冷却管采用ue78845mm钢管,壁厚为3.5mm,接头采用丝扣连接,出水口有调节流量的水阀。冷却管每1m布置一层,5m高承台共布置4层;2)冷却管开始通水后,进出口温差超过10℃时应调换进出水口(注意:冷却管进出口应高于承台标高);3)冷却管安装时,要将钢筋骨架固定牢,并做通水试验。(3)浇注前控制。混凝土所能达到的最高温度为浇筑温度加水化热温升。在混凝土浇筑前可通过混凝土配合比的试验尽量减小温升。主要方法有:采用中低水化热的水泥品种,尽量降低水泥用量,选择合理级配的骨料等,根据承台混凝土配合比,由经验公式水化热温升最高为28.0℃。(4)浇注过程控制。混凝土浇筑过程主要是控制混凝土的出机温度及浇筑温度。降低混凝土浇筑温度最有效的措施就是降低砂石的温度。由于柬埔寨气温在28℃以上,混凝土浇筑时只要避开中午或太阳直射较大的时候就可以控制,最好在晚上或早晨进行浇筑。(5)浇筑完毕后控制。混凝土浇筑完毕后采取内排外得的方法,内排即在混凝土浇筑完毕后开始进行冷却管水循环。每层混凝土浇筑完毕后,需要按照设计要求不间断通水7~12d,加速冷却管内的水循环,混凝土内部热量散发。外得即在混凝土表面铺盖麻袋,且定期在麻袋上洒水,保证混凝土面处于湿润状态使大体积内外温差保持在较小的范围内,避免裂缝。为了及时了解混凝土的内外温差,在混凝土内部安装测温计。掌握内部各测温点的变化,以便及时调整冷却管冷却水的流量,控制温差在25℃。(6)注意事项。1)加强混凝土的测温工作,混凝土浇筑完毕12h后开始测温,前3d每2h测温一次,3~7d内每4h测温一次,直到内部温度降到环境温度,温差不大于25℃;2)混凝土表面洒水养护不得形成干湿循环,保持湿润;3)冷却管通水采用海水,洒水养护采用淡水。5质量控制5.1钢套箱、钢护筒安装(1)钢套箱安装应选择风浪小,低潮时进行。(2)钢套箱定位时,测量要反复校核,确定平面位置、垂直度、标高满足设计规范要求。侧板拼装注意在护筒上焊接反压牛腿,以及下放到位后,要求钢套箱与钢护筒连接固定,确保钢套箱的安全。(3)体系转换护筒上焊接的牛腿应按设计要求焊接好,对其焊缝质量应按相应规范进行检查,质量达不到要求的进行补焊。5.2搅拌混凝土的质量(1)封底混凝土施工前,严格控制混凝土原材料质量,碎石、砂、水泥、外加剂的质量应符合规范的要求。试配比、强度、和易性满足要求。(2)严格控制搅拌混凝土的质量,开盘混凝土坍落度应按要求检测,发现不合格混凝土及时清理掉。(3)承台混凝土浇筑施工中,应按照规范要求分层浇筑和振捣,确保密实。6跨海大桥水中承台混凝土施工柬埔寨科普奥斯大桥是中国水电在海外承建的首个跨海大桥项目,也是中国水电目前修建的最大跨径的连续刚构桥梁。其施工难度较大,水中承台施工为大桥