武漢楊泗港長江大橋2#塔沉井混凝土施工技術(shù)
2017-07-31
1 工程概況
楊泗港長江大橋位于鸚鵡洲大橋上游3.2公里、白沙洲大橋下游2.8公里處，從漢陽國博立交，沿漢新大道跨鸚鵡大道和濱江大道，在武昌側(cè)跨八鋪街堤、武金堤至八坦立交，全長約4.134公里，主橋采用主跨1700m懸索橋，懸吊跨度為465m+1700m+465m。
楊泗港長江大橋2#主塔基礎(chǔ)采用帶圓角的矩形結(jié)構(gòu)沉井，標(biāo)準(zhǔn)段井身平面尺寸為77.2m×40.0m，圓角半徑為12.9m，平面布置18個10.6m×10.6m的井孔，井壁2.3m，隔墻1.8m。下部采用鋼構(gòu)沉井的形式，鋼沉井平面尺寸：長×寬×高=77.2m*40m*28m，底部刃角部位較標(biāo)準(zhǔn)段每側(cè)增加0.2m，平面尺寸77.6m×40.4m，底口刃角高2.0m。
2 井壁混凝土施工方法
井壁混凝土施工由混凝土攪拌站提供混凝土，經(jīng)泵管運輸?shù)匠辆?。為保證混凝土澆筑質(zhì)量和施工安全，鋼沉井著床后在穩(wěn)定狀態(tài)下，可分塊對稱進(jìn)行井壁水下混凝土灌注。水下混凝土應(yīng)按相應(yīng)規(guī)范[1]要求澆筑完成；剩余部分井壁及隔艙混凝土應(yīng)在無水狀態(tài)下澆筑，待水下混凝土強度達(dá)到80%后，抽干井壁內(nèi)積水，對水下混凝土進(jìn)行鑿毛、清理干凈后，干打井壁混凝土，確保新老混凝土結(jié)合質(zhì)量。鋼沉井井壁板及隔艙板容許承受最大10m水頭。為確保施工安全，在實際施工時，保持水頭差不大于10m。在鋼沉井注水下沉及灌注井壁水下混凝土?xí)r應(yīng)控制灌注速度。
2.1 水下混凝土澆筑
2.1.1 水下混凝土澆筑方法。水下澆筑混凝土采用導(dǎo)管法[1]。導(dǎo)管直徑200-300mm，壁厚3-6mm。各導(dǎo)管用法蘭盤加止水膠皮墊圈用螺絲連接緊密，以防漏水。
在鋼沉井頂上架設(shè)施工平臺，在平臺上架設(shè)水下混凝土灌注架。澆筑水下混凝土?xí)r架設(shè)導(dǎo)管，導(dǎo)管下部最末3節(jié)則安裝腳管。長約2-3m。末管底端距沉井底的距離不得大于30cm。腳管僅上端帶法蘭盤。下端用8-10mm厚的鋼板做成護(hù)腳圈加固，防止管口變形。導(dǎo)管軸線必須呈一直線。否則，在澆注過程中會增大提管阻力。澆注混凝土?xí)r會使導(dǎo)管偏斜。
沉井分塊分為十字型、T型、帶圓弧形三種，三種形式的導(dǎo)管布置方式如圖4-7所示。其中，導(dǎo)管一共需要24根，每根長為27m。沉井分塊如表1所示。水下混凝土一共澆筑13841.8m3，標(biāo)高為+15m，一共澆筑了13.8m。
2.1.2 水下澆筑混凝土高度計算
鋼沉井浮運定位后，注水下沉至+0m標(biāo)高。根據(jù)水文資料，此時沉井的水位為+24m。在澆筑井壁混凝土?xí)r，為保證沉井安全，規(guī)定要求沉井內(nèi)外水頭差不超過10m。根據(jù)計算，當(dāng)水封混凝土頂面標(biāo)高達(dá)到+15m時，即可抽干沉井里面的水，干打混凝土。
2.1.3 井壁混凝土布料
井壁混凝土布料時，按照相關(guān)規(guī)范要求[2]和現(xiàn)場總體施工計劃，采用泵管直接接至沉井澆筑區(qū)域內(nèi)進(jìn)行。為防止混凝土澆筑過程中發(fā)生沉井傾斜現(xiàn)象和防止相鄰隔艙水頭差大于10m，施工過程中采用對稱布料方式，并且實時監(jiān)控隔艙水位，并在沉井上布置水泵。在澆筑時，根據(jù)混凝土澆筑的速度，相鄰隔艙水頭差的實際情況，采用在澆筑艙抽水方式，保持水頭差小于10m；抽水時，要保證澆筑艙的水位相同。
根據(jù)對總體施工安排和對稱澆筑的原則，井壁混凝土澆筑分六次進(jìn)行。六次澆筑方量和抽水量如表2所示。
2.1.4 水下混凝土澆筑注意事項[1]
?。?）開始灌注時導(dǎo)管底端到沉井底的距離應(yīng)為0.2～0.4m，排塞后不得將導(dǎo)管插回沉井底。（2）開灌前儲料斗內(nèi)必須有足以將導(dǎo)管的底端一次性埋入水下混凝土中0.8m以上深度的混凝土儲存量。首次水封混凝土澆筑方量為10m3。（3）隨著混凝土的上升，要適當(dāng)提升和拆卸導(dǎo)管，導(dǎo)管底端埋入混凝土面以下一般宜保持2～6m嚴(yán)禁把導(dǎo)管底端提出混凝土面。（4）在水下混凝土灌注過程中，應(yīng)有專人測量導(dǎo)管埋深，填寫好水下混凝土灌注記錄表。（5）水下混凝土灌注應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，不得中斷。因此灌注前應(yīng)有嚴(yán)密的施工組織設(shè)計及輔助設(shè)施，一旦發(fā)生機(jī)具故障或停電、停水及發(fā)生導(dǎo)管堵塞、進(jìn)水等事故，應(yīng)立即采取有效措施進(jìn)行處理，并同時做好記錄。（6）在澆筑水下混凝土?xí)r，為確保施工安全，在實際施工時，保持水頭差不大于10m。在鋼沉井注水下沉及灌注井壁水下混凝土?xí)r應(yīng)控制灌注速度。
2.2 剩余井壁及隔艙混凝土澆筑[2]
在水下混凝土澆筑完成后，抽干井壁內(nèi)水，干打剩余井壁及隔艙混凝土。剩余部分混凝土采用泵管運送混凝土，泵管直接布料的方式。已澆筑混凝土與水接觸的表層質(zhì)量較差，在干打前應(yīng)全部予以鑿毛、清除。干打混凝土預(yù)留1.25m節(jié)段混凝土與混凝土沉井一起澆筑。混凝土沉井分3節(jié)，（7.5+6.85+7.65）m。
3 混凝土沉井施工方法
為加快施工進(jìn)度，減輕施工吊裝及混凝土澆筑設(shè)備的負(fù)擔(dān)，混凝土沉井采用一次立模，對稱分區(qū)施工。沉井混凝土根據(jù)對稱分區(qū)施工原則進(jìn)行分層澆注。模板高度為2.5m，模板面積為22463m2。
3.1 混凝土沉井模板施工[1]
3.1.1 模板的加工。根據(jù)現(xiàn)場施工能力，模板高3.0m，模板總面積為2691m2。模板系統(tǒng)主要由內(nèi)外模板、拉桿、圍檁、外部背楞、工作平臺等組成井壁外模及隔倉倒角模板委托模板專業(yè)加工廠加工。內(nèi)外模板采用對拉桿固定，設(shè)置工作平臺以方便鋼筋綁扎及混凝土澆注施工。模板的加工制作嚴(yán)格按照設(shè)計圖紙進(jìn)行，加工的模板面板為工作面，表面平整，面板間接縫嚴(yán)密、不漏漿，保證結(jié)構(gòu)物外露面光潔，線條流暢。加工完成的模板需在加工場地進(jìn)行試拼，經(jīng)檢驗達(dá)到設(shè)計及規(guī)范要求后，再拆散用運輸船運至施工現(xiàn)場。 3.1.2 模板安裝。鋼筋施工完成后，開始進(jìn)行模板安裝，安裝步驟如下：（1）測量人員在腳手支架上放出沉井待澆塊模板的角點。（2）用塔吊將待安模板吊至安裝區(qū)域，對位安裝，按從下往上的順序，安裝大面上的模板，用對拉螺桿將模板進(jìn)行加固：對于十字型澆注分塊，模板用拉桿進(jìn)行固定；對T型澆注分塊，距離較遠(yuǎn)的模板間用對拉拉桿連接進(jìn)行加固，對拉拉桿焊接在T型區(qū)域內(nèi)的吸泥射水孔預(yù)埋鋼管（φ800x8）上。（3）用接口模板上的撐桿或在定位架上使用手拉葫蘆等方法對模板進(jìn)行精確調(diào)位，準(zhǔn)備混凝土澆注。（4）模板安裝前，仔細(xì)檢查其表面是否干凈，涂抹的脫模劑是否均勻。模板的安裝嚴(yán)格設(shè)計要求的順序進(jìn)行。嚴(yán)格控制模板拼裝精度，保持模板在整個施工中光潔、平整，模板安裝牢靠且與設(shè)計尺寸的誤差滿足規(guī)范要求。對安裝到位的模板固定牢靠，避免混凝土澆筑過程中模板移位。
3.1.3 模板施工使用流程?；炷脸辆譃槿?jié)，每節(jié)分三次立模和三次澆筑。混凝土沉井澆筑時采用立模后一次澆筑。模板在沉井豎向配置0.5m+2.0m+0.5m的模板。
3.1.4 模板拆除、保養(yǎng)。在混凝土澆筑完畢達(dá)到一定強度后，方可拆除模板。施工期間要嚴(yán)格控制拆模時間，模板在混凝土強度達(dá)到要求后方可進(jìn)行拆除。對拆下的模板及時檢查、清理模板表面，并涂刷脫模劑保養(yǎng)，以備下次使用。模板表面避免重物碰撞和敲擊，使用過程中要注意保護(hù)鋼模，防止模板變形。
3.1.5 模板加工、安裝的質(zhì)量要求。模板按設(shè)計要求進(jìn)行制作、安裝，其制作、安裝精度應(yīng)滿足表3及表4的要求。
3.1.6 施工縫處理。上層混凝土對下層混凝土覆蓋時應(yīng)對下層混凝土表面進(jìn)行鑿毛、清除浮漿及沖水處理，從而保證上下層間混凝土的粘結(jié)強度。施工縫采用人工鑿毛方式進(jìn)行處理，鑿除表面砂漿及松散混凝土，露出新鮮混凝土粗骨料的1/3，并用高壓水沖洗干凈。
3.2 混凝土輸送
根據(jù)施工要求，除預(yù)留頂面1.25m段與混凝土沉井一起澆筑，鋼沉井井壁及隔艙混凝土需一次澆筑完成?；炷脸辆疂仓?8098.1m3。
沉井混凝土采用拖泵泵送、經(jīng)過泵管、用布料桿布料入倉。混凝土沉井澆筑方量如表5所示。
3.3 混凝土布料[1]
沉井一共布置四臺布料機(jī)，回轉(zhuǎn)半徑為24m?；炷翝仓凑辗謱訉ΨQ均勻澆筑原則進(jìn)行，同時在混凝土澆筑過程中，各種施工設(shè)備在沉井上的對方均應(yīng)盡量做到重力對稱，防止沉井受力不均而發(fā)生傾斜?；炷镣ㄟ^串筒將混凝土輸送至澆筑點?；炷潦┕r應(yīng)分層、均勻、連續(xù)地澆筑，分層振搗，每層厚約30cm。
3.4 混凝土澆筑施工
混凝土澆筑施工前，對上一層澆筑混凝土表面鑿毛、清洗，對鋼筋、預(yù)埋件及模板系統(tǒng)進(jìn)行全面檢查，發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時解決?；炷恋臐沧⒉捎眯泵娣謱臃ǎ繉拥暮穸瓤刂圃?0～40cm左右，混凝土的振搗采用插入式振搗棒振搗。
?。?）沉井接高單節(jié)澆注高度為5m，混凝土澆筑時為了減小混凝土自由落體高度，采用串筒下料進(jìn)行混凝土澆筑。串筒布置間距為1.5m，串筒單節(jié)長度1.0m，根據(jù)澆筑高度，在澆筑過程中接長或縮短串筒長度，確?；炷磷杂陕潴w高度不大于2.0m。（2）振搗采取快插慢拔方式，振搗棒分前、中、后三段布置，前面為混凝土出料口布置一臺，中間布置一臺，后面為坡腳處布置一臺。振搗棒作業(yè)時，要使振搗棒自然沉入混凝土中，不可用力猛插，一般應(yīng)垂直混凝土面插入，并插入到下層尚未初凝的混凝土中5～10cm，以使上下層相互結(jié)合。（3）振搗棒插點間距不超過振搗棒有效作用半徑的1.25倍，插點間距要均勻。振搗棒在混凝土內(nèi)的振搗時間一般每個插點20～30s，振搗直到混凝土不再明顯下沉、不再出現(xiàn)氣泡、表面泛漿和外觀均勻為止。振搗時要注意將振動棒上下抽動5～10cm，保證混凝土均勻密實。（4）振搗過程中振搗棒嚴(yán)禁接觸模板，更不得通過振搗棒振動鋼筋使混凝土密實。并在混凝土澆筑期間內(nèi)，派專人檢查模板拉桿松緊情況，防止出現(xiàn)爆模、漏漿等現(xiàn)象；專人檢查預(yù)埋鋼筋和其它預(yù)埋件的穩(wěn)固情況，對松動、變形、移位等情況，及時進(jìn)行處理。（5）混凝土澆注要連續(xù)進(jìn)行，中間因故間斷不能超過前層混凝土的初凝時間，混凝土澆注到頂面，應(yīng)按要求修整、抹平。（6）在施工塔吊標(biāo)準(zhǔn)節(jié)埋設(shè)位置，振搗人員需進(jìn)入到桁架內(nèi)部，保證桁架處混凝土的振搗質(zhì)量。（7）為減少混凝土表面的氣泡，混凝土澆筑過程中采用二次振搗工藝（特別是在模板附近），即第一次振搗在混凝土布料后進(jìn)行，第二次振搗在保證混凝土內(nèi)在質(zhì)量的前提下進(jìn)行，一般是在下一層混凝土入倉前完成。為防止混凝土松頂而影響混凝土的質(zhì)量，每次混凝土的頂層在初凝前進(jìn)行二次振搗，并清除振搗后產(chǎn)生的表面浮漿。為減小每次混凝土頂部與其它部位的色差，適當(dāng)減小每次最上層混凝土的坍落度。同時稍微超澆，以便在清除表面浮漿、鑿除混凝土松散層后不影響施工接縫的處理。
3.5 施工縫處理
上層混凝土對下層混凝土覆蓋時應(yīng)對下層混凝土表面進(jìn)行鑿毛、清除浮漿及沖水處理，從而保證上下層間混凝土的粘結(jié)強度。施工縫采用人工鑿毛方式進(jìn)行處理，鑿除表面砂漿及松散混凝土，露出新鮮混凝土粗骨料的1/3，并用高壓水沖洗干凈。
3.6 拉桿扣眼封堵
混凝土沉井外壁拉桿扣眼在模板后及時封堵，采用灌漿或塞填楔型預(yù)制塊方法。確保沉井封底后承臺底面以上范圍內(nèi)抽水的順利進(jìn)行。
4 計劃施工工期
計劃施工日期見表6。
5 結(jié)束語
沉井混凝土施工是楊泗港大橋的重點項目，沉井混凝土施工質(zhì)量關(guān)系著沉井質(zhì)量，并且直接影響承臺及上部結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量。文章混凝土施工技術(shù)能夠保證沉井混凝土的施工質(zhì)量，縮短施工周期和成本。
參考文獻(xiàn)
[1]JTGTF50-2011.公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，2012.
[2]JGJ/T10-2011.混凝土泵送施工技術(shù)規(guī)程[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.
作者簡介：朱瀟（1992，1-），男，重慶豐都人，中南大學(xué)土木工程學(xué)院橋梁系學(xué)士，中鐵大橋局設(shè)計分公司技術(shù)員。
羅真（1991，3-），男，新疆昌吉人，中南大學(xué)土木工程學(xué)院橋梁系學(xué)士，中交一公局第三工程有限公司技術(shù)員。
