武漢楊泗港長江大橋2#塔沉井混凝土施工技術
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#主塔基礎采用帶圓角的矩形結構沉井，標準段井身平面尺寸為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，底部刃角部位較標準段每側增加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，可分塊對稱進行井壁水下混凝土灌注。水下混凝土應按相應規(guī)范[1]要求澆筑完成；剩余部分井壁及隔艙混凝土應在無水狀態(tài)下澆筑，待水下混凝土強度達到80%后，抽干井壁內(nèi)積水，對水下混凝土進行鑿毛、清理干凈后，干打井壁混凝土，確保新老混凝土結合質量。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時應控制灌注速度。
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管法[1]。導管直徑200-300mm，壁厚3-6mm。各導管用法蘭盤加止水膠皮墊圈用螺絲連接緊密，以防漏水。
在鋼沉井頂上架設施工平臺，在平臺上架設水下混凝土灌注架。澆筑水下混凝土時架設導管，導管下部最末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厚的鋼板做成護腳圈加固，防止管口變形。導管軸線必須呈一直線。否則，在澆注過程中會增大提管阻力。澆注混凝土時會使導管偏斜。
沉井分塊分為十字型、T型、帶圓弧形三種，三種形式的導管布置方式如圖4-7所示。其中，導管一共需要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。在澆筑井壁混凝土時，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，當水封混凝土頂面標高達到+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]
?。?）開始灌注時導管底端到沉井底的距離應為0.2～0.4m，排塞后不得將導管插回沉井底。（2）開灌前儲料斗內(nèi)必須有足以將導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，要適當提升和拆卸導管，導管底端埋入混凝土面以下一般宜保持2～6m嚴禁把導管底端提出混凝土面。（4）在水下混凝土灌注過程中，應有專人測量導管埋深，填寫好水下混凝土灌注記錄表。（5）水下混凝土灌注應連續(xù)進行，不得中斷。因此灌注前應有嚴密的施工組織設計及輔助設施，一旦發(fā)生機具故障或停電、停水及發(fā)生導管堵塞、進水等事故，應立即采取有效措施進行處理，并同時做好記錄。（6）在澆筑水下混凝土時，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時應控制灌注速度。
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量較差，在干打前應全部予以鑿毛、清除。干打混凝土預留1.25m節(jié)段混凝土與混凝土沉井一起澆筑?；炷脸辆?節(jié)，（7.5+6.85+7.65）m。
3 混凝土沉井施工方法
為加快施工進度，減輕施工吊裝及混凝土澆筑設備的負擔，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。模板的加工制作嚴格按照設計圖紙進行，加工的模板面板為工作面，表面平整，面板間接縫嚴密、不漏漿，保證結構物外露面光潔，線條流暢。加工完成的模板需在加工場地進行試拼，經(jīng)檢驗達到設計及規(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行加固：對于十字型澆注分塊，模板用拉桿進行固定；對T型澆注分塊，距離較遠的模板間用對拉拉桿連接進行加固，對拉拉桿焊接在T型區(qū)域內(nèi)的吸泥射水孔預埋鋼管（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行精確調(diào)位，準備混凝土澆注。（4）模板安裝前，仔細檢查其表面是否干凈，涂抹的脫模劑是否均勻。模板的安裝嚴格設計要求的順序進行。嚴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?；炷脸辆疂仓r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到一定強度后，方可拆除模板。施工期間要嚴格控制拆模時間，模板在混凝土強度達到要求后方可進行拆除。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鋼模，防止模板變形。
3.1.5 模板加工、安裝的質量要求。模板按設計要求進行制作、安裝，其制作、安裝精度應滿足表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對下層混凝土表面進行鑿毛、清除浮漿及沖水處理，從而保證上下層間混凝土的粘結強度。施工縫采用人工鑿毛方式進行處理，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?；炷脸辆疂仓搅咳绫?所示。
3.3 混凝土布料[1]
沉井一共布置四臺布料機，回轉半徑為24m?；炷翝仓凑辗謱訉ΨQ均勻澆筑原則進行，同時在混凝土澆筑過程中，各種施工設備在沉井上的對方均應盡量做到重力對稱，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、預埋件及模板系統(tǒng)進行全面檢查，發(fā)現(xiàn)問題應及時解決。混凝土的澆注采用斜面分層法，每層的厚度控制在30～40cm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；專人檢查預埋鋼筋和其它預埋件的穩(wěn)固情況，對松動、變形、移位等情況，及時進行處理。（5）混凝土澆注要連續(xù)進行，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，應按要求修整、抹平。（6）在施工塔吊標準節(jié)埋設位置，振搗人員需進入到桁架內(nèi)部，保證桁架處混凝土的振搗質量。（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行，第二次振搗在保證混凝土內(nèi)在質量的前提下進行，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量，每次混凝土的頂層在初凝前進行二次振搗，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對下層混凝土表面進行鑿毛、清除浮漿及沖水處理，從而保證上下層間混凝土的粘結強度。施工縫采用人工鑿毛方式進行處理，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)抽水的順利進行。
4 計劃施工工期
計劃施工日期見表6。
5 結束語
沉井混凝土施工是楊泗港大橋的重點項目，沉井混凝土施工質量關系著沉井質量，并且直接影響承臺及上部結構的施工質量。文章混凝土施工技術能夠保證沉井混凝土的施工質量，縮短施工周期和成本。
參考文獻
[1]JTGTF50-2011.公路橋涵施工技術規(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，中南大學土木工程學院橋梁系學士，中鐵大橋局設計分公司技術員。
羅真（1991，3-），男，新疆昌吉人，中南大學土木工程學院橋梁系學士，中交一公局第三工程有限公司技術員。
