橋梁水中承臺施工技術及質量控制探討

羅先華

摘?要：在深水橋墩施工中，水中的承臺施工就是整個橋梁工程得施工重點跟難點，對橋梁施工工程的整體施工進度、成本跟質量有著舉足輕重的影響，必須引起高度重視。論述公路橋梁水中的承臺施工工藝和對于質量控制與措施。

關鍵詞：質量控制：施工工藝;橋梁;水中承臺

伴隨著公路其建設的持續(xù)發(fā)展，應該考慮船舶通航過程中，橋墩的防撞要求。深水高樁承臺在跨通航河流橋梁工程中的應用是越來越廣泛，鋼吊箱底施工有降低施工難度，減少水下工作量、減短施工周期、降低工程造價等優(yōu)點，在橋梁深水高樁承臺施工中得到廣泛應用。但底部鋼吊箱施工工藝復雜，容易造成質量問題。如鋼吊箱發(fā)生滲漏，在承臺混凝土澆筑過程中滲漏水進入，改變了混凝土的水灰比，使混凝土質量達不到設計要求，導致承臺整體性差，以及嚴格的返工等嚴重質量問題。因此，其施工是橋梁施工的重點跟難點。必須采用合理的措施有效的控制施工，確保工程質量。

1 大體積承臺施工技術與質量控制

1.1?假設;承臺制作介紹

1.1.1 技術準備

在進行施工之前，施工的技術負責人員組織人員和管理人員都應認真閱讀設計文件，充分理解設計圖，了解承臺施工情況。由于平臺開挖深度應大于五米，并在開工前對施工人員進行安全交接。

1.1.2 準備

兩臺挖掘機、兩臺起重機、四臺自卸汽車、四臺水泵、一套定型鋼模板、保溫棚材料、蒸汽養(yǎng)護設備、兩臺汽車泵、小型施工機具等，用于現(xiàn)場資源配置。特大橋主墩承臺是一個整體式承臺。承重平臺的尺寸為26 m長x 20.5 m寬x 5 m高。單承臺C40混凝土設計體積2665m³。承臺基坑采用開洞開挖，坡率為1：1。樁頭采用環(huán)切劈裂法鑿除，鋼筋在鋼筋加工場加工成半成品運至現(xiàn)場安裝，模板采用2.5m×5m大定型鋼模板。混凝土集中拌制，泵車泵入模板，一次澆筑。每個承臺的預計澆筑時間為48小時。內部采用水循環(huán)冷卻，外部設置全封閉保溫棚。棚內采用爐子和蒸汽發(fā)生器，以保證承臺的外部濕度和溫度。

1.2?勘測放樣與基坑開挖

承重平臺長26米，寬20.5米，高5米。最深基坑的原始地基從承臺的底部約6米。基坑開挖采用坡度為1∶1的傾斜開洞開挖。經(jīng)過勘測取樣斷定基坑頂面開挖線。因為地下的水位較高，開挖的部分是卵石層，滲透性好，所以地下水入滲量大。其用排水溝和集水井用來降水處理，基坑排水溝底部保留0.7m工作平臺+0.3m，基坑底部四角設置集水井。排水工作需要貫穿其整個過程，直至承臺的基坑回填。

1.3?墊層施工及樁頭折斷

基坑開使挖掘到合理位置事，應開始承臺的鋪墊工作，根據(jù)圖紙的設計要求，澆筑厚度為二十厘米的C20級混凝土，鋪墊的尺寸是在承臺的尺寸上，每邊需要增加五十厘米的空間。能保證混凝土封底的密實度，用振搗器振搗后用平板振搗器將表面整平，再用水準儀配合人工用線將表面整平。混凝土開始凝固時，應及時澆水養(yǎng)護跟覆蓋。混凝土到達一定硬度時，用于環(huán)切劈裂法。

1.4?鋼筋加工安裝

墊層澆筑完畢后，測量人員應準確取樣來確定其外線跟四角。便于鋼筋和模板支撐的綁扎。支承平臺主筋用鐓粗直螺紋套筒連接。所有半成品在加工場進行加工，運至現(xiàn)場組裝。鋼筋必須“橫平豎直”，并切有效控制鋼筋的保護層厚度。

1.5?冷卻水管布置

冷卻水管采用導熱性好、強度較好的鋼管，每層分5層，2進2出，單層內管間距0.5m，高度五米的承臺冷卻管采用外徑五厘米、壁厚2.5毫米的鋼管。鋼管埋地接頭需要連接嚴密，不許漏水。冷卻管裝完后。應用水檢查接頭的嚴密性。所有接頭完好后，應將兩端預留插座蓋好并加以保護。

1.6?模板安裝

承臺的鋼筋安裝完之后，開始安裝模板。模板使用的大型定型鋼模板由專業(yè)廠家定制。模板進入施工現(xiàn)場之后，應進行嘗試安裝，檢查平整度、錯位、尺寸跟接縫情況，并進行修補。完成后，應進行拋光和上油工作。模板應用吊車吊運進行安裝，模板則用高強螺栓來進行相連，拉釘加固。

1.7?混凝土施工

1.7.1 混凝土澆筑

其混凝土是C40混凝土，泵入模板。澆筑時，應在整個平段范圍內分層水平澆筑，層厚應不大于三十厘米。盡可能縮短上下層之間的間隔時間。混凝土的澆筑必須連續(xù)，不得間斷，第二層的澆筑必須在前一層混凝土初凝前完成。混凝土運輸、澆筑和間歇的允許時間間隔不得超過2小時。混凝土振搗采用插入式振搗器振搗，振搗器插入后緊跟混凝土進入模板，防止漏振和過振。使用插入式振搗器時，移動距離不應超過振搗器作用半徑的1.5倍;振搗器與側模的距離應為5cm～10cm;振搗器與下層混凝土的距離應為5cm～10cm;振搗時鋼筋不得晃動，否則混凝土和鋼筋之間的握力將受到影響。振搗時間應以被振部位表面停止下沉或表面氣泡不再明顯出現(xiàn)為準。為防止混凝土水化凝結過程中混凝土內外溫差過大造成表面裂縫，應及時收漿，混凝土澆筑后應立即養(yǎng)護。

1.7.2 混凝土溫度監(jiān)測管理

由于混凝土澆筑量過大，產(chǎn)生的水化熱不能及時排出，容易引起混凝土開裂，因此混凝土澆筑過程中的溫度控制應極其嚴格，主要從溫度監(jiān)測和降溫措施兩方面著手。在澆筑過程中，通過手機app軟件實時控制混凝土內部溫度數(shù)據(jù)和變化，及時進行冷卻水管的供水，在冷卻水管的進出口安裝數(shù)字溫度計，采集進出口水溫和溫度每2小時一次，通過調節(jié)水流量來控制進出口水溫。

1.7.3 混凝土養(yǎng)護

混凝土澆筑完成后，混凝土表面初凝后，及時用土工布覆蓋，并安排專人灑水養(yǎng)護。同時，啟動所有蒸汽發(fā)生器進行蒸汽養(yǎng)護，在軸承臺表面布置4臺空氣加熱器，提高棚內溫度，保證棚內溫度在30℃以上，濕度100%，連續(xù)養(yǎng)護一周。根據(jù)收集到的數(shù)據(jù)，混凝土澆筑完成后約40小時內，內部溫度將達到66℃的峰值，持續(xù)時間約30小時后開始下降。當混凝土內部溫度與空氣溫度之差小于25℃時，可停止養(yǎng)護。

2 鋼吊箱施工工藝安裝工藝

2.1?鋼管支架安裝

水上橋梁承臺施工技術中，應根據(jù)工程情況確定鋼吊箱的規(guī)格和數(shù)量，然后安裝鋼管支架。

2.2?鋼套管焊接

套管焊接時，每兩米焊接一次。為進一步加強焊接質量，在接口處應設置坡口，坡口角度應保持在60°。經(jīng)過一系列的操作后，應清除界面的熔渣。下一步是檢查焊接接頭是否完好。如有問題，應及時修補，并進行補焊、補模。鋼套管焊接時，要求鋼套管內外兩側焊接，并必須符合二次焊接標準。鋼吊箱底板安裝進度達到終點時，鋼護筒焊接單位應將鋼護筒運至現(xiàn)場，然后焊接鋼護筒。鋼套管焊后加固，鋼板隔板采用連續(xù)角鋼雙面工藝加固。

2.3?鋼吊箱吊腿安裝

鋼吊箱的施工結構：鋼吊箱的整體結構，必須要有吊箱的承重價格和吊腿，共同構成起重臂設施，然后借助于支承架上的千斤頂控制鋼絞線，用卡簧螺栓將鋼絞線下端與吊箱吊腿連接。一般來說，承重框架梁可以放在高護筒的頂部或橫跨鋼護筒。橫梁一般采用雙型鋼。為進一步減少變形的發(fā)生，需對加勁板進行加密焊接，并采用8mm左右的連續(xù)角焊。

2.4?放下鋼吊箱

施工單位在鋼吊箱落地前焊接12節(jié)鋼材，每節(jié)焊接長度控制在2cm以內。在承臺設施施工中，起重設施為控制臺和液壓泵站，兩者共同操作千斤頂。該設施施工速度為4米/小時，施工過程中各吊點受力相同，精度較高，能很好地控制在一定的要求范圍內。鋼吊箱承載能力5000n，千斤頂應能制備12股高強度鋼絞線。一般選用1800mpa鋼絞線，達到安全施工標準。鋼吊箱升降時，各控制平臺必須統(tǒng)一進行，做到動作一致。一般來說，吊點之間是有間隔的，所以在連續(xù)吊點之間應該放置壓力傳感器，這樣可以準確地監(jiān)測吊點所承受的力，進一步科學地分配所承受的力，確保吊箱安全運行。控制平臺除了要科學分配調整點所承受的力外，還要嚴格控制鋼吊箱在空中的位置和運動。在整個測量系統(tǒng)中，應選擇全站儀對鋼吊箱進行測量，得到準確的絕對位移。其次，利用行程傳感器測量相對位移，實現(xiàn)遠距離測量。此外，還可以監(jiān)控升降箱軸線的偏差。所有檢查工作完成后，鋼吊箱可以下降，但第一步是將鋼吊箱上升30cm;第二步是切斷支架支撐工具;第三步是切斷鋼吊箱入口;第四步是將鋼吊箱下降到-2m;第五步是安裝支柱系統(tǒng);最后一步是把升降箱降到后蓋上。在整個過程中，消除了吊箱上浮的問題。要求提升箱在2米后充水，注水和下放速度應一致。

2.5?鋼吊箱底部密封

鋼吊箱組裝就位后，潛水員開始安裝封孔板。此操作的主要目的是減小底板和鋼套管之間的間隙。為進一步完成填縫工作，施工人員應在封板上涂抹混凝土。然而，由于水下環(huán)境條件的限制，本工程的施工受到很大的限制，混凝土被水破壞的可能性很大。因此，在這項工作中，施工單位應派潛水員及時檢查和解決問題。

2.6?澆筑封底混凝土

在實際工作中，根據(jù)鋼吊箱的分布情況鋪設相應的澆注導管，并根據(jù)鋼吊箱計算出澆注導管的半徑。澆筑時應提前預留埋深距離。此外，承臺還應設置相應的觀測點，觀測點主要圍繞混凝土流動半徑和死角。在澆筑過程中，應保證澆筑質量，直至完成所有澆筑步驟。

2.7?拉壓桿系統(tǒng)改造

混凝土密封工作完成后，必須等到混凝土強度達到標準后，方可泵送。為進一步保證泵送工作的順利進行，應切斷鋼護筒和吊桿。切割長度應根據(jù)實際情況確定。切斷前，將拉壓桿焊接在鋼套管上。切割前用氧氣刀切斷鋼護筒連接，將浮吊放在墩位提前準備，然后用鋼絲繩將鋼護筒上端與吊鉤連接。在這個過程中，所有的操作步驟都要謹慎小心。所有工作完成后，進行懸掛系統(tǒng)的更換，使承臺各項指標達到正常。

2.8?水中承臺施工

鋼護筒封底、找平、堵漏完成后，鋼護筒施工完畢，開始承臺施工。根據(jù)設計，制作安裝鋼筋，安裝冷卻管，澆筑第一層承臺混凝土。根據(jù)原設計及施工圖可知，墩身豎向主筋在承臺內預埋1.6m，即進入第一層混凝土10cm，但由于本工程墩身高度僅為4m，若按原設計施工，墩身豎向主筋僅預埋10cm，不利于框架力的定位;同時考慮到鋼筋接頭減少，施工方便，本工程墩身豎向主筋擬采用一根進行二次下料安裝，為保證主筋進入承臺的深度不小于設計值，第一層承臺澆筑2m，第二層澆筑2m，鑿毛樁頭，綁扎承臺鋼筋，澆筑承臺混凝土。

3 承臺施工技術與質量控制

3.1?鋼筋制作安裝

本工程設計有16mm、20mm、28mm三種不同類型的設計配筋，質量分別為29.33t、39779t、140.108t。另外，主筋布置3層，設備底層布置2層，頂層布置1層。2.2冷卻水管安裝本研究工程為大體積混凝土，需進行溫度控制，要求在承臺內設置冷卻水管。一般來說，本工程安裝的冷卻水管不能同時發(fā)生漏水和變形。研究表明，本工程共設置4層冷卻水管，過渡墩承臺內設置3層冷卻水管，層高1m，每層冷卻水管間距1.15m。另外，在承臺頂部預留測溫孔。本工程測溫孔直徑10cm，間距4m，距承臺50cm。

3.2?埋件安裝

首先，在主墩平臺頂部安裝塔吊埋件。為了進一步方便橋梁施工的每一步，應在承重平臺下安裝塔吊。本工程安裝的塔機為TC5013。塔吊在二期混凝土施工前預埋。二是安裝主墩身主筋及角鋼埋件。為進一步加強承臺承載力，保證橋墩施工質量的可靠性，在承臺內空心薄壁主墩上增設以角鋼焊接為主的加勁框架。第二層混凝土施工前，要做好墩身角鋼預埋工作，提高主墩預埋鋼筋的精度

3.3?承臺混凝土施工

承臺混凝土施工主要有兩大內容：一是不斷加強承臺混凝土施工配合比。在大型施工中，每次使用的混凝土都需要精確攪拌，以加強承臺混凝土的質量。同時，在混凝土配合比確定前，要保證混凝土原材料質量、性能和強度符合標準，從而提高高承載力平臺混凝土的承載力質量。第二個關鍵內容是混凝土的生產(chǎn)和運輸。承臺所需混凝土主要由攪拌站生產(chǎn)，下一步由運輸車穿越施工現(xiàn)場。

3.4?混凝土分布及振搗

混凝土澆筑前，要保證泵送能正常進行，同時要控制混凝土下落高度，一般在2米以內。目前混凝土分層澆筑，每層厚度約30cm。混凝土澆筑要求不間斷。兩次澆筑時間均短于前一層初凝時間或重塑時間，上下層澆筑間隔小于1.5h，混凝土澆筑時振搗器插入下層混凝土的深度范圍為50mm-100mm。本工程主要采用插入式振搗器進行振搗，但振搗器的振搗深度應控制在桿長的2/3～4/3范圍內，同時采用快插慢拔的方法加強壓實均勻性。每次振搗時間控制在25s左右，停止振搗的標準是混凝土密實。在振動過程中，應定期進行，以減少漏振和過振的發(fā)生。

3.5?鋼吊箱拆除

4 鋼吊箱施工質量控制要點

4.1?鋼吊箱整體下沉控制

4.1.1 吊箱結構整體下放難度分析

承臺鋼吊箱采用分段加長后整體下放的方法。由于鋼吊箱結構復雜，體積大，整體下放難度大：鋼吊箱重量大（可達130噸），體積大（長13.7米，寬9.7米，高4米），而鋼吊箱整體下降的四個吊點相對分散。在下降過程中，如果不保證各吊點的同步性，重新分配各吊點的力（即緩慢下降吊點的力增大，快速下降吊點的力減小），會對鋼吊箱的結構及其下料設備造成危害。鋼吊箱吊點處的結構強度和剛度要求較高。如果強度和剛度達不到要求，鋼吊箱的結構將受到損壞。吊點支承鋼套管一旦變形較大，勢必使吊梁與墻板接觸，影響鋼吊箱的下放。鋼吊箱進水后，由于水流的影響，可能會產(chǎn)生平面位移，影響下放系統(tǒng)。

4.1.2 升降箱結構整體下降控制

針對以上施工難點，施工中將采取以下相關措施：（1）做好天氣預報，選擇風浪較小的有利天氣降下鋼吊箱。（2） 在鋼吊箱下放過程中，應建立專門的指揮系統(tǒng)，任命一名具有豐富吊裝經(jīng)驗的人員擔任指揮，并在每個吊點配備一名觀察員和一名油泵操作員;同時，為指揮者和觀察員提供可靠的通信工具，保證所有相關人員之間的通信暢通。（3） 根據(jù)千斤頂性能要求，精軋螺紋鋼筋與鉛垂線的偏差角不應超過2°。

4.2?鋼吊箱施工測量控制

4.2.1 鋼套管位置測量

鋼吊箱組裝前，應測量鋼吊箱的平面位置、垂直度和橢圓度，以指導吊箱底板的加工和鋼吊箱下沉后的偏差調整。

4.2.2 鋼吊箱下沉測量控制

鋼箱下沉的測量與控制主要有平面控制和垂直度控制兩個方面。鋼吊箱的平面位置控制主要由吊箱內設置的手拉葫蘆實現(xiàn)。在鋼護筒頂部平臺上安裝4個20t鏈條滑車，形成鋼吊箱平面位置調整系統(tǒng)，用于鋼吊箱下沉過程中和就位后的平面位置和傾斜度調整。鋼吊箱的垂直度通過在吊箱鋼套管頂部的兩個測量平臺上架設經(jīng)緯儀進行觀測和控制。鋼吊箱垂直度的調整和控制是通過平面位置調整系統(tǒng)的鏈條來實現(xiàn)的。吊箱就位后，各測點位置滿足允許偏差后，方可固定。

5 結語

在橋梁深水高樁承臺施工中，鋼吊箱底施工技術得到了廣泛應用，而鋼吊箱底施工工期往往很緊迫，這就要求鋼吊箱底的設計和施工能夠滿足結構簡單、受力清晰、傳力合理、速度快的要求下沉，定位準確，效率高。本工程水下承力平臺能按預定進度順利完成的原因是，根據(jù)鋼吊箱的設計原則，鋼吊箱設計前應充分收集本工程的水文資料，認真分析本工程的具體設計特點，根據(jù)現(xiàn)有船用起重機設備條件，對吊箱的傳力系統(tǒng)和支承結構進行改進，使吊箱受力更加合理，操作更加方便，通過鋼吊箱施工過程中控制技術措施的有效實施，取得了良好的經(jīng)濟效益，對類似水中高樁承臺施工具有一定的參考價值。

參考文獻：

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