橋梁建設中的大體積混凝土承臺支架懸空施工技術

徐慧杰

（中交二公局萌興工程有限公司，陜西西安 710119）

1 工程概況

某高速公路K35+428～K36+685段，主橋中心樁號K36+075，全橋長1 257 m。4#主墩所處位置為開陽岸的岸坡處，布設承臺群樁基礎，共同組成完整的主墩基礎結構體系。承臺面積為29.5 m×23.2 m，高度6.5 m，利用地系梁實現各相鄰承臺的穩定連接。本文以該特大橋的4#主墩施工為背景，圍繞大體積混凝土承臺及地系梁的支架懸空施工技術展開探討，梳理施工思路，精準把控技術要點。

2 大體積混凝土承臺支架懸空施工概述

2.1 施工特點及施工思路

4#主墩承臺施工的基本特點在于尺寸大、混凝土方量多、鋼筋分布密集。從現場實際情況出發，結合施工隊伍的現有技術水平確定如下承臺施工思路，使用樁基支撐，將鍵盒預埋至樁基的出土段，以貝雷片和型鋼為原材料，組建完整且穩定的施工支架，在主體結構成型后于該處安裝模板，綁扎鋼筋，以分層的方式有序完成混凝土的澆筑作業。

2.2 支架懸空施工方案

根據4#主墩的布置位置，可知其地系梁的底標高以及承臺所處位置均在地面線以上，在樁基地面段的立模澆筑施工期間，要求將鍵盒預埋至樁頂標高以下1.9 m的位置。待樁基的相關建設工作落實到位后，將型鋼穿至鍵盒中，于樁身兩側挑出，在上方依次將砂筒、分配梁、底模板型鋼背楞、竹膠板設置到位，組成較完整的承臺施工支架體系[1]。

在左右幅承臺緊鄰地系梁兩排樁基地面段立模澆筑施工期間，布設鍵盒時要求其位置在樁頂標高以下6.19 m處，待樁基的各項工作均完成后，以焊接的方式設置三角牛腿，再將前述所提的砂筒、分配梁等相關裝置設置到位，構成地系梁支架體系，用于改善受力條件，使源于上部的地系梁負荷傳遞至樁基處。

3 大體積混凝土承臺支架懸空施工技術分析

3.1 施工準備

施工測量以設計圖紙為準，由專員利用全站儀測量放樣，精準確定承臺四角控制點，經復核后要求標高無誤。場地方面，重點考慮雜物清理、排水設施的建設、道路整平、碾壓四項工作，以免在后續出現場地局部失穩等異常現象。

（1）技術方面。

由技術人員審核設計圖紙以及施工材料，做好技術交底和技術培訓，使施工人員對工程建設情況形成準確認識，精準把控技術要點。

（2）物資方面。

主要考慮材料和施工機械兩項，向具有資質的供應商采購滿足質量要求的材料，進場時加強質量檢驗，同時試運行各施工機械，若存在故障則及時維護，保證機械設備在實際施工中可以穩定運行，以免出現安全和質量層面的問題。

（3）其他方面。

包括規劃鋼筋加工場、設施拌和站等。

3.2 承臺、地系梁混凝土支架懸空施工

樁基地面段立模澆筑施工期間，將鍵盒預埋至樁頂標高以下1.9 m處。待樁基的各項工作完成后，將箱鋼穿至預先埋設到位的鍵盒中，于樁身兩側挑出，于上方將砂筒（數量為2個，尺寸為內徑0.28 m、外徑0.32 m、高度0.45 m）設置到位。經焊接后使下部箱鋼與砂筒底部穩定連接，若無誤則在砂筒頂部設置厚度為0.02 m的鋼板，利用該材料將兩個砂筒穩定連接。布設縱向主分配梁（數量2根，I56b工字鋼），于上方按照0.3 m的間距依次設置底模板型鋼背楞（I25a工字鋼）和高強度竹膠板（厚0.015 m）。待各部分均安裝到位后搭建承臺施工支架體系，通過各構件的協同作用將承臺施工過程中形成的負載高效傳遞至樁基處，避免局部受力不合理的情況[2]。

在左右幅承臺緊鄰地系梁兩排樁基地面段，立模澆筑施工期間精準預埋鍵盒，所處位置在樁頂標高以下6.19 m處。樁基施工完成后焊接三角牛腿，于上方設置2個砂筒（2個，尺寸為內徑0.28 m、外徑0.32 m、高度0.45 m），用于提高支架的穩定性。此后，對下部鋼箱和砂筒底部采取焊接處理措施，在砂筒頂部設置0.02 m的鋼板，連接兩個砂筒。于鋼板處布設縱向主分配梁（長20.25 m的I63a工字鋼），再于上方布設單層321型標準貝雷梁，再設置模板型鋼背楞（長15 m的2[14b槽鋼），由此構成地系梁施工支架體系，實現對上部地系梁負荷的傳遞，將其有效轉移至樁基處，以改善受力條件。

4 大體積混凝土承臺支架懸空施工驗算

以承臺底模板型鋼背楞I25a為例，展開施工驗算。材料為I25a工字鋼，首次澆筑的荷載以線荷載的形式沿背楞長度方向布置，全過程分為兩次有序完成；利用SAP2000建模分析，強化對空間梁單元的認識，支撐點處采用的是鉸接支座模擬，型鋼背楞穿過樁基礎時需截斷，適當預留孔洞，由此形成最大跨度為3.8 m的簡支梁。

為提高計算分析結果的可靠性，取最不利的一根，經計算后確定模板型鋼背楞的最大應力比，即0.769，對比分析發現該值小于1，表明結構的強度可以滿足要求。確定模板型鋼背楞的撓度最大值，即8.3 mm＜3 800/400=9.5 mm，根據該計算關系可知撓度也滿足要求。

5 混凝土澆筑施工期間的質量控制措施

5.1 混凝土生產方面

以試驗所得的配合比為準選擇適量質量達標的原材料，經拌和后生產均勻性較好的混凝土用于澆筑施工。粗骨料為級配良好的碎石，針片狀顆粒含量≤15%，含泥量≤1%；細集料則以中粗砂為宜，基本要求為石粉含量≤3%。為改善混凝土的性能，可摻入適量的粉煤灰或其他具有可行性的外摻劑，用于降低水灰比，在不影響混凝土質量的前提下減少水泥的用量，避免混凝土在澆筑后出現明顯的水化熱現象。經過多次調整與分析后確定該混凝土的最終配合比，水灰比為0.5，砂率為43%，坍落度185～200 mm。

5.2 混凝土澆筑方面

混凝土澆筑施工期間易產生冷縫，影響混凝土結構的完整性和整體施工質量。對此，必須合理協調現場生產要素，保證混凝土的生產能力、運輸能力以及澆筑能力具有均衡性，有序完成混凝土澆筑作業[3]。

5.3 養護方面（溫度控制）

（1）測溫的意義。

大體積混凝土施工體積較大，水泥有明顯的水化熱作用，內部水泥在此期間釋放的熱量難以快速向外部散發，混凝土表面的溫度可在空氣流通作用下快速降低，由此加大內外部溫差，溫度應力偏大，易由于溫度失控而產生裂縫。做好測溫工作后，可以準確掌握大體積混凝土內外部的溫度，明確溫差，采取合適的保溫、保濕措施，使混凝土內外部的條件均衡，由此保證混凝土的成型質量。

（2）測溫點的布置。

在各施工流水段分別布設測溫點，遵循均勻性原則，同時要求各測溫點需具有代表性，以便準確反映所在部位的實際溫度，為溫度控制工作的開展提供可靠的數據參考。在測溫區間內，根據基礎底板溫度場的分布情況及溫控要求合理控制測溫點的數量，生成可用于反映混凝土整體溫度情況的數據。

提前制作合適尺寸的循環水冷卻管，將其埋設至混凝土內部，經過密封性檢驗后，通冷卻水用于降低混凝土內部的溫度，盡可能避免混凝土內表溫差過大的情況。冷卻循環水管選用的是Φ40 mm的薄壁鋼管，壁厚按2.5 mm控制。在主墩承臺施工中，冷卻水管水平布置，層距按1 m控制，共設置3層，在承臺一側中心線處設置進水管口，在另一側兩邊沿處設置出水管口，要求各層分別有進出水口。

盡可能減小進出口的水溫差，該差值需在6 ℃以內，自澆注之日開始直至澆注結束后的半個月內，期間應持續向管內注水用于冷卻降溫。

為準確掌握水的溫度，在蓄水池內放置高穩定性、高精度的溫度儀，利用該裝置測定水源的溫度，視實際情況采取調整措施，例如水溫偏高則增加冰塊起到降溫的效果。在出水口處固定溫度檢測儀，利用該裝置測定溫度，將水溫與進水口的水溫展開對比分析，若實際溫差超出許可范圍，需適當加大通水量，增強降水效果[4]。考慮進水量控制的靈活性要求，宜在進水口處布設調節閥，通過對該裝置的調節靈活控制通水量。

5.4 測溫方法

混凝土內部測溫所用儀器為電子測溫儀，在確定測溫點后，于該處埋設測溫導線，通過與測溫儀器的聯動，完成測溫工作。外部測溫的條件較佳，便捷性較好，可利用普通玻璃溫度計直接測量。

加強對混凝土溫度的監測，及時采集并記錄數據，根據混凝土內外部的溫度情況動態調整保溫材料的厚度和層數，減小混凝土內外部的溫差、混凝土外部和環境的溫差，增強溫度的均衡性。

在大體積混凝土溫升階段，需保證內外溫差在25 ℃以內。遇環境溫度較高的情況時，適當減小保護層的厚度。環境溫度偏低時，采取增加保溫層厚度的方法，通過此途徑減小內外部溫差。

6 結語

實踐表明，合理應用支架懸空施工技術后，可以有效完成大體積混凝土承臺的建設工作，施工全程無安全問題，施工質量可滿足要求，兼顧安全、質量、效率及效益的多重要求。通過該項施工技術的應用，能夠為后續施工提供堅實的基礎，也間接表明該項施工技術具有較高的參考價值。