跨海大桥水中承台大体积混凝土施工工法.pdf

BRJ DGE AND TUNNEL CONS TRUCTI oN AND M ACHI NERY 文章编号 ： 1 0 0 0 0 3 3 X( 2 0 1 4 ) 0 4 0 0 7 6 0 3 跨海大桥水 中承 台大体积混凝土施工工法 雷 权 有 ( 中国水 电建设集 团十五工程局有 限公 司 ， 陕西 西安7 1 0 0 6 5 ) 摘 要 ： 通过从施工工艺理论 、 工艺流程 、 质量控制及安全措施 等方面介绍柬埔寨科普奥斯 大桥的 承 台混凝 土 的成功 浇 筑 ， 探 索 了跨 海 大桥 水 中承 台 大体 积 混 凝 土新 颖 的施 工 工 法 ， 以供 类 似 工 程 借 鉴 。 关 键词 ： 大体 积混 凝 土 ； 浇 筑 ； 工 艺 ； 质 量控制 中图分 类号 ： U4 4 3 2 5 文献 标志 码 ： B Co ns t r u c t i o n Te c hn o l o g y o f M a s s Co nc r e t e o f Un de r wa t e r Pi l e Ca p f o r S e a c r o s s i n g Br i d g e LEI Qu a n y o u ( Si n o hyd r o Co r p or a t i on Engi n e e r i n g Bu r e au 15 Co Lt d，Xi a n 7 1 00 65，Sh a a nx i ，Chi na ) Ab s t r a c t ： The S uc c e s s of ma s s c o nc r e t e pou r i ng of Koh pu os Gr a nd Br i dg e i n Ca m b od i a wa s i n t r od uc e d i n a s p e c t s o f t he o r i e s a b ou t c on s t r u c t i o n t e c hn ol o g y， c on s t r u c t i o n pr o c e s s ， qu a l i t y c o n t r o l a n d s a f e t y m e a s u r e s The c o ns t r uc t i o n t e c hno l o gy o f ma s s c o n c r e t e o f un de r wa t e r p i l e c a p f o r s e a c r o s s i n g b r i d g e wa s e x p l o r e d a n d c o u l d b e r e f e r r e d t o b y s i mi l a r p r o j e c t s Ke y wo r ds ：m a s s c on c r e t e；p o ur i n g；t e c hno l o gy；q ua l i t y c on t r o l 0 引 言 海 上大 桥 施 工 中 的水 中 承 台 大 体 积 混 凝 土施 工 ， 是大桥的关键施工环节。其中钢套箱整体下放 、 体系转换 、 水中混凝土施工 ， 都需要统筹计算 ， 精心 策划 。施 工 中为 了控 制 钢 套 箱整 体 下 沉 和 上 浮 ， 需 要综合考虑海水的浮力和混凝 土 自身的重力 ， 大体 积混 凝 土 的浇筑 和温度 控制 也是 施工关 键 环节 。 1 工 程 概 况 中国水 电十 五局路 桥公 司在柬 埔寨 施工 的科 普 奥斯 跨海 大桥 柬埔 寨 Ko h P u o s大 桥项 目位 于 柬埔寨王国西南沿海城市西哈努克港 ， 是连接 Ko h P u G s 海 岛 与 陆 地 的跨 海 桥 梁 。该 工 程 由俄 罗 斯 Ko h P u o s 投 资 公 司 为 开 发 Ko h P u G s岛 而 投 资 兴 建 。中国水电建设集团国际工程公 司与 Ko h P u G s 投 资公 司于 2 0 0 7年 1 O月 2 2 日签 订 E P C合 同 ， 由 十五局承担大桥施工任务 ， 委托 中国同济大学建筑 设计研究院设计 ， 北京路桥通咨询公司监理 。 收稿 日期 ： 2 0 1 3 0 9 0 9 7 6 大桥设计全长 9 0 0 m， 为满足通航要求 ， 由中间 主桥 和两 端引 桥 组 成 。承 台 为水 中承 台 ， 设 计 尺 寸 为 1 6 m1 2 m5 m， 总浇 筑 混 凝 土量 为 9 6 0 m。 ， 水下混凝土高度为 3 m， 水上混凝土高度为 2 m。 2 工艺原理 2 1 工 法特 点 ( 1 )在水面以上将钢套箱拼装好 ， 一次性下放 到位 ， 以节约 时 间 ， 降低 施工 难度 。 ( 2 )先 浇筑 封 底 混 凝 土 ， 使 承 台混 凝 土 水 中施 工变 成无 水施 工 。 ( 3 )利 用辅 助竖 向钢管 消 除海 水对 承 台钢 套 箱 的浮力 。 ( 4 )焊接转换牛腿 与精轧螺 纹钢后割 除钢护 筒 ， 节 约 了大 量辅 助材 料 ， 并 利用 牛腿 抵消 了混凝 土 对钢套箱的重力 。 ( 5 )混凝土中预先埋设 4层冷却管道 ， 减小 了 混凝土的水化热， 消除了混凝土的内部应力 ， 防止了 混 凝 土产生 裂缝 。 BRJ DGE AND TUNNEL CONS TRUCTI ON AND M ACHI NERY 2 2适用 范 围 该工艺适用于跨海或其他桥梁 中的大体积水 中 承 台工 程施 工 。 2 3 工 艺原理 在水面以上将钢套箱拼装完成 ， 利用 2 0根精轧 螺纹钢与钢套箱底连接 ， 用 2 8台千斤顶同步将钢套 箱下放到位。用 1 O根钢管和钢护筒与套 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 。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 _ 1 。 3 施 工工艺 3 1 施 工 工艺流 程 跨海大桥水中承台大体积混凝土施工工艺流程 如 图 1所示 。 l 拆除平台 =二 二 _一 I 在互通+1 5 m 标 l 高焊接临时牛腿 =二二 l 拼装底板，布置 l 下 放 系 统 及 吊 点 =二 二 _ _ _ _ _ _-_ _ _ _一 I 度板调平， l 临时固定 =二 二 _ _ _ _ _- _一r 。 0 。 。 。 。一 筮 H 蕉 兰 錾 I 一 l 套箱整体下 I 放到一2 3 0 m = 二 二 _-_-_一 l 平面位置及 l 垂直度调整 套箱临时固定 l 在护筒上 l 二二 套箱堵漏， l 封底准备 I 厂一 掌 蔫 裟 蹬 H樊 嚣 下 混 凝 土 地 l l集 料 斗 及 导 管 I 一 抽水，清理，堵l 漏，进行体系转换l 二二 第二次封底， I 干封0 5 m l 二二 割除钢护筒及l 拆除下挂系统l 二二 二 二 = 安装钢筋， l 承台施工 l 图 1 跨 海 大 桥 水 中 承 台 大体 积混 凝 土施 工 工 艺 流 程 3 2 操作 要点 3 2 1 套 箱整 体 下放 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 1 4 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 2 8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 5 c m， 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 放到标高一2 3 r n处 。整体下放时采用 1 4个 吊点， 每次行程为 5 c m， 下放 由专人指挥， 同时技术员复 核各吊点累计下放行程。注意千斤顶工作性能和油 封 ， 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 、 垂直度和高程 ， 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 1 0个 吊点 螺母 拧紧， 调整好底板高程 ， 准备封底混凝土施工 。 3 2 2 体 系转换及 第二 次 干封底 为了保证承台混凝土的浇筑安全 ， 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 一1 5 I T I 处护筒上焊接双拼 1 4 5工字钢牛腿 ， 将预置 的精轧螺纹钢螺母拧紧在 牛腿 上 。清 理 钢 护 筒 外 壁 的杂 物 ， 牛 腿 须 开 5 0 。 单 面坡 口与钢护筒焊接 ， 焊缝 高 1 2 mm， 要求焊缝紧 密 、 均匀和满焊 。体系转化后进 行第二 次0 5 m厚 的封底混凝土干浇筑。浇筑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 。 3 2 3 注 意事项 ( 1 )在未浇筑混凝土之前和浇筑过程 中要安排 专人对套箱整体的位置和高程进行检查。 ( 2 )加 强混 凝 土 的测 温 工 作 ， 混 凝 土 浇 筑 完 毕 1 2 h后 开始 测温 ， 前 3 d每 隔 2 h测 温 一 次 ， 3 7 d 内每隔 4 h测温一次 ， 直到内部温度降到与环境温 度 温差 不大 于 2 5为 止 。 ( 3 )混凝土表 面洒水养护不得形成干湿循环， 应保持湿润 。 ( 4 )冷却管通水采用海水 ， 洒水养护采用淡水 。 4 质 量控 制 4 1 承 台施 工质 量保 证措 施 ( 1 )所 有 的 材 料 必 须 严 格 按 施 工 图纸 进 行 下 料 ， 严格 控制 下料 尺寸 。 ( 2 )钢 套箱 侧板 加工 应符 合 规范 对模 板 的质 量 要求， 对质量达不到要求的模板进行返工处理 。 ( 3 )焊缝质量、 焊缝高度及焊缝 长度 必须符合 设计施工图以及规范要求 。 ( 4 )将受力较大的底面板与梁连接处 的焊缝作 为焊接质量控制重点 ， 发现不合格焊缝 ， 应及时进行 补焊， 保证结构的使用安全 。 ( 5 )钢 套箱 安装 应选 择风 浪小 、 低潮 时进 行 。 ( 6 )钢套箱 定位 时 ， 要反 复测 量 校核 ， 确 定 平面 77 BRI DGE AND TUNNEL CONS TRUCT1 0N AND M ACHI NERY 位置 、 垂直度及标高满足设计规范要求。侧板拼装 时注意在护筒上焊接反压 牛腿 ， 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 。 ( 7 )体系转换护筒上焊接 的牛腿应按设计要求 焊接好 ， 按相应规范对焊缝质量进行检查 ， 对质量达 不到要求的焊缝进行补焊。 4 2 封底混 凝 土和承 台混凝 土施 工质 量保 证措 施 ( 1 )封底混凝土施工前 ， 严格控制 昆凝土原材 料质量 ； 确保碎石、 砂 、 水泥 以及外加剂 的质量符合 规 范要 求 ； 确保 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 ， 按要求检测 开盘混凝土塌落度， 一旦发现不合格的混凝土应及 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 。 5 安全措施 5 I 套箱 结构 制作 与安装 ( 1 )侧模吊装前 ， 须仔细检查 吊点结构焊缝质 量 ， 以防转运后断裂。 ( 2 )侧模板安装时 ， 接缝处须垫 1 0 mm厚 的橡 胶 板条 ， 以防漏水 。 5 2 套箱 下放 ( 1 )套箱下放时要有专人统指挥 ， 利用 2 0 t 液压千斤顶下放 ， 操作人员必须系安全带 ， 人员通道 需牢固， 有护栏 。 ( 2 ) 下放千斤顶时， 必须 3人为一组， 2人操作 ， 1人观察协作， 每下放 5 c m需检查一次套箱底板平 整度 ， 循环 操作 。 ( 3 )底模 隔水 钢板需 单 面满 焊 ， 确保 密 封 ， 底 模 限位处理需复检 ， 保证套箱结构能满足抗风和抗浮 要求 。 5 3 套箱 封底 ( 1 )封底混凝土的施工工作必须在封底混凝土 初凝前 完 成 。 ( 2 )水下混凝土封底 时， 应确保封底的流动性 良好 ， 导管布置点位置正确 ， 测 点数量足够多， 保证 封底 处 的均匀 平衡 。 7 8 ( 3 )封底前应做好侧模与底板 间缝 隙、 底板 与 桩护 筒之 间缝 隙 的堵 漏 工作 。 ( 4 )浇筑封底混凝土时， 应派专人现场值班， 每 个技术员负责一个范围的量尺工作， 以保证封底混 凝土 厚度 均匀 。 ( 5 )钢套箱设有 安全 阀 3个 ， 设置在低潮位标 高 ， 封底时打开阀门， 确保箱内与海平面水位一致 ， 保证 封底 混凝 土在 凝 固前 的安全 。 ( 6 )体 系转 化 双 拼 和 三 拼 牛腿 的焊 接 ， 要 求 严 格按照设计图施焊。焊高要求 1 2 mm， 坡 口 5 O 。 透 焊 ， 完成后进行仔细检查 ， 确保封底混凝土的安全。 6 效益分析 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 的连续钢构桥梁 ， 水 中承 台施工为大桥关键施 工环节 ， 其施工难度较大。项 目部通过不断探索 ， 总 结 经验 ， 在 1 0 主 墩 承 台施 工 中成 功应 用 了 自主 研 发的“ 跨海大桥水 中承 台大体积混凝土施工工艺” ， 完满地解决了套箱整体上浮下沉 、 水 中承台混凝土 浇 筑 等难题 。此 工艺 方 法 节约 施 工 工期 1 0 d ， 节 约 人工费用和机械设备使用费 3万美金 ； 比混凝土套 箱节约材料费用 4 8万美元 ， 套箱使用后可回收钢 材 7 0 t ； 减少 了用 电量和油料 的使用量 ； 噪音污染 小 ； 总计 节 约费用 1 6 万 美金 。 7 结 语 柬埔 寨科 普奥 斯 大桥 承 台混 凝 土 的 成功 浇 筑 ， 探索了跨海大桥水中承台大体积混凝土新颖的施工 工法 。 由于整体 安排 合理 ， 计算 精确 ， 节 约 了大量 的 工期 和人力 物力 ， 社会 效 益显著 。 参考 文献 ： 1 张永松 ， 陈劲松 浅析大体积混凝土施 3 2 3 2 艺 J 黑龙 江科技 信息 ， 2 0 1 1 ( 1 1 ) ： 2 2 9 2 李潘武 ， 曾宪哲 ， 李博渊 ， 等 浇筑温度对大体积混凝土温度应 力 的影响 J 长安大 学学 报 ： 自然科 学版 ， 2 0 1 I ， 3 1 ( 5 ) ： 6 8 7 1 责任编辑 ： 袁宝燕