跨海大桥通航孔桥主塔墩承台施工

跨海大桥 56#、57#主塔墩承台平面呈哑铃形，由2个分离的D36.5m的圆形承台通过系梁连接而成。整个承台平面轮廓尺寸横桥向为83.75m、纵桥向为36.5m，系梁宽15m。承台厚度方向分为两级，一级承台厚度为5m，二级承台厚度为4m。二级承台顶面为矩形、底面为八边形。
[size=16.3636360168457px]56#、57#主塔墩承台施工采用双壁钢吊箱作为挡水结构，在承台施工完成后作为防撞结构永久保留。吊箱含挂腿设计重990.9t，吊箱在有资质的钢结构加工厂制造，底板、龙骨、内支撑在施工营地内制造；主塔墩钢吊箱在两艘大型驳船上组拼后浮运至墩位，利用2600t“东海工7号”浮吊将围堰吊起，临时悬挂在10根钢管复合桩上，利用吊挂系统下放围堰，待封底混凝土达到设计强度后，横桥向整体浇注，平面分层浇注承台。索塔采用液压爬模分节段施工。
[size=16.3636360168457px]①围堰制作、浮运及吊挂
[size=16.3636360168457px]防撞套箱平面长度90.1m、宽度43.74m，高度8.5m，承台套箱壁厚3.3m，系梁套箱壁厚3.1m。承台钢防撞套箱分为26段，单个节段长度4-11m。节段采用不锈钢高强度螺栓连接；分段重量约25-36t。
[size=16.3636360168457px]钢吊箱在有资质的钢结构加工场制作，主塔墩围堰采用2艘大型驳船作为平台拼装及浮
[size=16.3636360168457px]运设备，采用2600t浮吊利用专业吊具整体吊装下放。
[size=16.3636360168457px]主要施工方法：
[size=16.3636360168457px]A、围堰侧板分块制造，底板、龙骨、内支撑制作。
[size=16.3636360168457px]B、围堰组拼、浮运：
[size=16.3636360168457px]预先抛锚定位两艘大型驳船，加固后在铁驳上铺装底板、龙骨，侧板分区域组拼；分两组进行预拼装，先将两个圆弧段对拼，两节C节段(长8.0m)最后对接。对接检测合格后浮运至墩位旁抛锚定位。双壁钢吊箱围堰拼装见图5.6-2。
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[size=16.3636360168457px]C、围堰吊起套入钢管复合桩，将围堰吊挂在已接高的10根钢管复合桩上。围堰整体起吊下放见图5.6-3，吊挂见图5.6-4。
[size=16.3636360168457px]D、割除围堰悬挑牛腿，沿钢管复合桩下放围堰，入水后围堰侧壁灌水下沉至设计标高-3.2m，再将围堰吊挂在钢管复合桩上，控制围堰顶标高为+5.3m。
[size=16.3636360168457px]E、系统处加设10根钢管桩，吊挂系统底龙骨至钢管桩上，确保围堰封底及承台平面内连续灌注（浇注）施工。
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[size=16.3636360168457px]F、调整围堰底至设计标高，并调整围堰平面位置，完成围堰安装。
[size=16.3636360168457px]施工时考虑波浪的影响，拟在双壁钢围堰上接高1m单壁钢围堰作为防浪板，保证承台处于无水施工状态。
[size=16.3636360168457px]②围堰封底
[size=16.3636360168457px]对围堰的标高、垂直度、平面位置及扭角偏差进行调整，再进行封底混凝土施工。
[size=16.3636360168457px]xx航道桥主塔墩封底混凝土厚度为2.0m，封底混凝土强度等级为水下C25。
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[size=16.3636360168457px]A、围堰封底前的准备工作
[size=16.3636360168457px]a.钢管桩周边堵漏
[size=16.3636360168457px]由于围堰与钢管桩之间存在空隙，为防止封底时水下混凝土流失，需事先在钢管桩和围堰底板之间空隙进行封堵，封堵的方法如下：围堰入水前，将事先根据实测的桩位偏差和倾斜度制作的围堰堵漏环板（内径比钢管复合桩外径大20mm）套进各钢管复合桩，然后在围堰底板上焊接限位角钢，下放围堰，堵漏环板会根据钢管复合桩的倾斜情况，自由调节与钢管复合桩间空隙，围堰下放就位后，钢管复合桩外侧最大间隙小于20mm，可通过封底混凝土浇筑实现完全封堵。堵漏板条安装见图5.6-5。
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[size=16.3636360168457px]b.围堰底隔舱、侧壁、钢管桩表面清理
[size=16.3636360168457px]在封底前必须对围堰侧壁、底隔舱及钢管桩表面进行清理，以保证封底混凝土与围堰侧壁、底板及钢管桩间的粘结力。清理完毕后，由潜水员下水检查。潜水员下水检查时，除大面积的围堰底板外，需对各种角落特别注意，尤其是封底混凝土范围内的钢护筒表面，必须重点检查，钢护筒表面必须清理干净，不得粘附有浮锈及淤泥。
[size=16.3636360168457px]B、水下混凝土封底
[size=16.3636360168457px]a.封底方案
[size=16.3636360168457px]整个围堰的封底混凝土1次浇筑，混凝土量共计约4538.6m3。封底水下混凝土浇筑采用垂直导管法进行，分区连续进行。
[size=16.3636360168457px]b.封底施工
[size=16.3636360168457px]围堰的封底混凝土采用垂直导管法一次浇注，按照从两端向中间、从外向内的施工顺序，分块连续进行。
[size=16.3636360168457px]为尽量减少在浇注过程中装拆混凝土输送泵管的次数，在围堰顶面设置1台布料杆(布料半径23m)，布料杆接一台输送泵的泵管，通过布料杆将混凝土输送到围堰上各浇注点。水下混凝土浇注施工采用分区进行，在开始浇注时，所有导管必须布置到位。
[size=16.3636360168457px]封底混凝土方量大、时间长，为保证封底施工的顺利进行，封底混凝土的初凝时间应不小于24h。封底混凝土由水上混凝土工厂生产，通过混凝土泵输送上围堰。单个主塔墩围堰封底混凝土数量约为4538.6m3；封底施工前，混凝土工厂应做好充分的材料储备。围堰封底配备2艘150m3/h的混凝土搅拌船，保证封底可连续进行。
[size=16.3636360168457px]围堰内封底施工中的注意事项：
[size=16.3636360168457px]第一，在封底施工过程中，导管的埋深应保持在0.5～1.0m之间，为此，应合理配置导管长度并随着水下混凝土的浇注逐步提升导管，导管的提升通过导链葫芦进行，每根导管由2个5t导链共同提升，导链通过焊接钢筋吊耳挂在施工平台底部；第二，采用平底测锤测量混凝土面标高，容重2.5～3.0，测锤位置应相对固定，不得四处移动，测锤应设置在导管旁或导管之间的中间最远部位，每个测锤上的测绳均事先进行校准，每个测锤的刻度起点必须是0或20的整数倍，以免记数混淆；第三，封底混凝土浇注时，应保证混凝土面均匀、整体上升，混凝土面接近设计标高时应加强观测、控制，使封底混凝土顶面不致起伏过大。
[size=16.3636360168457px]③承台施工流程
[size=16.3636360168457px]承台施工流程见图5.6-6。
[size=16.3636360168457px]④承台施工准备
[size=16.3636360168457px]封底混凝土浇注完成且达到设计强度的90%以上后，可进行围堰内抽水施工，用水泵将围堰内的水抽干，并及时对围堰内基坑进行处理。
[size=16.3636360168457px]A、吊挂系统拆除
[size=16.3636360168457px]所有吊杆在围堰内水抽干后应及时拆除，吊杆的下部埋在封底混凝土中，应先沿承台底标高以下割除，再进行拆除。
[size=16.3636360168457px]B、多余钢管复合桩拆除
[size=16.3636360168457px]测量人员在钢护筒上准确放出承台底标高，并做好标记。将多余的钢管复合桩拆除，及时清理出基坑。
[size=16.3636360168457px]C、桩头处理
[size=16.3636360168457px]根据测量人员放出的标高，人工凿除桩头浮浆及多余的混凝土(注意预留设计要求的桩头嵌入承台的1000px高度)。
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[size=16.3636360168457px]承台施工流程图
[size=16.3636360168457px]D、基底处理及围堰内壁清洗
[size=16.3636360168457px]将封底混凝土高出承台底标高的部分凿除，并及时对围堰内壁进行清洗。
[size=16.3636360168457px]封底混凝土低于承台底标高的则用碎石垫层和砂浆面层找平，砂浆面层的厚度不得少于50px。
[size=16.3636360168457px]⑤钻孔桩竣工验收，承台测量放样
[size=16.3636360168457px]A、桩基竣工验收
[size=16.3636360168457px]桩头处理完毕，在桩基顶面测量放出设计中心位置，对其平面位置进行竣工验收，桩基平面位置允许偏差为50mm；桩顶主筋伸入承台的长度应符合设计要求，允许偏差为±100mm。
[size=16.3636360168457px]B、承台测量放样
[size=16.3636360168457px]准确测量放出承台十字轴线及标高线，并做上醒目标记。
[size=16.3636360168457px]依据承台十字轴线用墨线弹出承台的轮廓尺寸线。
[size=16.3636360168457px]⑥钢筋制安
[size=16.3636360168457px]索塔承台采用不锈钢筋与普通钢筋结合的形式，对承台的外层钢筋及其露头拉筋的端头采用不锈钢钢筋。不锈钢筋的力学性能、质量标准与检验方法应符合《GB-T1220-2007不锈钢棒》《GB/T20878-2007不锈钢和耐热钢-牌号及化学成分》的要求。
[size=16.3636360168457px]不锈钢筋的绑扎钢丝采用直径1.2mm柔性的不锈钢丝，牌号与不锈钢钢筋相同。不锈钢钢筋的连接器采用相应的不锈钢钢筋连接器。
[size=16.3636360168457px]A、钢筋制作
[size=16.3636360168457px]钢筋进场存放及检验：所有钢筋均应有制造厂家的质量保证书和出厂合格证，试验室应按规定进行抽样检查，其技术要求应符合现行国家标准的有关规定；
[size=16.3636360168457px]钢筋在现场存放应用枕木架空，并应设置挡雨设施，以防钢筋锈蚀。
[size=16.3636360168457px]钢筋在车间下料、弯制成型，运至现场进行安装。
[size=16.3636360168457px]加工前，钢筋表面的油污、浮锈等应清理干净，钢筋应顺直、无局部弯折。
[size=16.3636360168457px]钢筋加工后，表面应无明显伤痕。
[size=16.3636360168457px]加工好的钢筋应分类编号存放。
[size=16.3636360168457px]B、钢筋连接
[size=16.3636360168457px]直径20mm以下钢筋采用绑扎搭接接头，直径大于20mm钢筋采用机械连接接头。
[size=16.3636360168457px]钢筋接头位置应避开钢筋弯曲处，且距起弯点的距离不得小于钢筋直径的10倍。
[size=16.3636360168457px]配置在“同一截面”内的钢筋接头，不得超过钢筋数量的50%；且“同一截面”内，同一根钢筋上不得超过一个接头。
[size=16.3636360168457px]C、钢筋安装
[size=16.3636360168457px]钢筋安装应按设计图纸和规范要求进行施工，钢筋品种、规格、数量、形状、位置、接头等均应符合设计图纸和施工规范的要求。
[size=16.3636360168457px]钢筋绑扎采用直径0.7～1.2mm的扎丝隔点进行扎结，钢筋骨架应绑扎牢固，以保证在混凝土浇筑过程中不发生大的变形。
[size=16.3636360168457px]承台钢筋与钻孔桩伸出的钢筋笼相碰或无法从钻孔桩伸出的钢筋笼主筋之间的空隙中穿过时，可适当挪动承台钢筋的位置，但不得减少承台钢筋数量。
[size=16.3636360168457px]钢筋保护层：承台周边的钢筋保护层采用水泥砂浆垫块，其强度不小于承台混凝土的设计强度，保护层垫块宜错开布置，间距1.0m左右；承台底部钢筋保护层较厚，且有封底混凝土将承台底部与海水隔离，因此，承台底部的钢筋保护层可采用架立钢筋设置。
[size=16.3636360168457px]为便于钢筋定位并加大钢筋骨架的强度、刚度，应根据需要配置适当数量的架立钢筋。
[size=16.3636360168457px]D、预埋件、预留孔
[size=16.3636360168457px]接地装置应严格按设计要求施工。
[size=16.3636360168457px]塔座预埋钢筋应按设计位置安装准确、牢固，若塔座钢筋与承台顶面钢筋相碰，可适当移动承台钢筋位置。
[size=16.3636360168457px]为方便施工，在安装承台的水平钢筋网时宜预留适当数量的进人孔，并在进人孔处安装楼梯供人员上下；浇筑混凝土时，应注意将进人孔处断开的钢筋连接上。
[size=16.3636360168457px]E、钢筋制安工艺标准
[size=16.3636360168457px]见表5.6-1。
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[size=16.3636360168457px]⑦冷却水管、测温元件安装
[size=16.3636360168457px]根据承台浇注要求，对主塔墩承台进行水化热分析，依据分析结果对承台布设管冷措施。
[size=16.3636360168457px]A、冷却水管布置
[size=16.3636360168457px]为减少混凝土内部水化热，降低承台混凝土内外温差，尽量避免承台混凝土开裂，采取在承台混凝土内设冷却水管通水降温的措施。
[size=16.3636360168457px]冷却水管网按照冷却水由热中心区域(承台中间部位)流向边缘区的原则分层分区布置，每层冷却管的进、出水口相互错开。
[size=16.3636360168457px]冷却水管采用壁厚2.5mm、直径φ32mm的圆钢管。承台厚度为9.0m，分四次浇筑，第一、二次浇筑厚度为2.5m，第三、四次浇筑厚度为2.0m。第一、二次浇筑时，冷却水管顶层管网至浇筑顶面距离及底层管网至承台底距离均为0.75m，管网间垂直间距为1.0m，共布置两层水平冷却水管网；第三、四次浇筑时，冷却水管顶层管网至承台顶面距离及底层管网至第一次浇筑顶面距离均为0.5m，管网间垂直间距为1.0m，共布置两层水平冷却水管网。同一管网内水管间的水平间距为1.0m，最外层水管距离混凝土最近边缘0.5m左右；管网的进出水口需垂直引出混凝土顶面0.5m以上，不同层水管网的进出水口也应相互错开至少1.0m，且出水口要有调节流量的阀门和测流量装置。
[size=16.3636360168457px]布管时，冷却水管应与承台主筋错开；若错开有困难，可适当移动水管位置。
[size=16.3636360168457px]冷却管应与钢筋骨架或架立钢筋绑扎牢靠，以防水管变形或接头脱落。冷却管网安装完成后，应将进出水管与总管、水泵接通，进行通水试验。冷却管网应分区分层编号，每一层管网的进出水管均应编号登记。温控完成后，冷却管采用水泥浆进行封堵。
[size=16.3636360168457px]冷却系统安装完成后，进行试通水，对接头缝隙进行处理，保证密封、通畅。
[size=16.3636360168457px]B、测温元件布置
[size=16.3636360168457px]对大体积混凝土施工进行温度测试和监控，是为了掌握混凝土内部的最高温升及中心部位与表面部位的温度差，以便采取内部降温、外部保温蓄热的技术措施，降低并控制混凝土的内外温差，防止混凝土结构产生裂纹。
[size=16.3636360168457px]为准确测量、监控承台混凝土的内部温度，指导混凝土的通水养护，确保承台大体积混凝土的施工质量，承台混凝土内需布置温度测量装置。
[size=16.3636360168457px]混凝土温度测试是采用热电偶作温度传感器，将其密封并牢固绑扎在承台水平钢筋上，用电缆连接到多点数字显示巡检仪上，逐次显示各测点的温度，达到对混凝土的温度测试和监控目的。
[size=16.3636360168457px]由于承台的平面形状是双向对称的，冷却水管也是对称布置的，考虑材料的节约和数据的可靠性、代表性，承台混凝土的温度测试监控可在1/4承台平面内进行。
[size=16.3636360168457px]测温元件沿承台竖向布置4层，层间距离1.0m。每一层布置15个测点，分别位于承台纵横两个方向的1/8，1/4，3/8，1/2这4个断面上及承台长边1/2断面的侧面；这1/4平面内的6个冷却水管出水口各布置1个测温元件；大气中布置一个测点。
[size=16.3636360168457px]测温元件应进行编号并登记。
[size=16.3636360168457px]⑧承台大体积混凝土热工计算
[size=16.3636360168457px]承台施工用C45现浇混凝土，该标号混凝土拟采用配合比见表5.6-2。
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[size=16.3636360168457px]由于本配合比没有进行热工试验，测定其热工参数，因此，关于热工计算参数取值是参考经验数值确定的，主要参考了以下资料：
[size=16.3636360168457px]《大体积混凝土温度应力计算与温度控制》，朱佰芳著，中国电力出版社，2003年。
[size=16.3636360168457px]《大体积混凝土施工技术规范》(GB-50496-2009)。
[size=16.3636360168457px]《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTJD62-2004)。
[size=16.3636360168457px]温度边界条件取值：大气环境温度：30℃
[size=16.3636360168457px]混凝土浇筑温度：20 ℃
[size=16.3636360168457px]地基土壤温度：20℃
[size=16.3636360168457px]A、计算模型建立
[size=16.3636360168457px]为减少单元数量，缩短计算时间，选择模型(对称结构)的四分之一进行分析。为更好描述混凝土的热量传递给地基的情况，在此将地基也模拟为具有一定比热和热传导率的结构。整个模型有32004个单元，结点总数为36030个。建立的有限元分析模型如图5.6-7。
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[size=16.3636360168457px]B、温度场计算结果
[size=16.3636360168457px]图5.6-8～图5.6-23给出了第一层混凝土开始前到第60天的温度场分布云图。从图中可以看出，温度最高的地方出现在承台中心处，承台侧面以及浇筑面与空气进行对流换热，温度很快降低，但中心处温度降低较慢。第一次浇筑后的第80小时，中心温度达到第一次最高值55.9℃，温度较浇筑开始时刻升高了35.9℃，随后温度开始缓慢下降。第一次浇注完成后第240小时开始浇注第二次混凝土，第320小时温度达到第二个峰值，58.3℃，随后开始下降，第60天(1440小时)时，中心最高温度为37.2℃。
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[size=16.3636360168457px]从图5.6-24可以看出，中心温度与表面温度差值都在25℃以下。
[size=16.3636360168457px]C、温度应力场计算
[size=16.3636360168457px]应力计算结果如下(拉应力为正，压应力为负)：
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