大体积混凝土承台施工技术

大体积混凝土承台施工技术
近年来，在跨江、跨河等公路桥梁建设中，常常都能遇到水中大体积承台混凝土浇筑施工，如何才能有效的防止裂缝、保障施工质量，已成为施工人员经常探讨、研究的技术问题。

为此，本文作者结合工程实例就大体积混凝土施工技术进行了探讨。

标签：大体积砼;稳定性;裂缝;温度
一、工程概况
某大桥主桥桥型为95+170+95m连续刚构，主桥两个承台均位于江中，属于水上大体积混凝土施工。

承台高450cm，顶面标高+2.6m，底面标高-1.9m。

承台平面形状为圆端矩形，横向长41.4m，纵向长14m。

一个承台的混凝土方量2507m3，钢筋206.9t，采用C30混凝土。

承台采用有底套箱施工。

套箱由立柱、承重梁、分布梁、吊杆、底梁、底板、侧模及内撑构成，详情见《承台套箱布置图》。

承台套箱布置图
套箱采用螺旋千斤顶下放、水下混凝土封底。

承台实体分两层施工，第一层高2.5m，第二层高2m。

第一节墩身（1.5m）与第二层承台同时施工，并在该层承台混凝土浇筑12小时后，浇筑墩身混凝土。

二、承台实体施工
承台属大体积混凝土，施工时采取选用低温配比、对原材料降温、选择在夜间施工、采用冷却水循环降温等措施，来避免承台因温度应力而开裂。

1、钢筋施工
承台钢筋分为横向主筋（N1）、纵向主筋（N2）、中架立筋（N3）、边架立筋（N4）、直线水平筋（N5）、圆弧水平筋（N5’）、抗剪钢筋（N5’’）、墩柱预埋筋、防卡墙预埋筋等9种。

其中纵横向主筋靠近底面各有三层，靠近顶面各有两层。

钢筋在钢筋加工棚进行下料、调形和编号（用油漆在钢筋上写简化编号）。

小于12m的主筋直接按设计长度下料;其余的分两段下料，其中一段长12m。

分段加工的主筋一端制作成直螺纹，其中纵向主筋的制作成镦粗直螺纹。

水平筋也
按12m分段下料，但总长度须增加每个分段间的搭接长度。

其余钢筋直接按图纸长度下料。

安装前，钢筋按安装次序，分批运到平台，并吊入套箱内。

钢筋安装顺序为：边架立筋→第1到3层横、纵主筋→中架立筋→剪力筋→下半部分（第一层混凝土范围）水平筋→墩柱预埋筋→【浇筑第一层混凝土】→剩余水平筋→第4、5层纵、横主筋→防卡墙预埋筋。

钢筋安装步骤如下：
①分若干个区域同时安装边架立筋，同时安装2～3根水平筋（间距1m），使架立筋连成整体，并在最上一根水平筋上设置临时斜撑，撑到封底面以保持架立筋竖直。

斜撑每3m布置一道，其与架立筋的夹角不小于30°。

水平筋和架立筋绑扎固定，绑扎点按梅花形布置。

②安裝最底层横、纵主筋，穿过立柱的位置用气割开孔。

纵横主筋间绑扎固定，绑扎点按梅花形布置。

横向主筋下设置保护垫块，垫块厚度比保护层厚度大1cm，垫块间距不大于50cm。

③安装临时架立筋（长50cm，用主筋余料制作），布置在纵横主筋交叉点上，纵横方向均间距3米，与纵横主筋焊接固定。

④在立柱与钢筋不冲突的位置，焊接竖向槽钢（长1m，槽口扣在立柱上）加强。

然后将底层主筋以上30cm的立柱割除（加强槽钢覆盖部分保留）。

⑤安装第2、3层主筋。

其中每层与临时架立筋接触的横向主筋先安装，并与临时架立筋焊接固定。

其余主筋间绑扎固定，绑扎点按梅花形布置。

在此过程中调整桩基钢筋到设计角度，并依次安装箍筋。

⑥安装中架立筋和剪力筋，与第1、3层主筋点焊固定，并在内撑顶部设定位筋（由第5层主筋临时充任），以保持钢筋的竖直（或倾斜角度）。

⑦安装第一层混凝土范围的水平筋，与架立筋绑扎固定，绑扎点按梅花形布置。

在侧模与边架立筋之间设置保护垫块，垫块厚度与保护层厚度相同，垫块间距不大于1m。

⑧安装墩柱预埋钢筋，并在内撑上设定位架（由10号槽钢构成）协助固定。

⑨在第一层混凝土浇筑完毕后，拆除内撑及其上的定位构件，然后加高冷却水管定位架，作为主筋安装定位架。

⑩安装剩余的水平筋，与架立筋绑扎固定，绑扎点按梅花形布置。

在侧模与边架立筋之间设置保护垫块，垫块厚度与保护层厚度相同，垫块间距不大于1m。

k安装第4、5层主筋。

其中每层与定位架立杆接触的纵向主筋先安装，并与立杆焊接固定。

其余主筋间绑扎固定，绑扎点按梅花形布置。

l安装防卡墙预埋筋，并与相邻主筋焊接固定。

2、封底
封底高1m，为C30水下混凝土，混凝土方量约463m3。

采用导管法灌注，混凝土扩散半径按4.5m计算，共布置23个灌注点，如下图所示（实点为主灌注点，空心点为补灌点）。

3、封底设施布置
封底设施包括作业平台、灌注设备、排水设备和清表设备四部分。

作业平台用下放作业平台改装，主要是增加了导管挂梁和布料机承重梁。

新增构件与承重梁用骑马螺丝固定，与分布梁点焊固定。

灌注设备包括1台泵车、1台车载泵、一套布料机、集料斗（50×50×20cm）4个、导管16套、龙门吊1台、浮吊1台。

集料斗配合泵车和布料机的出浆口的移动在各个导管口转移，其余设备的布置见《封底灌注设备布置图》。

靠栈桥侧半幅承台采用汽车泵泵送混凝土，靠外侧半幅承台采用布料机配合地泵泵送混凝土。

两台输送泵为同时泵送以保证套箱混凝土底板受均衡力，混凝土采用6台混凝土搅拌车运送。

排水设备以4台抽水泵（200m3/h）为主，另配两台泥浆泵清浮浆和三台潜水泵局部排水。

抽水泵布置在原钻桩平台上，泥浆泵挂在内撑上，潜水泵则放在集水坑内。

清表设备包括4套空压机、8台风镐、4个泥斗（2m3），以及浮吊和龙门吊。

清表设备在抽水后由吊机吊入套箱，放于封底面上。

封底平台以承台套箱承重系统的贝雷梁与I45工字钢为承重梁，双拼16#槽钢为分布梁，按灌注点位布置导管于其上。

另加工50×50cm小漏斗4个，于灌注前安置于准备灌注的灌注点导管上，并随布料机或泵车灌注点的转移而转移。

封底平台布置图如下：
三、封底混凝土灌注
3.1混凝土的配合比及混凝土质量要求
封底混凝土按照水下混凝土配合比及技术指标的要求制作，主要考虑到承台面积大，灌注点多，而输送泵少造成灌注时间长，故要求初凝时间长、和易性好。

具体指标如下：
（1）坍落度18-22cm，尽量控制在22cm;
（2）初凝时间16-20小时;
（3）和易性、泵送性良好;
（4）1m高混凝土扩撒半径需达4.5m以上。

3.2混凝土灌注
灌注步骤如下：
①安装导管，并使底口悬空底板面20cm。

放置集料斗后，将沙球（用沙袋包成的隔水球，厚度小于15cm）放入导管内，吊挂铁丝（双肢8号铁丝）留长大于12m，尾部绑在龙门吊吊钩上。

②向管内注浆，同时下放沙球，使集料斗不致满出。

直至沙球距底板面约50cm为止。

③快速下放沙球探底，同时向管内注浆5分钟，然后将铁丝提离导管。

④重复步骤①、②、③，使所有主灌注点导管均埋管成功。

⑤在主灌注点间轮换灌注混凝土。

每輪控制在50cm高，或在5个小时以内。

⑥每轮过后全面检查混凝土面标高，当发现局部地方高差大于50cm，则在临近补灌注点进行补灌。

先按步骤①、②、③进行埋管，然后连续灌注到设计标高。

⑦当所有主灌注点间附近的混凝土面都超过设计位置时，如果大部分混凝土面（超过60%）均低于设计值10cm以上，则继续灌注一轮10cm高的混凝土，否则直接到补灌点补灌。

⑧在补灌点进行补灌。

先按步骤①、②、③进行埋管，然后连续灌注到设计标高。

⑨全面检查一遍混凝土面标高，对低于设计标高15cm的位置进行定点补灌。

四、质量保证措施
东江特大桥37、38#主墩承台，其底面标高为-1.90m，在水面以下，施工时要求在无水状态下采用现浇法施工，对于水中主墩承台施工所需的有底套箱，结构要求在形状、空间上能满足承台施工需要，并能作为承台的底模和侧模，又能够承受承台砼浇筑时的重力和其它施工荷载;可在其内抽水形成一定深度的无水
施工空间，且能承受由于抽水所造成的水头差的压力;另外，由于承台施工时间跨度长，要求有底套箱在采取一定措施后还能经受较恶劣天气的影响;因此，主墩承台施工的难点，在于确保有底套箱施工的成功。

五、结论
以上措施均在本工程中得以实践，承台的结构稳定性得到很好的控制，经现场实际测量3天龄期的混凝土内部温度最高，达63.6℃，通过有效的降温，各项指标均达到了预期效果，承台没有出现任何的裂缝及坍塌情况。

总结经验，大体积混凝土施工只要准备充分、组织得当、技术措施及施工工艺科学合理，就可以控制裂缝产生，保证混凝土的施工质量。