泸州泰安长江大桥主塔承台施工技术

收稿日期)5)作者简介刘菊()
),女,山东莱芜人,工程师。

泸州泰安长江大桥主塔承台施工技术
刘
菊1
,孔祥利1
,王国炜2
,高立勇
3
(1.山东高速建设材料有限公司,山东济南250014;2.山东省公路设计咨询有限公司,
山东济南
250102;3.德州市公路局,山东德州
253006)
摘要:简要介绍泸州泰安长江大桥主塔承台施工技术,重点阐述介绍了施工方案的实施,并剖析了施工控制的重点和难点。

关键词:主塔;承台;施工技术中图分类号:U443.1
文献标识码:B
R esearch on the ma i n to wer p ile
cap construction technol ogy of Luzhou Ta i an Changjiang R iver Bri dge
LIU J u 1
,KO NG X i ang-li 1
,W A NG Guo -w ei 2
,
G A O Li -yong
3
(1.Shan d o n g H i -s pee d Co n st ru ctio n M ateri a l Co .,Lt d .,Shando ng J in an 250014C hina;2.Shando ng P rov inceH i gh way Desi gn an d Cons u lt an ts Co .,Lt d.,Shando ng J i nan 250102Ch i na;3.D e zho u C it y H i gh way Bu reau ,Shando ng Dez h o u 253006Ch i na )
Ab stract :Th is article brief ly i n troduces the m ai n to wer p ile ca p
con str u ction
tec hnology
of Lu z hou Taian
Changjiang R i ver Bridge ,
it expounds t h e constr u ction
p lan m i p le men tati on ,and analyses the k e y and d iffic u lt po i n ts of t he constr uction con tro.l
K ey word s :mai n to wer ;p il e ca p ;constr uctio n technol ogy
1工程概况
1.1基础构造
泸州泰安长江大桥主墩26#
墩处于主河道岸边,主墩基础采用桩基承台,设置4排桩(每排5根)共20根直径52.5m 的钻孔桩。

承台尺寸为22150m @31130m @7100m (顺桥向@横桥向@承台高),共4929175m 3
,属于大体积混凝土施工,重点从各个环节降低水化热,控制裂缝的出现。

1.2工程水文地质
基础地层上部为砂土与卵石质土,砂土厚度薄,结构松散。

桥位处原地层被淘沙开挖后为的砂卵石自然堆积回填,沉积时间短,透水性极强,下部为饱和弱风化软质基岩。

索塔基础靠近航道,基坑开挖深度大,加之砂石采集厂在该处深层开挖挠动,破坏了原状地层结构,回填层自稳性差,透水性强,基坑开挖难度大。

1.3工期情况
主墩围堰顶标高为225.0m,承台施工周期内,水位与承台顶仅差1m 左右。

根据全桥总体计划及长江汛期情况,计划承台于2004年4月初完工,以期为后续工程的洪期施工作好充分的准备。

2承台施工方案实施
2.1基础防护及开挖
2.1.1红土粘心墙明挖试验方法
由于承台处河床枯水期暴露,具有明挖施工的条件。

开挖前先在基坑外围开槽换填红土,考虑在水中开挖,边坡跨坍严重,可能无法挖到设计标高,故开挖分三步:先将顶面1m 范围进行大开挖,然后向下开挖1.5m 后设阶梯后继续向下开挖,开槽上口宽度达10m 左右,深度为3.5m,开挖坡度为1z 1。

基础明挖过程中涌水量大,快挖到设计标高时基底出现管涌,试验证明基坑边坡需采取加固及隔水措施。

2.1.2桩基帷幕围堰
经基坑涌水量和边坡稳定性分析,采用两排
560c m 的咬合钻孔素砼桩基围幕,起到稳定边坡及隔水双重作用。

在承台靠江侧距承台边15m,上、下游侧距承台边18m 、22m,三面设置两排580c m 的钻孔咬合桩,桩长8.0m ,桩底较承台底低2.0m 。

桩间距1.0m ;两排桩间距23c m ,使桩之间紧密相贴。

3坡脚反压墙
因为基坑地质为回填卵石砂土,尽管采取了多层阻水措施,但仍然会有少量的局部渗水通过河侧堤坝
)
):2010027:19742.1.22
进入基坑,该部分少量渗水会将流径中的细砂带走,如果不采取有效措施控制,将逐渐形成较大的水流通道,最终可能形成灾害性管涌。

所以在基坑开挖基本成形以后,沿着承台四周再做一道反压堵水墙,用粘土编织袋边挖边彻筑。

有效避免了渗水将堤坝内部的细砂带走,起到明显的过滤防水的作用。

2.1.4外侧加高防洪堤
因为长江水位标高经常因受上游地区的雨水汇聚而变化,为了防止江水突然上涨引起江水倒灌进入基坑,在靠江迎水面用编织袋装粘土砌筑一道高2m,宽6m的防洪堤,内部用粘土回填。

2.1.5集水井
在承台基坑的上下游设置了三个集水井,每个水井设置了四台排量250m3/h的污水泵和4台排量50m3/h的清水泵,共同抽排基坑渗水。

2.2基地处理
(1)条石基础。

由于基坑开挖深度大、边坡土质松散,易塌陷,为了保证模板基础的稳定,控制大体积混凝土浇筑过程中模板的沉降、变形、移位和防止涨水。

在承台底部外围四周砌筑高1.1m,宽0.8m的条石基础,该基础同时作为承台下部1.1m高的模板。

在砌石前,用全站仪精确定位,砌石采用一丁一顺安砌,内表面凿除平整。

(2)基地硬化。

基坑开挖到设计标高后,承台底渗水量较大,在基坑底先设置一层厚100c m的砼封底垫层,起到了很好的阻水作用。

3模板工程
由于承台开挖后,大型设备无法到达作业面,所以承台模板全部选用P3015的组合钢模板,各大面组装成整体以后,用普通脚手钢管作为水平加劲肋,水平向间距0.5m。

然后外层采用2[120作为竖向加劲肋,拉条间距为1.0m。

在模板外侧设斜支撑,保证在浇注过程中不变形,不位移。

4大体积混凝土施工控制
4.1混凝土配合比设计
(1)选用水化热比较低的水泥,减少发热量,水泥采用拉发基32.5普通硅酸盐水泥,水泥用量307kg/m3。

(2)掺入I级粉煤灰和缓凝型外加剂,以减少水泥用量,降低水化热,改善混凝土的和易性。

粉煤灰的掺入量为22%,混凝土的坍落度是18c m,初凝时间为5~6h,抗渗达到S8。

(3)严格控制混凝土集料的质量和级配。

粗骨料的含泥量必须低于%,针片状少。

细骨料采用中、粗砂,细度模数大于3,含泥量必须低于%,以减少混凝土的干缩,增强抵抗混凝土的收缩,徐变的能力。

4.2水化热的计算与分析
泸州泰安长江大桥主桥主塔承台为31.3m@ 2215m@7m大体积砼结构,承台内设冷却管为5= 48mm,t=3.5m钢管,单根长度553.8m,共设冷却管7层,总长度3867.6m。

现对承台砼浇注及养护过程中砼水化热及冷却管降温效果检算。

4.2.1基本资料
表1配合比
水泥砂砾石粉煤灰水PH泵送剂
12.563.760.280.50.006
3077851154871761.84
4.2.2水化热计算
混凝土水化热7d绝对温度及最大水化热温度:
T
(7)
=
m
c
@Q
C@Q
(1-e-m t)(1)
……………………
式中:m
c
)每立方米混凝土水泥用量,kg/m3;Q)水泥水化热量,J/kg,查5路桥施工计算手册6P286表9-85,按普通425水泥取337J/kg;C)混凝土比热,取0.96J/kg#K;Q)混凝土的质量密度,取2400kg/m3;m)与水泥品种、浇捣时与温度有关的经验系数,取0.3;t)混凝土浇注后至计算时的天数,
取7d;T
(7)
=39.4e,最大水化热绝热温度:T
max
= m c@Q
C@Q
(1-e-m t)=44.9e。

4.2.3冷却管降温计算
根据冷却管布置及计算总通水量(计算取通水量为25L/m in),则:7d的总通水量为1764m3。

4.2.4冷却管出水口水温计算
承台施工在三月份,根据气温及水文资料,入水口水温按10e计根据热传导原理,依赛德尔和泰特公式: (1)努谢尔特准数
Nu f=1.86(R e f@P r f)1/3(
d
l
)1/3(
L f
L
w
)0.14(2)
…
Nu
f
=
A@d
K
f
(3)
……………………………………
故:
A d
K
f
=1.86(R e
f
@R r
f
)1/3(
L f
L
w
)0.14(4)
……………
因为出水流出时的温度是未知数,故管内水的平均温度无法确定,采用尝试误差法来确定。

假定出水
口最高温度是50e,则管内的平均温度为t
f
=30e。

()根据此温度从附表中查出水的特性系数
流体粘度系数L
f
=5@#;
)
3
)
山东交通科技2010年第6期
1
2.22
:8.0110-4kg/m s
2
水的导热系数:K f =0.6178W /m #e ;普朗特尔准数:P r f =5.42;水的比热:C p =4174J /kg#e 。

(3)根据流速求质量通量:
Q W m =509.3kg /m 2
#s (4)求雷诺准数
Re f =d @W m @Q
L f
=15885.8故:
A @0.0250.618
=1.86(15885.8@5.42)
1/3
(0.025553.8)1/3(8.015@10
-4
L w )
0.14
假定铁管的温度与砼温度相同,混凝土的入模温
度按10e ,则:
t w =54.9e
在此温度下:L w =5.10@10-4
,即:
A@0.025
0.618=1.86@44.16@0.0356@1.065;A=
76.98W /m 2#e
(5)根据能量守恒定律计算出口温度(管壁给水的热量等于水得到的热量):
A@P @d @l(t w -t f )=Q@W m @F @C p (t f 1-t f2)(5)…………………………………………………76.98@P @0.025@553.8@(54.9-t f )=509.3@14
P @0.0252
@4174(T -10);T =40.13e 复算温度与假定的温度接近,不必重算,出口温度按40.13e 计。

4.2.5承台冷却管降温效果计算
冷却管降温按7d 控制,则根据能量守恒定律:承台水化热总热量=承台降温后的热量+冷却水流带走热量,即:
C 砼m 砼T 终=C 砼@m 砼@T (7)-C 水@m 水@$T 水(6)……………………………………………………T 终=T (7)-C 水@m 水@$T 水
砼砼
(7)
…………………T 终=22.5e
$T=T 终-T 外=15.5e <20e
计算结果表明:承台内冷却管满足规范要求的内外温度要求。

4.3抽水控制
在砼浇注时,冷却管对应层砼初凝后开始进行连续通水冷却。

每层冷却管设一个进水口和两个出水口,每个进口接一个每小时53
的水泵,冷却水采用长江内的深层水,连续冷却长于后才停止通水。

4.4混凝土施工
(1)用高压水对碎石进行冲洗,以降低材料温度;(2)对混凝土的浇筑选在晚上进行,以降低混凝土的入模温度;(3)改进混凝土的浇筑工艺。

承台大体积混凝土分两次浇注,第一次浇筑高度为5m ,第二次浇注高度为2m ,水平分层施工,用三台混凝土输送泵同时单向浇筑,分层厚度30c m;(4)混凝土浇筑完成,初凝后及时覆盖麻袋、草垫并洒水,保持表面温度及湿润,控制砼内外温度差低于20e 。

5施工控制难点及重点
5.1基坑防水
承台的顺利开挖是确保后续施工的前提。

在桩基施工完毕后,根据承台平面位置以及红土粘心墙的开挖尺寸进行放线,在承台外侧进行开槽换填红土。

在开挖时要确保红土粘心墙的开挖宽度以及开挖深度,由于地质为河卵石层开挖坍塌比较严重,上口开挖至10m 左右,坡度为1z 1,开挖深度只能到达315m 无法达到设计标高。

对承台外侧进行帷幕咬合桩施工,进行帷幕咬合桩施工时,对其桩位进行测量放线,必须确保桩与桩之间的紧密结合,并控制咬合桩的桩底标高,以达到更好的防水效果。

5.2水化热控制
为了更好的防止承台裂缝的出现,首先对混凝土配合比进行优化;然后确定冷却管的规格;最后在承台浇筑完毕后,对混凝土表面覆盖麻袋进行养生并对冷却管进行7d 昼夜的连续通水降温,并派专人对混凝土内部与出水口水温进行测量观察,既观测记录了中间变化数据,又为分析大体积承台水化热收集了第一手原始数据。

6结语
本桥承台施工采用/红土填心墙y 砼咬合桩基坑防护y 砼封底y 浆砌条石模板基础y 分层连续浇筑y 大直径冷却管通水降温、覆盖养护0承台施工工艺,保证了砂卵石回填层中基坑开挖成功,避免了基底管涌,有效控制了施工质量。

本桥基础采用的砼咬合桩基幕防水墙,采用小直径冲击钻成孔,施工速度快,可以起到基坑支护和隔水的双重作用,有较大的推广价值。

为相同地质条件下深大基础的设计、施工积累了宝贵的实践经验。

参考文献:[1]J TJ 041-2000,公路桥涵施工技术规范[S].[]T GD6,公路桥涵设计通用规范[S][3]
向中富桥梁施工技术控制[M ]北京人民交通出版
社,)
)刘菊,孔祥利,王国炜,高立勇:泸州泰安长江大桥主塔承台施工技术
0m 7d 2J 0-2004.
..:2001.
24。