海上现浇混凝土施工技术总结

海上现浇承台施工技术总结

赵晶伟王烁

（天津港航工程有限公司第三项目经理部）

摘要：本项工程的水上混凝土的浇筑工艺非常具有代表性，即展示了此类工程的施工工艺，又对一些常见的问题进行了解决，本工程于2015年8月12日完成全部施工任务，质量满足规范和设计要求。

关键词:墩台海上现浇吊机组搅拌船

1.工程概况

在天津大神堂浅海活牡蛎礁独特生态系统保护与修复项目（核心区警示灯塔及监控系统）施工中，桩基上部墩台部分，作为海上大体积混凝土施工工艺，混凝土内外温度控制较难，容易造成开裂等质量问题。且劳动力需求量较大，涉及到专业较多，钢筋加工制作需在水上方驳上完成，底模板安装和拆除难度大，整体质量控制难度较大。

混凝土承台为钢筋混凝土结构，长10m，宽10m，厚度为1.5m，面积为100㎡，混凝土浇筑方量为213㎡。施工内容主要包括墩台模板底板的支立，钢筋的绑扎与安装，侧模的支立，混凝土浇筑。

上部护轮坎结构也作为栏杆基础，25cm高，长35.3m，共包含2.4m³混凝土。

整个承台结构混凝土分两次进行浇筑，第一次浇筑50cm，第二次浇筑剩余1m承台、护轮坎及上部结构立柱。

图1.1 工程位置平面图

2.自然条件

2.1气象条件

工程位于渤海湾的西北侧，渤海的气象状况具有季节分明、变化显著的特征。本工程施工期间，主要受夏风及雨水影响（含热带风暴），台风（含热带风暴）出现频率较小。

本区历年平均风速4.5m/s。年平均降水413.3mm，年平均气温13.6℃。

2.2水文条件

根据观测资料本海域的潮汐属于不规则半日潮型，其（HO1+HK1）/HM2=0.53。本海域极端高水位5.88m，设计高水位4.30m，极端低水位-1.29m，设计低水位0.50m。本项目均以天津港理论最低潮面为基准面。

天津港理论最低潮面与大沽零点及当地平均海平面的关系如下图：

当地平均海面

大沽零点

2.56m 1.00m

天津港理论最低潮面

图2.1高程基面关系示意图

3、施工难度分析

工程采用水上浇筑大体积混凝土施工，主要难度在于三点工艺施工过程。

一是本工程承台施工底标高较高，墩台下方仅靠八根斜桩支撑，支立底模所用吊梁工艺设计较为复杂，即需要使铺底结构满足承载力要求，又不能影响钢柱上部结构的绑扎。我部采用夹桩铺底结构，使用吊杆吊起主、次梁，托起浇筑所需全部模板，实现了结构的模板支立工艺。

图3.1模板工艺示意图

二是本工程混凝土浇筑需要在海上进行，且墩台结构体积较大，海上浇筑存在一定难度，首先是浇筑方式，既采用何种方式进行混凝土的材料运输及浇筑，还必须需要考虑较大体积混凝土内部散热问题，避免混凝土开裂。为解决此点，我部多次讨论后决定，浇筑方式采用海上拌合船现场拌合，砂石等材料由拌合船所配方驳运输至施工现场，混凝土采取两次浇筑的方式，一是为上文“吊底”结构减轻压力，二是解决了混凝土浇筑厚度太大不利于散热的问题。

图3.2搅拌船实物图

4、设备选择

⑴方驳吊机组

本工程承台结构考虑使用方驳吊机组进行施工，另承台结构所用钢筋及材料均采用此方驳吊机组进行运输。

由于承台施工主要起吊零星材料，故选择吊机主要考虑承台施工所需吊高及长度，经多方选择，选用中联QUY80t履带吊机，与1500t方驳“冀盈海087”后组装成方驳吊机组。履带吊臂长46m。在方驳前部中间部位，按照履带吊履带位置，在甲板上焊接20mm厚钢板（长9m、宽2.84m），履带吊爬作为斜支撑加到钢板上后进行加固，履带底部满铺3cm 厚木板用于防滑。在履带前后立焊25#槽钢，并焊接20#槽钢以固定；两条履带两侧分别立焊25#槽钢各4根（高度以不影响吊机旋转作业为准），并以14#槽钢进行连接压焊在吊机履带下，立焊槽钢两侧焊20#槽钢作为斜支撑。

图4.1 履带吊吊重曲线

图4.2 方驳吊机组实物图

⑵拌合船

墩台部分混凝土浇筑共约213m³，其中包括桩芯浇筑约50m³，墩台主体部分混凝土150m³，护轮坎约3m³。现浇墩台厚度为1.5m，由于混凝土体积较大，且按照设计中基桩深入墩台中10cm，所以墩台混凝土必须在海上进行浇筑，为保证浇筑效果，计划采用分步浇注工艺，浇注砼考虑采用水上拌合船现场拌合并泵送砼。

水上浇筑混凝土与陆地浇筑混凝土相比，主要有以下几点差异产生的问题。

首先是材料的大规模运输，与陆上搅拌站砂石等材料可以囤积准备相比，海上搅拌混凝土必须保证混凝土材料的供应充足。本工程根据混凝土配合比计算出所用砂、石、水泥等用量，采用搅拌船配套方驳将混凝土材料准备充足并用于运输、存料所用，满足了混凝土搅拌材料的供应，但增加了一定的施工成本。

第二是与陆上混凝土浇筑相比，水上混凝土的浇筑效率较低，在温度较高的施工环境下，很容易影响浇筑质量，所以对搅拌船的性能有一定的要求限制。本工程拌合船选用了仓容为350m³，浇筑效率为50m³/h的拌合船，基本满足了施工所需。

图4.3 搅拌船实物图

5、工艺选择及计算

⑴工艺选择

工程基础采用钢桩结构，墩台混凝土悬挑在钢桩结构上，且混凝土重量较重，底模支设时存在一定难度，夹桩铺底工艺主要是为了满足钢桩上墩台结构的大体积混凝土支设底模的要求。

本工程混凝土承台为钢筋混凝土结构，承台上部混凝土总重量约为420t。

吊梁铺底结构计算主要考虑两部分，第一部分为上部混凝土结构重量传递至吊底结构后，主次梁接触部位所产生的集中荷载；第二部分上部重量传递至吊底结构，桩顶吊底结构所受的重力是否满足钢材许用应力要求。第一部分计算，由于主次梁接接触点较多，弯矩及钢材变形情况较为复杂，可以使用清华大学制作的“结构力学求解器”进行计算；第二部分受力较为简单，只需要计算八根钢柱吊杆是否能满足吊起一步混凝土重量即可。

第二部分受力计算理论，利用起重原理，将钢柱上八个部分受力简化为“八点起吊上部混凝土重量”，起重原理考虑起重安全，假设六点受力，即六个点承受第一步混凝土重量，第一步混凝土重约140t，即每个点最大受力情况为140/6=23.3t。由此可以计算选用吊杆钢材型号是否满足工程所需。

传统的吊底方案主要有采用钢桩上安置“板凳”（工字钢），吊起下部钢梁结构，支撑混凝土底模，实现浇筑结构。此种结构的优点为安装较为简单，对材料二次加工的要求不高，受力计算较为容易。缺点是此种结构“板凳”位置对桩顶钢筋的绑扎及安装影响较大，相同位置上的钢筋位置必须处理，或钻孔穿过“板凳”或绕过“板凳”，且需要重新联系设计单位进行图纸的变更。

第二种吊底方案主要采用在钢柱上直接吊挂且焊接固定加工好的吊杆，使吊杆作为吊起整个钢梁的主要受力形式。此方案优点在于吊杆结构较细，且紧贴在钢桩顶面，使承台钢筋绑扎及安装不受影响，且拆除吊底结构时比较方便。缺点是吊杆结构需要提前对材料进行较为精细的加工，且现阶段桩基打设工艺达不到较高的精确度，打设后需要根据桩基的实际位置，需再次对吊杆结构进行加工。

本工程承台结构较大，受成品钢筋最大长度制约，由于钢筋绑扎路线穿插较多,为了更加顺利的完成工艺要求，最终采用第二种吊底方案进行施工。