武汉杨泗港长江大桥2#塔沉井混凝土施工技术
2017-07-31
1 工程概况
杨泗港长江大桥位于鹦鹉洲大桥上游3.2公里、白沙洲大桥下游2.8公里处，从汉阳国博立交，沿汉新大道跨鹦鹉大道和滨江大道，在武昌侧跨八铺街堤、武金堤至八坦立交，全长约4.134公里，主桥采用主跨1700m悬索桥，悬吊跨度为465m+1700m+465m。
杨泗港长江大桥2#主塔基础采用带圆角的矩形结构沉井，标准段井身平面尺寸为77.2m×40.0m，圆角半径为12.9m，平面布置18个10.6m×10.6m的井孔，井壁2.3m，隔墙1.8m。下部采用钢构沉井的形式，钢沉井平面尺寸：长×宽×高=77.2m*40m*28m，底部刃角部位较标准段每侧增加0.2m，平面尺寸77.6m×40.4m，底口刃角高2.0m。
2 井壁混凝土施工方法
井壁混凝土施工由混凝土搅拌站提供混凝土，经泵管运输到沉井。为保证混凝土浇筑质量和施工安全，钢沉井着床后在稳定状态下，可分块对称进行井壁水下混凝土灌注。水下混凝土应按相应规范[1]要求浇筑完成；剩余部分井壁及隔舱混凝土应在无水状态下浇筑，待水下混凝土强度达到80%后，抽干井壁内积水，对水下混凝土进行凿毛、清理干净后，干打井壁混凝土，确保新老混凝土结合质量。钢沉井井壁板及隔舱板容许承受最大10m水头。为确保施工安全，在实际施工时，保持水头差不大于10m。在钢沉井注水下沉及灌注井壁水下混凝土时应控制灌注速度。
2.1 水下混凝土浇筑
2.1.1 水下混凝土浇筑方法。水下浇筑混凝土采用导管法[1]。导管直径200-300mm，壁厚3-6mm。各导管用法兰盘加止水胶皮垫圈用螺丝连接紧密，以防漏水。
在钢沉井顶上架设施工平台，在平台上架设水下混凝土灌注架。浇筑水下混凝土时架设导管，导管下部最末3节则安装脚管。长约2-3m。末管底端距沉井底的距离不得大于30cm。脚管仅上端带法兰盘。下端用8-10mm厚的钢板做成护脚圈加固，防止管口变形。导管轴线必须呈一直线。否则，在浇注过程中会增大提管阻力。浇注混凝土时会使导管偏斜。
沉井分块分为十字型、T型、带圆弧形三种，三种形式的导管布置方式如图4-7所示。其中，导管一共需要24根，每根长为27m。沉井分块如表1所示。水下混凝土一共浇筑13841.8m3，标高为+15m，一共浇筑了13.8m。
2.1.2 水下浇筑混凝土高度计算
钢沉井浮运定位后，注水下沉至+0m标高。根据水文资料，此时沉井的水位为+24m。在浇筑井壁混凝土时，为保证沉井安全，规定要求沉井内外水头差不超过10m。根据计算，当水封混凝土顶面标高达到+15m时，即可抽干沉井里面的水，干打混凝土。
2.1.3 井壁混凝土布料
井壁混凝土布料时，按照相关规范要求[2]和现场总体施工计划，采用泵管直接接至沉井浇筑区域内进行。为防止混凝土浇筑过程中发生沉井倾斜现象和防止相邻隔舱水头差大于10m，施工过程中采用对称布料方式，并且实时监控隔舱水位，并在沉井上布置水泵。在浇筑时，根据混凝土浇筑的速度，相邻隔舱水头差的实际情况，采用在浇筑舱抽水方式，保持水头差小于10m；抽水时，要保证浇筑舱的水位相同。
根据对总体施工安排和对称浇筑的原则，井壁混凝土浇筑分六次进行。六次浇筑方量和抽水量如表2所示。
2.1.4 水下混凝土浇筑注意事项[1]
（1）开始灌注时导管底端到沉井底的距离应为0.2～0.4m，排塞后不得将导管插回沉井底。（2）开灌前储料斗内必须有足以将导管的底端一次性埋入水下混凝土中0.8m以上深度的混凝土储存量。首次水封混凝土浇筑方量为10m3。（3）随着混凝土的上升，要适当提升和拆卸导管，导管底端埋入混凝土面以下一般宜保持2～6m严禁把导管底端提出混凝土面。（4）在水下混凝土灌注过程中，应有专人测量导管埋深，填写好水下混凝土灌注记录表。（5）水下混凝土灌注应连续进行，不得中断。因此灌注前应有严密的施工组织设计及辅助设施，一旦发生机具故障或停电、停水及发生导管堵塞、进水等事故，应立即采取有效措施进行处理，并同时做好记录。（6）在浇筑水下混凝土时，为确保施工安全，在实际施工时，保持水头差不大于10m。在钢沉井注水下沉及灌注井壁水下混凝土时应控制灌注速度。
2.2 剩余井壁及隔舱混凝土浇筑[2]
在水下混凝土浇筑完成后，抽干井壁内水，干打剩余井壁及隔舱混凝土。剩余部分混凝土采用泵管运送混凝土，泵管直接布料的方式。已浇筑混凝土与水接触的表层质量较差，在干打前应全部予以凿毛、清除。干打混凝土预留1.25m节段混凝土与混凝土沉井一起浇筑。混凝土沉井分3节，（7.5+6.85+7.65）m。
3 混凝土沉井施工方法
为加快施工进度，减轻施工吊装及混凝土浇筑设备的负担，混凝土沉井采用一次立模，对称分区施工。沉井混凝土根据对称分区施工原则进行分层浇注。模板高度为2.5m，模板面积为22463m2。
3.1 混凝土沉井模板施工[1]
3.1.1 模板的加工。根据现场施工能力，模板高3.0m，模板总面积为2691m2。模板系统主要由内外模板、拉杆、围檩、外部背楞、工作平台等组成井壁外模及隔仓倒角模板委托模板专业加工厂加工。内外模板采用对拉杆固定，设置工作平台以方便钢筋绑扎及混凝土浇注施工。模板的加工制作严格按照设计图纸进行，加工的模板面板为工作面，表面平整，面板间接缝严密、不漏浆，保证结构物外露面光洁，线条流畅。加工完成的模板需在加工场地进行试拼，经检验达到设计及规范要求后，再拆散用运输船运至施工现场。 3.1.2 模板安装。钢筋施工完成后，开始进行模板安装，安装步骤如下：（1）测量人员在脚手支架上放出沉井待浇块模板的角点。（2）用塔吊将待安模板吊至安装区域，对位安装，按从下往上的顺序，安装大面上的模板，用对拉螺杆将模板进行加固：对于十字型浇注分块，模板用拉杆进行固定；对T型浇注分块，距离较远的模板间用对拉拉杆连接进行加固，对拉拉杆焊接在T型区域内的吸泥射水孔预埋钢管（φ800x8）上。（3）用接口模板上的撑杆或在定位架上使用手拉葫芦等方法对模板进行精确调位，准备混凝土浇注。（4）模板安装前，仔细检查其表面是否干净，涂抹的脱模剂是否均匀。模板的安装严格设计要求的顺序进行。严格控制模板拼装精度，保持模板在整个施工中光洁、平整，模板安装牢靠且与设计尺寸的误差满足规范要求。对安装到位的模板固定牢靠，避免混凝土浇筑过程中模板移位。
3.1.3 模板施工使用流程。混凝土沉井分为三节，每节分三次立模和三次浇筑。混凝土沉井浇筑时采用立模后一次浇筑。模板在沉井竖向配置0.5m+2.0m+0.5m的模板。
3.1.4 模板拆除、保养。在混凝土浇筑完毕达到一定强度后，方可拆除模板。施工期间要严格控制拆模时间，模板在混凝土强度达到要求后方可进行拆除。对拆下的模板及时检查、清理模板表面，并涂刷脱模剂保养，以备下次使用。模板表面避免重物碰撞和敲击，使用过程中要注意保护钢模，防止模板变形。
3.1.5 模板加工、安装的质量要求。模板按设计要求进行制作、安装，其制作、安装精度应满足表3及表4的要求。
3.1.6 施工缝处理。上层混凝土对下层混凝土覆盖时应对下层混凝土表面进行凿毛、清除浮浆及冲水处理，从而保证上下层间混凝土的粘结强度。施工缝采用人工凿毛方式进行处理，凿除表面砂浆及松散混凝土，露出新鲜混凝土粗骨料的1/3，并用高压水冲洗干净。
3.2 混凝土输送
根据施工要求，除预留顶面1.25m段与混凝土沉井一起浇筑，钢沉井井壁及隔舱混凝土需一次浇筑完成。混凝土沉井浇筑18098.1m3。
沉井混凝土采用拖泵泵送、经过泵管、用布料杆布料入仓。混凝土沉井浇筑方量如表5所示。
3.3 混凝土布料[1]
沉井一共布置四台布料机，回转半径为24m。混凝土浇筑按照分层对称均匀浇筑原则进行，同时在混凝土浇筑过程中，各种施工设备在沉井上的对方均应尽量做到重力对称，防止沉井受力不均而发生倾斜。混凝土通过串筒将混凝土输送至浇筑点。混凝土施工时应分层、均匀、连续地浇筑，分层振捣，每层厚约30cm。
3.4 混凝土浇筑施工
混凝土浇筑施工前，对上一层浇筑混凝土表面凿毛、清洗，对钢筋、预埋件及模板系统进行全面检查，发现问题应及时解决。混凝土的浇注采用斜面分层法，每层的厚度控制在30～40cm左右，混凝土的振捣采用插入式振捣棒振捣。
（1）沉井接高单节浇注高度为5m，混凝土浇筑时为了减小混凝土自由落体高度，采用串筒下料进行混凝土浇筑。串筒布置间距为1.5m，串筒单节长度1.0m，根据浇筑高度，在浇筑过程中接长或缩短串筒长度，确保混凝土自由落体高度不大于2.0m。（2）振捣采取快插慢拔方式，振捣棒分前、中、后三段布置，前面为混凝土出料口布置一台，中间布置一台，后面为坡脚处布置一台。振捣棒作业时，要使振捣棒自然沉入混凝土中，不可用力猛插，一般应垂直混凝土面插入，并插入到下层尚未初凝的混凝土中5～10cm，以使上下层相互结合。（3）振捣棒插点间距不超过振捣棒有效作用半径的1.25倍，插点间距要均匀。振捣棒在混凝土内的振捣时间一般每个插点20～30s，振捣直到混凝土不再明显下沉、不再出现气泡、表面泛浆和外观均匀为止。振捣时要注意将振动棒上下抽动5～10cm，保证混凝土均匀密实。（4）振捣过程中振捣棒严禁接触模板，更不得通过振捣棒振动钢筋使混凝土密实。并在混凝土浇筑期间内，派专人检查模板拉杆松紧情况，防止出现爆模、漏浆等现象；专人检查预埋钢筋和其它预埋件的稳固情况，对松动、变形、移位等情况，及时进行处理。（5）混凝土浇注要连续进行，中间因故间断不能超过前层混凝土的初凝时间，混凝土浇注到顶面，应按要求修整、抹平。（6）在施工塔吊标准节埋设位置，振捣人员需进入到桁架内部，保证桁架处混凝土的振捣质量。（7）为减少混凝土表面的气泡，混凝土浇筑过程中采用二次振捣工艺（特别是在模板附近），即第一次振捣在混凝土布料后进行，第二次振捣在保证混凝土内在质量的前提下进行，一般是在下一层混凝土入仓前完成。为防止混凝土松顶而影响混凝土的质量，每次混凝土的顶层在初凝前进行二次振捣，并清除振捣后产生的表面浮浆。为减小每次混凝土顶部与其它部位的色差，适当减小每次最上层混凝土的坍落度。同时稍微超浇，以便在清除表面浮浆、凿除混凝土松散层后不影响施工接缝的处理。
3.5 施工缝处理
上层混凝土对下层混凝土覆盖时应对下层混凝土表面进行凿毛、清除浮浆及冲水处理，从而保证上下层间混凝土的粘结强度。施工缝采用人工凿毛方式进行处理，凿除表面砂浆及松散混凝土，露出新鲜混凝土粗骨料的1/3，并用高压水冲洗干净。
3.6 拉杆扣眼封堵
混凝土沉井外壁拉杆扣眼在模板后及时封堵，采用灌浆或塞填楔型预制块方法。确保沉井封底后承台底面以上范围内抽水的顺利进行。
4 计划施工工期
计划施工日期见表6。
5 结束语
沉井混凝土施工是杨泗港大桥的重点项目，沉井混凝土施工质量关系着沉井质量，并且直接影响承台及上部结构的施工质量。文章混凝土施工技术能够保证沉井混凝土的施工质量，缩短施工周期和成本。
参考文献
[1]JTGTF50-2011.公路桥涵施工技术规范[S].北京：人民交通出版社，2012.
[2]JGJ/T10-2011.混凝土泵送施工技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社，2011.
作者简介：朱潇（1992，1-），男，重庆丰都人，中南大学土木工程学院桥梁系学士，中铁大桥局设计分公司技术员。
罗真（1991，3-），男，新疆昌吉人，中南大学土木工程学院桥梁系学士，中交一公局第三工程有限公司技术员。
