1工程概况
杭州湾跨海大桥建造在以钱江潮闻名于世的杭州湾上,是杭州湾工程的重中之重。该桥为世界第二、目前国内第一长的特大型跨海桥梁。该桥的建成将加强宁波与上海以及杭州湾南北两岸之间的联系、对促进长江三角洲区域经济的繁荣发展起到至关重要的作用。
第Ⅸ一B标段起止里程为K75+135至K81+385,全长6250m。共计1080根钻孔桩,126个墩。F69一F194承台厚2.5m,承台为圆形,桥墩高度8.3—13.5m,为花瓶式矩形墩,桥墩周边倒以圆角,墩顶截面长6.625m,宽3.20m,墩底截面长5.20m,宽2.20m,桥墩为现浇实体桥墩。以杭州湾跨海大桥第Ⅸ一B标段承台施工为例,着重阐述如何应用钢板桩围堰进行海上承台施工。
2施工方案的选择与确定
在投标阶段,设计采用钢套箱围堰进行承台施工。考虑这种围堰在水压力作用下,只产生环向轴力,可不设内支撑,因此能提供足够的施工空间,钢套箱围堰的内径比承台外径稍大,在灌注承台混凝土时,可作为承台模板使用。另外,由于其截面可以导流,因此抗水流能力强,对于流速较大的深水施工十分有利。但在实际施工中发现:虽然此方法对水中承台施工特别适用,也能确保承台混凝土施工质量,但采用此方法需要把巨大的十分笨重的钢套箱整体沉入水中,其吊运和定位特别困难,特别是在施工结束时,不能重复利用,造成巨大浪费。
经过对图纸、河床高程、水位高程及浪高的细致分析,对原投标方案进行了调整,用钢板桩围堰代替钢套箱围堰,经过多次试验和技术论证,此方法获得了成功。不仅打下去和拔出来十分方便,而且可以重复利用,大幅度降低了成本。仅将钢套箱围堰改为钢板桩围堰一项,就节约周转性材料500多万元。
3钢板桩围堰的构造与施工
钢板桩采用德国拉森I1a型。钢板桩间为锁VI连接,插打前进行检查及锁VI试验,根据计算埋入地面深度应大于8m。围堰直径采用13.4m,在承台顶面以上设两道圆形内支撑。围堰顶标高应高出一般平均最高潮水位(包括海浪)0.5m。承台施工前,利用吊机拆除部分钻孔平台,插打钢板桩围堰,进行承台施工。
3.1插打钢板桩
钻孔桩施工完成后,拆除部分钻孔平台,利用吊机施工钢板桩围堰。
首先用履带吊打设定位桩,安装圆形内支撑架,吊机逐根吊装钢板桩沿内支撑下插,振动锤逐根打到稳定深度,待全部合拢后依次施打到设计深度,随时检查桩身是否垂直,并进行调整。为减少水流阻力,插打顺序可采取从侧面开始,向上、下游插打,在另一侧合龙。
3.2堵漏
钢板桩插打到位后,可在其外侧围一圈彩条布,在布的下端绑扎钢管沉人河床,并用砂袋压住,堰内抽水时,外侧水压可将彩条布紧贴板桩,起到一定的防水作用,在板桩侧锁口处用止水材料密封。
3.3吸泥、硬化基层
根据围堰抽水情况,确定是否浇注封底混凝土。若能将水抽干,用抓斗挖泥至设计标高,回填片石,混凝土硬化基底,进行承台施工。否则,用高压水枪配合泥浆泵吸泥至设计标高,浇注水下封底混凝土。
3.4承台施工
承台为左右分离式,截面为圆形,直径分别为8.5m和9.8m。承台顶设计标高+2.0m,厚2.5m,承台采用海工混凝土,在南岸拌合站集中拌合,由混凝土罐车水平运输,承台混凝土输送泵浇注。围堰封底后,测量放出承台尺寸以及承台底面标高,绑扎承台钢筋,安装承台模板,浇筑承台混凝土。混凝土的浇筑采用分层浇筑,一次成型,分层厚度为30em左右,分层浇筑时间不得超过实验所确定的混凝土初凝时间,防止裂缝出现。当承台顶表面收浆后,采用淡水养护。
3.5承台大体积混凝土浇注降温、防开裂
本标段承台直径8.5m(.8m),承台厚2.5m,混凝土方量141.9m(188.6m)。由于承台直径较大,以及进人夏季,骨料温度较高,在混凝土的凝结过程产生水化热,易造成承台混凝土表面温度裂缝,导致抗氯离子渗透能力减弱,影响结构安全和混凝土的美观。在施工过程中采取在承台内部埋设降温管路施工工艺,通过循环水以达到降温防裂目的。
3.5.1冷却水管路的布设
上、下两层降温循环回路,两层间距1.10m,每个回路水平回转间距按0.85m布设。
3.5.2冷却水管路的固定
上层冷却水管路采用8钩固定,下层管路采用l6钢筋支架,吊钩和钢筋支架间距暂按2.0m布置。为避免水平移动,利用钢管脚手进行固定。浇注混凝土后拔除。混凝土浇注时避免混凝土直接冲击上层钢筋和冷却水管路,防止变形。
3.5.3冷却降温
混凝土灌注完成后对混凝土采用草栅覆盖。并在24h后开始间隔2—3h通过测温管测量混凝土内部温度,并随时做好记录。当混凝土温度达到25℃以上时开始采用自来水循环冷却降温。循环降温可采用小型离心泵配合助力循环。当循环储水池水温超过20℃时,需及时更换循环水。
4质量控制点及海上施工注意事项
(1)承台在施工过程中,由于在落潮后大部分露出水面,为保证承台表面质量,承台采用大块钢模板工艺进行施工。
(2)承台混凝土浇注完成后,用淡水养护,严禁使用海水。
(3)承台底面受力钢筋采用焊接或机械接头,其它非受力钢筋可采用搭接接头
(4)承台在混凝土施工完成至少6周后,方可拆除围堰,确保承台混凝土的质量。
(5)承台混凝土灌注属大体积混凝土施工,施工中采用低水化热水泥降低混凝土的水化热、承台混凝土内部埋设降温水管路通过循环水来降温,避免混凝土产生裂纹,承台浇筑一次完成。另外,在承台中均布预埋5根0钢管,作为温度测控管,每天间隔2—3h测混凝土温度,以了解水化热变化情况。
(6)钢板桩围堰在设计时,要求围堰顶标高高出一般平均最高潮水位(包括海浪)0.5m,防止承台在养护期内,受到海水的浸泡蚀。
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