最终接头钢壳“三明治”高流动性混凝土浇筑施工技术

苏怀平，冯伟

（中交二航局第二工程有限公司，重庆 401121）

1 工程概述

港珠澳大桥沉管隧道最终接头为“三明治”钢壳高流动性混凝土结构[1-3]，分为304个独立隔舱，单隔舱方量0.5～10 m3，浇筑总方量约1 280 m3（见图1）。主体区域隔舱采用高流动性混凝土（免振捣）[4-5]，吊耳区域隔舱采用普通高性能混凝土（需振捣）。

图1 最终接头三维模型图Fig.1 Final joint three-dimensional model map

2 总体工艺

最终接头钢壳加工完成后运输至预定浇筑点，完成各项准备工作后随即进行钢壳高流动性混凝土浇筑。高流动性混凝土由搅拌站集中生产，待混凝土各项性能参数检验合格后，罐车运输至浇筑点进行二次检验合格后进行混凝土泵送。最终接头钢壳分5次依次完成底板、墙体及顶板混凝土灌注。底板通过拖泵+泵管输送布料；中侧墙及顶板采用拖泵+布料机输送布料，其中吊耳区域采用振捣混凝土，布料后用插入式振捣进行振捣。

3 坞内灌水

最终接头钢壳高流动性混凝土在沉管预制厂[6]深坞内驳船（振驳28）上进行浇筑，因深坞堤坝存在坡率，驳船不能直接靠岸，布料杆不能覆盖钢壳所有浇筑点。所以在最终接头钢壳进入深坞内指定浇筑点后，通过对浇筑区域水深测量并对驳船在混凝土浇筑前后吃水深度进行计算，经综合考虑，在驳船进入深坞后关闭深坞门，并灌水至水位标高+3.0 m位置，最后驳船进行二次绞移至布料杆能够覆盖所有浇筑点的合适位置。浇筑期间随时监测深坞水位保持在+2.7～+3.0 m。

4 高流动性混凝土生产及运输

高流动性混凝土使用沉管预制厂2台搅拌站进行生产（另备用1台），搅拌站包括搅拌系统、制冰系统、冷水循环系统等。混凝土生产按3 m3/盘实施，先后向搅拌机投入集料、冰、粉料，再加入拌和水和外加剂，搅拌时间根据搅拌机性能、混凝土性状，并通过现场工艺试验确定，投料完毕后搅拌时间不少于180 s。为保证高流动性混凝土入舱（入模）温度，使用片冰及冷水进行降温，并对混凝土罐车安装保温层等措施，确保了混凝土出机及进入隔舱温度。混凝土生产完成后进行出机各项性能检测，检测合格后运输至浇筑点。

高流动性混凝土采用混凝土罐车运送，为降低混凝土质量控制风险和废弃量，每车运输量为6 m3。每车次混凝土生产检测合格后，按照既定线路运输约800 m，时间约6 min到达浇筑现场待检区（二次检测）等待，接收到浇筑信号后，立即进行二次检测，合格后方可入拖泵放料位进行投料。每车次混凝土均记录罐车编号、发车时间、达到浇筑现场时间、开始投料时间及投料完成时间等。

5 混凝土布料及灌注

5.1 分次及分舱浇筑

为尽可能降低混凝土浇筑过程中重力和温度对钢壳变形的影响，根据钢壳结构特点和受力变形特点将钢壳混凝土分5次进行浇筑，前一次混凝土强度达到70%后进行下一次浇筑。钢壳高流动性混凝土浇筑区域、时间及强度见表1所示。

表1 混凝土浇筑分区及强度统计表Table 1 Concrete pouring zoning and strength statistics

主体隔舱多为方形共计304个，隔舱分部情况见表2。混凝土浇筑总体遵循横纵向对称、跳舱浇筑的原则。分次浇筑的钢壳高流动性混凝土，采用分隔舱浇筑方法，浇筑过程对每个隔舱进行编号管理，如图2所示，逐一记录每个隔舱浇筑的各项参数。

表2 钢壳主体隔舱分部统计表Table 2 Steel shell compartment divisions statistics

图2 浇筑隔舱编号Fig.2 Pouring bay numbers

5.2 混凝土布料及灌注

钢壳高流动性混凝土浇筑过程中底板采用2台拖泵+泵管进行布料，墙体及顶板采用2台拖泵+2台布料机进行布料浇筑。

为满足最终接头钢壳结构受力需要及船体稳定性要求，底板隔舱浇筑从廊道开始向两边行车道进行对称布料浇筑。采用2台拖泵泵送混凝土，泵管通过浮桥、端封门布料至每一个隔舱内。

为提高施工效率，底板采用三通泵管+阀门控制混凝土布料。当一端在进行浇筑时关闭另一端阀门并安拆泵管至下一个浇筑隔舱浇筑孔，依次交替完成底板所有隔舱高流动性混凝土灌注。

墙体及顶板采用2台拖泵+2台布料机进行布料浇筑，见图3。因墙体较高，且侧墙斜倒角需转向布料，直接采用布料杆软管进行浇筑会导致混凝土下落高度较高及流动距离较远发生离析。为避免上述现象发生，在墙体内安装可伸缩的塑料软管进行下料，使混凝土能够顺利的到达指定位置，确保混凝土质量。中侧墙分为第Ⅱ、第Ⅳ两次浇筑完成，顶板分为第Ⅲ、第Ⅴ两次浇筑完成。

图3 最终接头墙体及顶板浇筑图Fig.3 Final joint wall and roof pouring figure

在浇筑过程中混凝土通过漏斗进入下料管完成隔舱浇筑，每个隔舱混凝土浇筑分2个阶段进行，混凝土液面130 cm以下泵送速度可控制在较大排量（约35 m3/h），距离隔舱顶面20 cm位置停止浇筑约1 min待隔舱内混凝土液面高度一致，随后将泵送速度控制在较小排量（约10 m3/h）继续浇筑直至排气孔液面高度在30～50 cm，浇筑管内约50 cm高度停止浇筑，如图4所示。

图4 隔舱混凝土液面控制图Fig.4 Compartment concrete level control chart

5.3 特殊部位混凝土浇筑

吊耳位于侧墙倒角和顶板中墙上方，采用普通高性能混凝土浇筑，配合φ70 mm、φ50 mm振捣棒振捣密实。顶板吊耳隔舱多为规则方形、三角形的独立隔舱，在第Ⅲ廊道顶板区域隔舱高流动性混凝土浇筑完成以后进行普通高性能混凝土浇筑。

侧墙吊耳隔舱呈不规则形状，在第Ⅳ区浇筑斜倒角的同时进行浇筑。由于侧墙吊耳区域隔舱与其他高流动性混凝土浇筑隔舱连通，所以不能独立浇筑，在浇筑过程中首先从侧墙开始浇筑高流动性混凝土至吊耳位置隔舱，随后更换为普通高性能混凝土浇筑，待吊耳区域隔舱混凝土浇筑完成后再更换为高流动性混凝土。在浇筑侧墙吊耳区域隔舱的同时进行振捣孔和下料孔的焊接密封工作。

6 结语

港珠澳大桥沉管隧道最终接头钢壳高流动性混凝土浇筑为国内首次钢壳“三明治”结构混凝土浇筑，填补目前国内无类似施工的空白，掌握了第一手资料；对钢壳高流动性混凝土施工工艺的可行性进行了验证，加深了对本工艺的认识；品质管理体系的有效运用使得钢壳高流动性混凝土浇筑质量、工效及资源利用得到了保证，为国内类似施工提供了参考。

参考文献：

[1] 林鸣，史福生，表莲.日本沉管隧道最终接头施工新工法[J].中国港湾建设，2012（4）：1-4.LIN Ming,SHI Fu-sheng,BIAO Lian.New technology for construction of final joints of immersed tube tunnels in Japan[J].China Harbour Engineering,2012(4):1-4.

[2] 林鸣，林巍，刘晓东，等.整体式主动止水最终接头技术及其与沉管管节的一体化[J].中国港湾建设，2017（11）：1-11.LIN Ming,LIN Wei,LIU Xiao-dong,et al.Technique of integratedtype and positive-waterstop closure jount and its integration with immersed tunnel element[J].China Harbour Engineering,2017(11):1-11.

[3] 林鸣，刘晓东，林巍，等.钢混三明治沉管结构综述[J].中国港湾建设，2016（11）：1-4.LIN Ming,LIU Xiao-dong,LIN Wei,et al.General discussion on steel-concrete composite sandwich immersed tunnel structure[J].China Harbour Engineering,2016(11):1-4.

[4] 林鸣，刘晓东，林巍.高流动性混凝土综述及在沉管隧道中的应用[J].中国港湾建设，2017（2）：1-8.LIN Ming,LIU Xiao-dong,LIN Wei.Self-consolidating concrete and its application in immersed tunnel[J].China Harbour Engineering,2017(2):1-8.

[5] 吕卫清，王胜年，吕黄，等.钢壳沉管自密实混凝土配制技术研究[J].硅酸盐通报，2016（12）：3 952-3 958.LÜ Wei-qing,WANG Sheng-nian,LÜ Huang,et al.Preparation technology of steel shell submerged tunnel used self-compacting concrete[J].Bulletin of the Chinese Ceramic Society,2016(12):3 952-3 958.

[6] 孙英广，梁桁，毛剑锋.港珠澳大桥岛遂工程桂山沉管预制厂总平面设计[J].水运工程，2014（2）：42-45.SUN Ying-guang,LIANG Heng,MAO Jian-feng.General layout design of Guishan tunnel elements precast factory of artificial island&tunnel main work of Hong Kong-Zhuhai-Macau bridge[J].Port&Water Engineering,2014(2):42-45.