公路特大桥主墩承台施工控制及管理问题分析

2023-01-08杨磊

交通世界 2022年16期

杨磊

（贵州桥梁建设集团有限责任公司，贵州贵阳 550001）

0 引言

以龙头柳江特大桥工程为例，在该特大跨度桥梁工程项目建设施工中，由于施工环境复杂且多采用大体积混凝土，增加了施工难度。在主墩承台施工时，需结合相关施工标准进行现场勘察，确定承台体积，同时，还要避免受到外界环境干扰而降低施工质量，因此对该工程主墩承台施工的质量控制措施进行研究。

1 工程概况

龙头柳江特大桥工程位于柳州市柳江区白沙乡龙头村附近，工程项目跨越柳江，设计为左右分幅桥梁，右幅桥长655.1m，左幅桥长654.9m。桥梁采用双幅分离式结构展开施工，采用88m+160m+160m+88m 预应力混凝土连续刚构，该桥6#、7#、8#三个主墩位于柳江之中，施工采用钢栈桥和水上施工平台，其中6#墩位于梧州岸边；8#墩位于柳州岸，距离河岸为12m；7#墩距离梧州岸160m，主墩承台施工时需根据桥6#、7#、8#三个主墩实际情况完成承台构建。龙头柳江特大桥工程梧州岸施工现场多为丘陵及土坡，岸坡多呈直立状，可见滑塌现象；柳州岸施工现场地势较陡，岸坡基岩裸露，桥台处可见崩塌现象，施工难度较大。该工程项目所属地区为热带季风气候，夏长多雨，降雨集中在4～9月，平均降雨量1 250mm，而10月至次年3月为旱季，为避免出现大体积承台混凝土裂缝泌水等问题，需结合天气情况做出针对性调整。

2 主墩承台施工难点及改善措施

2.1 主墩承台施工难点

龙头柳江特大桥工程主墩承台施工中，6#、7#及8#主墩分别位于岸边及河中心，其中7#主墩为高桩承台，此地水流湍急，承台底标高为52.0m，河底高程分别为45.0m，承台底距离河床底部最高达7.0m，此为承台施工难点之一。主墩承台为13×12×4m，单个承台方量为647.2m3，全桥为3 883.2m3，承台底层设有0.5m 厚C20混凝土封底，在本次承台施工中将用到大体积混凝土结构，此为主墩承台施工的另一难点。

2.2 改善措施

为保障龙头柳江特大桥工程主墩承台施工质量，实现高效质量管理，应针对6#、7#及8#墩承台所存在问题展开针对性解决措施。

2.2.1 6#墩承台解决措施

采用筑岛加钢板桩围堰的方式提高承台质量，填筑堰堤期间应采用抗渗性能强的黏土进行施工，起到阻水、防渗水的效果，同时，将堰堤设置为向迎水面拱的弧形，以此提升围堰河水抵抗能力，使围堰稳定性大幅提高。此外，为更好地应对紧急情况，使质量管理措施更为全面，应于施工期间准备料车、土袋、木桩等应急物资，并确保紧急物资能够在24h 内到场，组建应急救援队伍，最大限度保障6#墩承台质量。结合龙头柳江特大桥工程水文地质条件，6#墩承台围堰顶面高程为65m，承台底高程、封底底高分别为55m、54m，为应对冲刷性强的水压力，选择使用拉森式钢板桩（30 根Φ630mm 钢管桩），起到加强与导向的效果，并将钢管桩间距控制在4m 左右，将钢板桩作为外围堰拉森方法的第一级。第二级钢板桩的间隔为3m，数量26 根，规格同样为630mm，为避免不均匀受力引发变形问题，通过设置间断围檩的方式提升钢板桩整体受力，以此确保6#墩承台更为稳定可靠。

2.2.2 7#墩承台解决措施

7#墩为高桩承台，为保障7#墩承台施工质量，实现质量管理措施的全方位渗透，采用双壁钢套箱的形式应对湍急水流。第一节钢套箱采用吊装方式进入定位桩范围后，应注意调节位置误差，确保钢套箱刃脚能够在河床固定稳固，切入覆盖层约1m。进行二次混凝土浇筑，首次浇筑封底主要用于止水，避免局部渗水现象出现，二次浇筑主要用于补渗漏，并找平封底混凝土层表面，可采用常规方式进行浇筑即可。完成上述二次浇筑施工后，需抽干钢套箱积水后于底部设置内壁凹槽，槽深8cm，将钢套箱与封底混凝土构成整体，抵消上浮力。

2.2.3 8#墩承台解决措施

8#承台底面应采用单套箱方式于水位下2～4m处施工，可起到止水封水与承台模板的作用，确保主墩承台施工高质量推进，同时采用装配式钢模板进行套箱边板施工，便于后续拆卸。在8#墩承台施工期间，以实际地质条件为依据组织水下爆破作业，将700m3次坚石爆破结束后，浇筑混凝土约0.5m 厚，做好找平封底后架设钢管架，将其作为后续工作平台。准备25t 吊车，将已加工完毕的套箱边板吊装就位，套箱边板运用Φ20 高强螺栓进行连接，直接成箱，设置橡胶板（2cm）用于止水，同时将8#承台上方的桩基钢护筒割除，在承台顶面标高处内侧、外侧分别设置工字钢，其中外侧工字钢需运用高强钢拉杆（Φ32mm）将其对拉锁紧，箱底浇筑自密式免振混凝土，厚度1～2.5m，具体数值需根据水压进行确定，起到封底止水的效果。除此之外，将砂注入套箱内，制为平台，将套箱内多余积水抽出后，进行承台钢筋及混凝土的施工，待混凝土强度达标后，运用塔吊拆除套箱边板，以此保障8#承台质量。

3 主墩承台施工中的质量管理措施

3.1 原材料质检

工程原材料作为主墩承台施工质量管理的基础，需由材料供应管理部门严格根据工程标准于进场前对原材料、配件、半成品构件等进行取样送检与检查验收，以《物资采购控制工作程序》为依据进行原材料采购，对工程项目影响较大的原材料必须保证质量，同时钢材、水泥等材料需在持有出厂合格证的基础上进行试验检测，并加强仓储管理[1]。原材料质检工作需由工程专业质检员执行，材料未达标坚决拒收，避免不合格材料进入施工现场，同时若在施工过程中发现失效材料，需及时清理，移出施工现场。

进库检验是确保原材料质量的重要工序，需于进库前检查产品合格证，并采用随机抽样的方式再次进行材料检测，根据材料检查情况撰写入库原材料检查报告。仓储进库时需按原材料性质分门别类记录，并进行标注，怕潮、易锈、怕晒的原材料需要置于干燥库房。在原材料仓储管理中，需结合日常检查记录工作构建原材料质量台账，建立技术档案，完善原始检查试验资料的标识、编目、归档、保管工作，并正确处理成本、质量间的关系，严格按标准、规范和设计要求组织指导施工。

3.2 筑岛围堰

为保障主墩承台质量，需采用筑岛加钢板桩围堰的方式进行处理。结合龙头柳江特大桥工程6#墩现场地质地形情况，需按照现场勘察→材料准备→测量放样→土袋投放、堆码→筑土压实→围堰加固→钻孔桩打设的流程进行筑岛围堰施工。其中水中基础围堰筑岛防护施工需于枯水季节展开，在岛上安设钻机进行钻孔桩施工。以黏性土为填料构建编织袋围堰，此时外侧边坡率取1∶0.5～1∶1，需于外堰填筑黏土，并确保围堰顶超出水位约2m，6#主墩距围堰约4m。

在实际筑岛围堰施工中，首先需对6#墩现场水文地质进行勘察，选取适宜材料，并根据施工图纸进行围堰测量放样，确定围堰施工位置，并对围堰区域进行清扫，为后续施工奠定基础；其次，依据码袋速度控制填筑土方速度，不可将土袋直接散落在填土上，自河床的浅水侧逐步向深水推进，可于岛面以下0.5m范围内填筑硬塑黏性土，提高岛面承载力；最后，分层夯实填土，避免冲刷流失，完成筑岛后进行钻孔桩施工，按1∶1 坡比进行桩基开挖。为进一步保障围堰质量，需采用抗渗等级高的黏土为填筑材料，起到防渗水作用，同时可将堰堤筑成迎水面弧形，以此保障整体结构稳定[2]。

3.3 裂缝预防

在特大桥工程中，主墩承台需运用大体积混凝土，若存在裂缝问题，则会直接影响主墩承台质量。为控制混凝土裂缝，需从水化热、降温速率、混凝土收缩等方面进行预防。为规避由水泥水化热造成的混凝土结构裂缝，选用P.O42.5 普通硅酸盐水泥等低水化热水泥种类配制C30混凝土，选用级配良好、粒径较大的粗骨料与粉煤灰掺合料，添加适量缓凝剂、减水剂，用以改善混凝土和易性，降低水灰比与水化热。受到外界环境干扰导致混凝土温度易发生急剧变化，在混凝土内外温差下造成裂缝问题，可借助预埋冷却水管的方式对混凝土强制降温，使其内外温度平衡。进行混凝土温度控制时，首先应降低混凝土入模温度，不可在高温天气浇筑大体积混凝土，采用淋水降温、冰水拌制降温的方式完成骨料防晒，入模时注重通风，加快混凝土热量散失速度；其次，混凝土浇筑后注重保温保湿养护，激发混凝土徐变特性，降低温度应力，此外可借助信息技术进行控制，对混凝土内部温度进行随时控制，保障混凝土内外温差处于25℃以内；最后，采用分块浇筑的方式控制大体积混凝土蓄热量，同时起到放松约束、降低温度应力，规避大体积混凝土收缩问题[3]。为进一步降低裂缝病害发生率，应重视混凝土养护工作，根据内外温差及环境温度变化条件，选择适宜养护措施，使混凝土表面保持湿润，尽可能缩小内外温差，消除混凝土块体自约束应力，并控制混凝土降温速度，提升混凝土抗拉强度。

3.4 温度控制

3.4.1 温度测量方法

大体积混凝土施工在龙头柳江特大桥工程主墩承台施工质量管理中占据重要地位，应运用专业测温方式对大体积混凝土温度进行监测，为主墩承台施工中温度控制提供真实有效的数据支持。可采用电阻测温法与热电偶法，测温仪表温度误差需控制在±1℃范围内，测温元件温度误差需控制在±0.3℃范围内，为保障测温精准，需注重保护测温元件及其引线，避免测温元件失效。在本次龙头柳江特大桥工程中，主墩承台大体积混凝土温度监测点结合实际情况合理布设，使测温仪表及元件可真实反映混凝土温度数据，结合实际情况来看，温度监测点多布置于混凝土边角位置、易透风位置、中心位置，并遵循均匀分布原则，以此准确把握主墩承台混凝土结构温度数据，全面保障主墩承台施工质量。各个测温点均匀分布，温度测量点的布置需覆盖混凝土内部温度场、温度应力场，确保施工人员可清晰了解混凝土内表温差以及外部环境温度变化，以此及时发现问题并予以解决[4]。

3.4.2 温度传感器布设

为保障主墩承台施工质量，布置温度传感器时，需按照以下方法思路，确保温度传感器可顺利采集到混凝土不同部位、不同时间的温度变化。（1）测温区应为混凝土浇筑块体平面图的对称半轴线区域，并使温度传感器设置在测温区内呈平面设置。（2）温度传感器设置的具体位置及数量应以主墩承台混凝土温度控制目标为依据，并综合考虑混凝土块体温度场分布情况，确保温度传感器设置的有效性。（3）案例工程中部分主墩承台为大体积混凝土，为保障温度测量及温度控制效果，使施工人员准确了解大体积混凝土实际温度变化情况，大体积混凝土大尺寸基础平面半条对称轴线内应至少设置两个温度传感器。（4）对于主墩承台混凝土，应在浇筑块体至少设置三个温度传感器，确保混凝土各个点位温度均可被测量。第五，温度传感器具体设置情况应注意考虑外部环境温度变化条件，视环境温度而调节传感器设备数量及位置间隔。

3.4.3 温度测试保护

为进一步保障温度测量效果，以温度控制为切入点保障主墩承台质量，在确定温度传感器布设位置与方法后，组织温度传感器测试，温度传感器质量检验合格后进行编号，以3～5 个温度传感器为一个测区，按照编号将其固定，测试传感器线路通畅性，并做绝缘处理，导线连接完毕后即可进行测试工作，同时在混凝土浇筑与振捣期间，注意保护传感器线路，避免触碰线路而降低测试效果。

3.4.4 温度控制

温度控制作为保障主墩承台施工质量管理的重要内容，应严格控制测量行为，混凝土浇筑完毕10h后方可进行温度测量，测量时间持续到混凝土温度下降至稳定时刻后，通常情况下为7d。混凝土浇筑期间的温度测量应为2h 测量一次，浇筑完成4d 后，则将温度测量间隔调整为4h[5]。温度测量期间应以主墩承台混凝土具体降温情况进行优化，并要求测温人员详细记录混凝土温度变化情况。