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單壁鋼套箱封底混凝土施工工藝及質(zhì)量控制

2015年1月8日() 來(lái)源:土木工程網(wǎng) 作者:佚名 閱讀:

  1、工程概況

  S105合馬路巢湖至烏江段改建工程駟馬河大橋上部結(jié)構(gòu)跨徑組合為2×(4×25)+(45+70+45)+2×(4×25);橋梁總長(zhǎng)為567.5m,主橋上部采用變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁,下部采用直徑2.4m的圓形雙柱式橋墩接承臺(tái),基礎(chǔ)采用直徑1.8m鉆孔灌注雙排樁;引橋部分為雙幅部分預(yù)應(yīng)力連續(xù)T梁,先簡(jiǎn)支后連續(xù),下部結(jié)構(gòu)橋臺(tái)采用肋板臺(tái),橋墩采用柱式墩,墩臺(tái)采用樁基礎(chǔ)。主墩承臺(tái)施工方案經(jīng)多方論證最終選定為單壁鋼套箱沉井施工。

  駟馬河為Ⅵ級(jí)航道,該河水系通往長(zhǎng)江的一條重要航道;最高通航水位8.96米(黃海高程,設(shè)計(jì)洪水頻率1/10),設(shè)計(jì)水位9.29米(歷史最高水位);地質(zhì)分布:1層為粘土,2層為流塑開(kāi)型軟土,3層為亞粘土地,4層為圓礫卵石土,5層為泥質(zhì)粉砂巖。主墩承臺(tái)底標(biāo)高位于流塑型軟土中與駟馬河河床下,河水最深處為7.5米。

  2、單壁鋼套箱設(shè)計(jì)

  2.1、鋼套箱設(shè)計(jì)

  上層:面板厚 =5mm,橫向肋為:[ 10  @ 500,豎向肋為:[ 12.6  @ 500,下層:面板厚 =6mm,橫向肋為:[ 10   @ 500,豎向肋為:[ 14a  @ 500。面板四周設(shè)∟125*125*10角鋼與相鄰面板連接,連接螺栓開(kāi)孔Ф22mm,孔距20mm單排,螺栓M 20*65mm,鋼套箱內(nèi)設(shè)三層圍令,上層圍令設(shè)置標(biāo)高▽6.70m處;中層圍令設(shè)置標(biāo)高▽4.84m處,下層圍令設(shè)置標(biāo)高▽1.78m處。

  2.2、單壁鋼套箱沉井下沉

  根據(jù)地質(zhì)條件分析確定鋼套箱沉井下沉排水機(jī)械開(kāi)挖,人工輔助下沉,當(dāng)沉到設(shè)計(jì)標(biāo)高下50Cm時(shí)進(jìn)行干封底;在施工過(guò)程中鋼套箱下沉至2米時(shí)遇到管涌,無(wú)法采用干挖法,根據(jù)香腸情況最后重新確定改為不排水開(kāi)挖,以機(jī)械開(kāi)挖為主,潛水員水下用高壓水射沖射為輔,并用泥漿泵抽泥的方法進(jìn)行鋼套箱的下沉施工作業(yè),采用該方法成功將4個(gè)鋼套箱順利下沉到位。

  3、鋼套箱水下砼封底控制

  3.1、施工前準(zhǔn)備工作

  搭設(shè)施工操作平臺(tái),在套箱邊緣布設(shè)測(cè)點(diǎn)及操作平臺(tái)上布設(shè)測(cè)點(diǎn),記錄好測(cè)點(diǎn)位置的深度,結(jié)合潛水員描述繪制鋼套箱底面圖與鋼套箱的幾何關(guān)系;測(cè)量套箱外圍土層與套箱的關(guān)系并繪制圖。

  3.2、封底混凝土計(jì)算

  鋼套箱封底混凝土的厚度應(yīng)根據(jù)承受的反力情況而定,作用于封底混凝土的堅(jiān)向反力分為兩種情況:一種是鋼套箱水下封底后,在施工抽水時(shí)封底混凝土承受基底水和地基土的向上反力;一種是空鋼套箱在使用階段,封底混凝土需  要承受鋼套箱基礎(chǔ)全部最不利荷載組合所產(chǎn)生的基底反力。

  3.2.1、封底砼厚度視為支承在凹槽或隔墻底底和刃腳上的底板,按周邊支承的矩形板計(jì)算。底板與箱壁的連接一般按簡(jiǎn)支承考慮,當(dāng)?shù)装迮c箱壁有可靠的整體連接時(shí)也可按彈性固結(jié)考慮,計(jì)算公式如下:

  h=√(﹝σwj)×γsi×γm×Mtm)/b

  H-封底砼厚度,﹝σwj)―混凝土彎曲抗拉極限強(qiáng)度,γsi―荷載安全系數(shù),γm―材料安全系數(shù),Mtm-在最大的均布反力作用下的最大彎矩,b-計(jì)算寬度。

  3.2.2、封底混凝土按受剪計(jì)算,即計(jì)算封底砼承受基底反力后是沿箱底范圍內(nèi)周邊剪斷的可能性。若剪應(yīng)力超過(guò)其抗剪強(qiáng)度,則應(yīng)加大封底砼的抗剪面積。

  3.2.3、超壓力計(jì)算即導(dǎo)管內(nèi)底部管內(nèi)砼的壓力應(yīng)超過(guò)管外水柱的壓力差,使用的導(dǎo)管直徑為270mm,超壓力在75Mpa,則導(dǎo)管作用半徑為小于2.5米。單根導(dǎo)管作用面積S導(dǎo)=19.6m2,套箱面積S套=60.8m2,導(dǎo)管布置數(shù)量為:3根。

  3.2.4、駟馬河大橋沉鋼套箱前樁基已施工完畢,套箱內(nèi)有四根樁頭,按計(jì)算的導(dǎo)管數(shù)量進(jìn)行封底,邊角地方砼體不能擴(kuò)散到位,會(huì)形成孔洞,抽水后河水從孔洞內(nèi)串入,不能達(dá)到預(yù)期結(jié)果,因此考慮該橋的特殊性,導(dǎo)管布置圖如下:

  3.2.5、灌注封底采用單點(diǎn)多點(diǎn)多次封底或多點(diǎn)同時(shí)進(jìn)行的施工方法進(jìn)行封底。因受設(shè)備限制該套箱采用單點(diǎn)多次封底施工,若在設(shè)備和條件允許的情況下用多點(diǎn) 同時(shí)進(jìn)行效果更好。單點(diǎn)多次施工高度控制難度大,在施工第一個(gè)鋼套箱封底時(shí)由于布置點(diǎn)少,高度控制失敗,超高26cm, 經(jīng)過(guò)反復(fù)思考最終找出控制失敗的原因在于布設(shè)測(cè)點(diǎn)少,繪制套箱內(nèi)地形圖實(shí)際有出入,因此在后三個(gè)鋼套箱施工中增設(shè)測(cè)點(diǎn),并結(jié)合潛水員敘述繪制詳圖,在操作行走平臺(tái)上定點(diǎn)進(jìn)行控制測(cè)量,按些施工方法進(jìn)行施工,后三個(gè)鋼套箱封底高度控制結(jié)果基本達(dá)到預(yù)期結(jié)果。

  3.2.6、單點(diǎn)多次封底,因多次撥管封底面會(huì)形成丘嶺地形,為了讓封底砼面基本平整,結(jié)合駟馬河大橋鋼套箱深度,采用9米長(zhǎng)的插入式振動(dòng)器插入砼內(nèi)短振讓砼體擴(kuò)散平整,振動(dòng)時(shí)間控制在30秒內(nèi)。經(jīng)實(shí)踐該方法在水下插入振動(dòng)不會(huì)造成砼體離析,處理丘嶺比較理想。若鋼套箱深度大封底砼較厚則該方法不造用。必須用導(dǎo)管上下反插讓砼體擴(kuò)散,反插的前提條件導(dǎo)管不能移出砼體。

  3.2.7、水下混凝土質(zhì)量控制,水下混凝土最大

  集料控制在30mm內(nèi),坍落度要求在18-22cm內(nèi),混凝土的流動(dòng)性、和易性好,才能確保混凝土擴(kuò)散后的均勻性。

  4、封底混凝土施工工藝流程

  施工準(zhǔn)備——操作平臺(tái)布置——測(cè)點(diǎn)布設(shè)——導(dǎo)管布置——封底混凝土灌注——高度控制——丘嶺處理——潛水員檢查符合要求——進(jìn)行下道工序施工。

  結(jié)束語(yǔ)

  按照預(yù)定的方案設(shè)計(jì)和施工,駟馬河大橋四個(gè)主墩承臺(tái)鋼套箱封底混凝土以及承臺(tái)都以順利完成,在大大縮短施工周期的前提下,工程質(zhì)量符合規(guī)范要求,為以后類(lèi)似橋型的結(jié)構(gòu)施工提供了一定參數(shù)和經(jīng)驗(yàn)。

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