主墩承台钢板桩围堰施工方案3

一. 工程概况

新光大桥5#、6#墩位于珠江航道中，水深7.0~11.0m，观测高潮水位6.90m，低潮水位4.4m，流速1.0~2.0m/s，波浪小。承台尺寸为34.748.36.0m(顺桥向横桥向高)，承台底面标高-3.54m，砼采用40#高性能砼，工程数量:砼10056m3 (单个承台)，Ⅱ级钢筋540t(单个承台)。 二. 工程地质条件 （一）河流水文

本桥跨越南珠江,南珠江水位主要受西、北江洪水和潮汐的影响，椐浮标厂水 文站近51年（1950年~2000年）的潮位统计资料，最高潮水位为1998年的7.53m，高潮平均潮位5.78m，低潮平均潮位4.40m。 （二）地下水位

根据地质勘察报告，地下水位普通埋藏较浅，局部地段较深，所测得地下水为第四系孔隙水和基岩裂隙水的混合水位，水位埋深为0.00~2.54m，平均埋深为0.56m，珠江河水位平均标高为4.46m。 （三）岩土的富水性及渗透性 1. 第四系孔隙水

本场地第四系孔隙水主要赋存于海陆交互相沉积砂层 (③3、③3、③4)及河流相冲积砂层(⑤2、⑤3、⑤4)，分布范围较广，且有一定的厚度，地下水与珠江水水力联系密切，互为补给条件好，含水丰富，河流相冲积砂层的渗透系数为3.68m/d，砂层粘粒含量低的地段，其透水性更强，属中等~强透水层。淤泥、淤泥质土，冲

积的粘性土、风化岩残积土及全风化岩层，透水性弱，富水性弱。 2. 基岩裂隙水

本场地基岩为白垩系下统的粉砂质泥岩，有少量风化裂隙，构造裂隙及节理，基岩地下水主要为裂隙水，由于裂隙大多被泥质充填及连通性较差，故其富水性不大于0.5m/d，属弱透水层，但当基岩裂隙较发育时，地下水连通性及渗透性较好，其渗透系数为2.25m/d，属中等透水层。 （四）不良地质 1. 饱和砂土地震液化

本场地广泛分布有海陆交互相沉积的粉砂③2、中砂③3、粗砂③4层及河流相冲积的细砂⑤2、中砂⑤3、粗砂⑤4层，上述土层均为饱和状态，而饱和砂土受到震动有变得更紧密地趋势，但饱和砂土的孔隙全部为水填充，因此这种趋于紧密的作用将导致土体中孔隙水压力骤然上升，相应地减小了土体间的有效应力，从而降低了土体的抗剪强度。在周期性的地震荷载作用下，孔隙水压力逐渐积累，有效应力逐渐减小，当有效应力完全消失时，土粒处于悬浮状态，此时，土体完全失去抗剪强度而显示出近于液体的特性，这种现象称为液化。

2. 浅部砂土的管涌或流动

海陆交互相沉积的砂层③及河流相冲积的砂层⑤普遍分布于各墩台范围，而本场地地下水位埋藏较浅，上述两层砂孔隙比大，孔隙水的流通性良好，当进行基础承台开挖时，因水头差的变化，砂粒极易顺水带走，而形成管涌或流砂。

三. 主墩承台钢板桩围堰施工方案 （一） 材料 1. 钢板桩:

日本YSP-Ⅳ型， 每根40017015.576.1Kg/m12m，面积=96.99 cm2，截面抵抗矩:W=2060 m3/m 2. 水平横撑:

① 5#墩2Ⅰ32a+220a组合钢箱 ② 6#墩2Ⅰ32a+228a组合钢箱 3. 竖向支撑:

228a组成格构式柱。 4. 导梁:

600600钢箱，翼板20m，腹板16mm。 （二）计算模型

1. 钢板桩按不等跨连续梁计算，砼封底位置作铰结约束。

2. 钢板桩满足抗弯的前提下，按不同抽水工况进行计算，设置水平撑。 3. 水平横撑轴向压力为导梁支点的反力，横撑按两端铰结的轴心受压构件验算

NA，并选择截面。 4. 导梁按简支梁计算，并选择截面。

（三） 封底砼方案

1. 5#墩承台

承台底下伏③1淤泥层厚3~6.0米、③4中砂零星存在，厚1.0~2.0米，以下为4 ②冲积粘性土、⑥粉砂质泥岩残积土和⑦1粉砂质泥岩全风化带。钢板桩均穿过③1淤泥，③4中砂，⑥残积土，进入⑦1泥岩全风化带，钢板桩底面标高-13.0米。

上述3①淤泥，④2冲积粘性土， ⑥风化岩残积土和⑦1全风化岩层，均为透水性弱，富水性弱，起到良好的止水作用，钢板桩合龙后，浇3.30m厚水下砼封底。 2. 6#承台

承台底下伏厚8~10 m⑤3中砂、③3细砂和⑦1粉砂质泥岩全风化带。钢板桩均穿过⑤3、③3 进入⑦1桩底标高-13.0米。由于地下水中的孔隙水主要赋存于海陆交互相沉积砂层(③3)和河流相冲积(⑤3)，分布范围较广，且有一定的厚度，地下水与珠江水水力联系密切，互为补给条件好，含水丰富。河流相冲积砂层的渗透系数为3.68m/d，砂层粘粒含量低的地段，其透水性更强，属中等~强透水层。当进行基础承台开挖时，因水头差的变化，砂粒极易顺水带走，而形成管涌或流砂。因此封底方案与5#墩一样。 （四）承台施工步骤

1. 打插钢板桩和竖向支撑。

2. 吹砂，将河床地面降到砼封底底面的标高。 3.分窗灌注水下20#砼。

4. 抽水从上到下安装水平支撑及导梁。

5. 清基、割钢护筒、破桩头。

6. 安装钢筋、冷却管、立模。

7. 分4层浇筑砼。 8. 冷却管内压浆。 四. 大体积砼浇筑措施

主墩承台尺寸为48.334.76m，砼浇筑方量达10056m3。承台结构

位于江中水面以下,为了达到承台结构高强度和耐久性的要求,设计砼采用C40高性能砼,其中对砼的抗氯离子渗透性能作出特殊要求。由于受到砼内部水化热的影响,外界气温变化影响以及约束条件的影响等内、外因素的制约,大体积砼施工必须采取有效的措施,防止砼中有害裂缝的产生,控制和减少裂缝的产生。根据以往同类大型承台砼浇筑施工温控经验并结合本桥主墩承台施工实际情况,制定并采取一系列措施进行温控。

1. 砼配合比设计

砼中水泥的用量直接影响着水化热的多少及砼的温升,同时还要满足砼抗渗性能的要求,必须使用合适的砼配合比,并且对砼的配合比有较高的要求。

（1）配合比设计原则：满足砼设计强度指标；满足砼设计抗渗性能指标；具有高施工性,高体积稳定性(硬化过程不开裂,收缩徐变小,12小时内强度小于12Mpa),后期强度高且持续增大；满足低水化热要求；初凝时间达20~22小时。 （2）砼原材料选择

在经过多组配合比试验后,选用了以下砼原材料。

水泥选用525号普通硅酸盐水泥；细集料选用中粗砂,要求级配良好,

颗粒洁净,细度模数在2.6~3.2之间,且砂中云母和泥土含量小于1.5%；粗集料选用碎石,要求级配良好(5~25mm连续级配),质地坚硬,颗粒洁净(含泥量小于0.5%)且其活性小；拌和水采用自来水,各项指标必须达到规范标准和要求。

（3）采用”双掺”技术

“双掺”指的是为改善砼的性能,在拌和砼时同时掺加粉煤灰和减水剂。对于大体积砼,粉煤灰取代了部分水泥,使得砼的水化热降低,可以有效的防止温度裂缝。同时提高砼的密实度,增加砼的抗渗性能,承台砼中采用磨Ⅱ级粉煤灰,外加剂为ANG-1型缓凝高效减水剂。 （4）砼配合比

经过多次试验,优选出的砼配合比及其性能结果见下表

设计 配合比 水胶比 砂率 水泥用量 粉煤灰用量 外加剂掺量 石料标号 (%) (kg/m3) (kg/m3) (%) 品种 C40 1:2.4:3.72 0.32 33.7 300 137.4 0．4 碎石 坍落度(cm) 凝结时间(h) 抗压强度(MPa) 初始 0.5h 1.0h 初凝 终凝 3天 7天 28天 18.5 17.0 15.0 22 32 36 50 56

2. 温控设计

考虑砼的分层浇筑、浇筑温度、施工间歇期、砼水化热的散发规律、养护方式、冷却水管降温、外界气温变化、砼弹性模量变化、砼的徐变

等复杂因素,计算砼施工过程中水化热温度,从而定出砼在施工期间不产生温度裂缝的温控标准,即:砼内表温差不超过25℃；相邻温差不超过25℃；允许砼最大降温速率不超过2.0℃/d。

3. 温控措施及现场控制

在承台大体积砼施工中,从砼的拌和、运输、浇筑、振捣到通水、养护、保温整个过程施行有效控制,特别对砼的分层、砼浇筑温度、浇筑间歇期、通水冷却和养护等进行了严格控制,从而达到温控目的。

（1）砼分层浇筑

承台砼分四层浇筑,每层1.5m厚。 （2）砼浇筑温度控制

砼出拌和机后,经运输、浇筑、振捣过后的温度称为浇筑温度。浇筑温度根据施工季节作出了明确的要求。在承台砼每次浇筑前,通过量测水泥、粉煤灰、砂、石、水的温度,以估算砼浇筑温度。若砼浇筑温度在控制要求内,则正常浇筑砼。若砼浇筑温度超过控制要求30℃,则采取措施降低浇筑温度。承台施工期正经历夏季高温季节,为降低砼浇筑温度,采取以下措施:

将砼浇筑时间安排在夜间19:00以后开盘,次日11:00以前浇筑完成,以避开白天高温时间；砼拌和现场加冰水和水淋骨料,在砼拌和用水中掺加一定数量的冰砂,把水温降至22℃以内。砂石料尽量堆高并采取遮阳措施,同时采用喷水冷却,使碎石温度从35℃以上降到32℃以内。严格控制水泥的进场温度不超过50℃,以免代入大量热量； 尽量缩短砼运输时间

和暴晒时间；砼泵管覆盖遮阳,并经常洒水降温；在砼分层接缝处安装温度筋和防裂筋。 （3）砼浇筑间歇期

控制砼各层浇筑间歇期一般不超过10天，在底层砼温度峰值过后才允许覆盖上层砼，并特别注意砼的表面保温和养护工作，早停歇的砼表面覆盖麻袋，并洒水养护。 （4）通水冷却 a.冷却水管及其布置

冷却水管采用管径48mm,壁厚3.5mm的热传导性能好的钢管,在每层砼中均布设两层冷却管,冷却水管位于1h、344h处,冷却水管的水平间距为1.0m。

b.冷却水管使用及控制

冷却水管使用前进行试通水,防止管道漏水、阻塞,并保证有足够的通水流量,控制冷却用水的进水温度低于25℃。在砼浇注到冷却水管标高后立即开始通水,通水分一次,二次冷却，一次冷却待砼峰值出现后停止，二次冷却则根据砼温度回升情况并控制砼降温速率不超过2.5℃/d而定。 （5）保温及养护

夏季高温季节浇筑承台大体积砼时,砼表面做到潮湿养护,保证砼强度的正常增长,且降低砼干缩能力,防止砼表面裂缝的产生。

a.砼浇筑振捣完成后,应立即用麻袋或塑料薄膜等覆盖,待砼初凝后及时进行储水保温或洒水养护,采用塑料膜覆盖砼表面,覆盖物要完好无损,

保证内面有水珠,保持砼表面湿润的养护期不少于14天。

b.新浇砼振捣结束24~48小时后且强度发展至对结构安全无影响时可略微松开模板,并撒水养护。待养护期完全达到后再全部拆掉模板。

c.砼养护过程中,为了防止砼内外温差过大,利用冷却水管出口处的热水进行养护,提高保温效果。防止砼内外温差过大造成的温度裂缝。

（6）砼现场的温控监测

为了做到信息化温控施工,出现异常情况能及时调整温控措施,在承台砼内部布设温度测点。为保证大体积砼施工质量,施工期除监测砼温度外,还要对气温,冷却水管进出口水温,砼浇注温度等进行监测。

各层砼温控监测在砼开始浇注前即开始进行,连续不间断,在砼内部温度达到峰值以前,每2小时监测一次,峰值出现后,每4小时监测一次,持续5天,而后每天监测4次,直至砼温度改变值趋于稳定。

温控监测已列为科研项目,正在进行研究试验，其主要技术参数根据科研结果确定。