东海大桥Ⅲ标段预制墩身施工Word文件下载.docx
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截面尺寸(m)
墩身
墩
帽
帽底
帽顶
PM288~PM317
5.25×
2.40
7.25×
4.00
PM317~PM322
3.00
PM322~PM328
3.60
PM329~PM353
PM354~PM411
PM412~PM427
PM427~PM441
1.2.2根据墩身高度分类
墩身高度范围约8.8m~34.05m,根据墩身高度可将分为高、中、低三类形式。
其中低墩和部分中墩为全预制墩,最高约10.3m,高墩和部分中墩仅预制底节7.6m高,称为标准节段。
全预制墩身左右幅共有180个,标准节段预制墩左右幅共有68个,其它不足7.6m的非标准节段预制墩左右幅共8个节段。
1.2.3墩身预制工程量
全标段墩身预制混凝土工程量约24000m3,普通钢筋数量近6300t,具体预制工程量见表二:
表二
墩身预制工程量表
部
位
普通钢筋(t)
混凝土(m3)
墩身
6241.0
11962.0
墩帽
11875.6
合计
23918.8
1.3预制场地布置
墩身预制场地是经开山土石方填海平地形成,宽为86m,长为215m。
墩身预制场使用宽度为63m,分两块2列22排布置,共布置44个预制台座,两列台座中间为墩身吊运出运通道,通道宽为8.5m,预制台座及模板使用宽度范围为9.25m(按最大墩7.25m考虑)。
2、施工技术
2.1预制台座设计及施工
2.1.1台座数量分配
墩身截面共有四种形式,根据墩身节段断面形式及其数量,结合箱梁的预制、架设计划,排好墩身先后预制计划,44个预制台座数量分配上,要做到尽量合理、科学。
根据它们之间的数量比例关系,拟定台座分配数量如表三所示:
表三
墩身预制台座分配表
截面形式
墩身数量(个)
台座数量(个)
备
注
2.4m
206
32
均为全预制墩
3.0m
40
4
其中4个为非标准节段
3.6m
24
均为7.6m标准节段
16
2.1.2台座设计
由于墩身下端有与承台连接预埋钢筋的存在,为便于墩身吊离台座,台座采用高度不小于预埋钢筋长度的拼装式钢桁架结构。
拼装式钢结构承受预制墩的重量,为与墩身截面相同的环状结构,台座底为扩大的整板基础。
台座面板开洞,预埋钢筋可由洞口伸到台座下,墩身混凝土达到设计强度后将钢结构拆离砼基础以便随墩身起吊。
2.2预制墩模板设计与制造
2.2.1墩身外模
由于预制墩身的高度从6.212米到9.633米不等,而又不能每种高度做一种模板,墩身的不同高度利用内、外模外包预制台座的方法进行调节,调节范围从0~1.5米,这样一套外模与内模同时调节可打不同高度的墩身。
预制墩身包括墩身、墩帽两部分,其中墩帽为定尺寸,可以把墩身、墩帽分开制造。
为保证预制墩身的外观质量,减少模板的拼接缝,墩身模板竖向按四个面拟分四大块。
模板横向分节高度分3.5米+1.5米+1.5米(不包括墩帽模板)。
2.2.2内模设计
墩身的内模采用钢模板与劲性骨架组拼而成,劲性骨架加钢模的设计要求既要保证模板即有一定的强度,又要便于拆装,块件的大小应能够从墩帽的进人孔中进出。
2.3预制墩身施工
2.3.1墩身预制的施工步骤
a、在预制台座上搭设墩身内模支架,铺设内模;
b、在墩身模板组拼场进行墩身及墩帽外模节段组拼;
c、在预制台座上绑扎墩身钢筋笼,安装预应力孔道;
d、分节段吊装墩身外模及墩帽模板;
e、吊装墩帽钢筋;
f、钢筋、模板验收,浇筑墩身混凝土;
g、墩身混凝土养护、拆模,等强度,准备安装。
2.3.2模板安装
(1)墩身底模
有预应力筋与承台相连的预制墩,底模需留有预应力孔道孔眼,孔眼大小比高频管(波纹管)外径大2mm左右,以便高频管(波纹管)穿过底模,留有一段在外,以便与承台预留孔道对接。
(2)墩身外模
墩身钢模在岛上由钢结构加工车间制造,经预拼检查合格后运抵预制场使用。
①安装
在内模安装完毕,钢筋绑扎结束后,才可立外模,墩身节段预制统一使用同一规格的脱模剂,以求墩身节段表面色泽一致。
模板采用整体吊装,因墩身混凝土只有50厘米厚(部分标准墩厚为80cm),人不可能到里面进行调节,只能用模板上的定位销控制外模的拼缝错台尺寸,在抄平后,上紧拼接拉杆。
②拆模
在墩身混凝土达到一定的强度和硬度后,方可由上而下的拆除模板。
(3)墩身内模
内模事先拼装成整体,整体吊装于预制台座上,骨架与模板之间采用螺栓连接,连接孔开长圆孔,以方便拆装。
内模安装采用整体吊装的方法,在安装过程中遇到安装不到位或套不进墩身台座的情况时,可适当调节螺旋拉杆,使内模向内收缩,进入后,再调节螺旋拉杆,使内模与台座贴紧,内模之间上螺栓连接,底部用垫块抄实。
②拆除
全预制墩的内模顶有部分同时是作为墩帽的底模的,所以在墩身混凝土初凝达到一定的强度和硬度后,方可拆除兼有承重作用的内模。
拆除内模时,由施工人员从进人孔进入内部,考虑到内部照明及安全问题,事先在内模中铺设脚手板并安装低压照明灯。
2.3.3墩身钢筋制安
(1)钢筋制作与安装
墩身钢筋根据配料单在车间下料配筋、成型,然后运到现场在墩身预制台座上绑扎安装。
对于钢筋接头处理,墩身主筋大部分为Φ20、Φ22Ⅱ级螺纹钢,车间成形时接头主要采用闪光对接焊,并按相关施工规范错开接头位置。
安装湿接头钢筋接头时根据图纸要求采用搭接焊接,搭接焊长度及接头位置根据图纸和规范要求设置。
(2)预应力粗钢筋孔道安装
由于预制墩身的部分预应力孔道要求在墩身安装时与承台预应力孔道对接,并使承台预埋的预应粗钢筋穿过预制墩身的预应力孔道,所以要求预制墩的预应力孔道定位非常精确。
考虑到接头的处理,与承台对接的预应力孔道采用高频管制孔,其它预应力孔道采用波纹管制孔,但金属波纹管要求现场制管,尽量减少波纹管的接头数量。
高频管安装好后必须用定位钢筋将其夹牢,定位钢筋与墩身主筋焊连成一个整体,以保证定位钢筋的稳定。
高频管下端用棉花或黄泥封口,以防浇注混凝土时漏浆堵住管口。
预应力孔道压浆管安装在上端锚垫板下,由一个弧形压浆管将压浆嘴引出预制混凝土面。
一般将相邻成对的两个预应力孔道作为一组做成压浆连通管,连通管通过下部一根横向钢管连通。
2.3.4墩身混凝土施工
本工程采用高性能混凝土材料,高性能混凝土的力学性能和耐久性能远远优于传统混凝土。
其目的是提高工程在海洋环境中的使用寿命和工程质量,改善混凝土耐久性,减缓氯离子对钢筋的锈蚀速率。
高性能砼对砼施工工艺流程有着更高的要求,
(1)保护层垫块
普通砼保护层垫块为砂将或小石子砼制作,强度低,不适宜用于高强和高性能砼中。
为保证高性能砼防腐蚀性能,墩身钢筋保护层垫块采用专门厂家生产的砼块,预制砼块有很高的强度,又与模板接触面积小,可以避免拆模后砼面因垫块出现的疤块现象,砼块通过弹簧铁片与主筋固定。
(2)混凝土浇注
墩身预制均由一个最大产量为320m3/h的混凝土工厂集中供应,浇注混凝土前,在预制墩顶搭设一个浇注平台,浇注混凝土时,整体吊装就位,浇完混凝土后整体吊开。
浇注平台与模板分开成独立一个体系,以保证模板的稳定性。
墩身混凝土供应由一台地泵通过布料机向墩顶浇注平台泵送混凝土,采用分层浇注,分层振捣,分层厚度控制不大于30cm。
混凝土振捣采用插入式和附着式振动器相结合的方式,由于墩壁较薄,而预制墩又一般高于6m,常用振捣棒胶管长只有2~4m,振捣人员难以下到钢筋内部振捣,为保证振捣质量,在模板中下部横向每隔80cm、竖向每1m设置一排高频附着式振动器。
附着式振动器布置以附着振捣区域与插入振捣区域相重叠不小于50cm为原则,当混凝土浇注到重叠区域后,以插入式振捣器为主。
混凝土振捣要严格把关,确保均匀密实,避免漏振、欠振、过振,确保墩身混凝土内实外美。
(3)墩身混凝土养护
墩身节段浇筑完毕,混凝土表面及时覆盖,洒水养护。
待强度达拆模强度后,利用预制场塔式吊机配合拆除内外模板,并继续养护。
墩身预制完毕,每一节段均需进行编号,并标明预制日期,以便匹配面的正确和正确掌握墩身节段出运时间。
2.3.5预制墩的起吊
预制墩中最大的一个为重量重达320余吨,待混凝土强度达设计强度后方可起吊出运,350t龙门吊机起吊时,先利用龙门吊挂起吊扁担,再将活动底模支架临时固结解开,起吊墩身节段运送到墩身出海码头。
墩身出海码头采用驳岸式码头,预制墩身在预制场由350t龙门吊机吊运至墩身出海码头墩身临时存放台座后,由墩身运架一体驳船起吊装船运往安装地点。
3
施工体会
3.1模板设计
在做墩身模板设计时,做了有拉杆和无拉杆两套方案,经第一个预制墩现场实用和在业主的要求下,最后选用了无拉杆模板设计。
但无拉杆模板设计要求刚度大,单位面积钢料重,但能保证墩身外观一致,符合高性能砼施工要求。
内拉杆制孔PVC管与钢模间缝隙有可能漏浆,影响墩向外观,如果能在施工中刻服此问题,并在拆除模板后将拉杆孔补起来,使看不出补后的圆斑,达到墩身整面颜色一致的效果。
模板重量降低后,这样可降低模板投入成本,也便于现场吊装作业。
3.2砼施工
3.2.1振捣方式选择
由于墩身壁薄,采用插入式振捣人无法下到墩身内部,在编写工艺时曾考虑在墩身内模上开洞的方法振捣,待砼浇到洞口时再封住洞口继续往上浇注砼。
但在内模上开洞的方法缺点是开洞数量多,振捣人员只能将手伸入凭感觉振捣,不能看到捣效果,有盲目性,经验主义成份太重。
后采用在外模上设置附着式振动器的方案,但附着式振动器选择什么范围的振动频率才能使达到最佳效果,我们尽管有附着式振动器的使用经验,但基本都在预制T形梁普通砼时使用的,在预制墩高性能砼上使用还是第一次,经过多方查找资料和向一些振动器生产厂家索要的技术数据分析后选择附着式振动器。
3.2.2脱模剂选择
在桥梁施工中,无论是现浇还是预制,无论是钢模还是木模,不分类别常用脱模剂都是轻机油之类。
而对于外观质量、耐久性要求较高的墩身,所以要针对高性能砼施工要求合理选择脱模剂。
对于本工程预制品脱模剂,要有不污染混凝土制品、不污染制品表面的装饰、不粘结、不腐蚀模板的特点;
另外考虑到不同季节的使用,还要不因温度湿度变化影响使;
在现场操作上要求无毒、易储存、涂刷均匀、使用方便特点。
针对高性能砼对脱模剂的要求指标,多方比选决定试用xx厂家生产xx牌脱模剂,在5月1日生产的第一个预制上使用后,可能有钢模是第一次使用的因素,没有达到想像中的效果,但比普通脱剂略有改善,我们拟在以后几个墩身预制中继续作比较试验,以求最佳效果。
3.2.3砼养护
墩身高性能砼同时也是高强度砼(C40),砼用水泥水化热高,初期收缩性大,所以要及时洒水养护,尤其是夏季。
由于岛上淡水资源缺乏,为节约用水曾考虑使用养护膜,但墩身砼在浇注完成到拆除模板这一段期间内,与空气接触面只有墩帽顶或墩顶(需凿毛),与模板接触面仍需淋水降温,经比较后决定采用单一洒水养护的方案。
砼浇注完成后,覆盖静养一段时间,待砼有一定的硬度后,洒淡水养护以使砼与空气接触面保持湿润状态,同时在墩身侧模上围扎有小孔的胶管淋水,以降低模板的温度。
拆除模板后,墩身所有暴露在空气中的接触面都要洒水养护使保持经常湿润状态,墩身洒水养护不得少于7天。
3.3墩身起吊
根据墩身全预制和部分预制两种预制方式,墩身起吊方式也分两种。
对于全预制墩身,由于有墩帽,通过墩顶进人孔将吊具放到墩内,用起吊扁担兜墩帽底的方法起吊墩身。
对部分预制,通过墩身上预留吊孔穿吊索与吊墩扁担连接起吊。
对于墩身两种预制方式采用不同的起吊方式,虽增加了一套吊具,但充分利用了墩身永久受力性能,尽量减少了因起吊临时施工加强,节约了建设和施工成本。
4
结语
以上是施工中对墩身预制施工新工艺、新技术的应用的一些体会和总结,但说明东海大桥这样一个中国第一个具有真正意义上的首座超长跨海大桥施工,通过不断摸索、大胆创新、充分利用新材料、新科技的优势,综合集体的智慧,安全、优质、高效地完成墩身预制施工任务,为以后类似跨海工程预制构件施工提供有用的施工经验和参考工艺。
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