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大型桥梁主塔承台钢吊箱水下封底混凝土施工研究
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摘要:看是简单的钢吊箱承台水下封底混凝土的施工方法、施工质量控制,对承台施工起着至关重要的作用,如出现封底不严密、桩头处未封堵效果不好等情况,二次封堵效果不佳,为后续施工造成工期延误、经济损失。本文通过介绍大型桥梁主塔承台钢吊箱水下封底的施工工艺,进一步梳理了施工方法和施工流程,为同类项目提供借鉴。
关键词:桥梁主塔承台;钢吊箱;承台施工
一、工程概况
某大桥单个主塔由两个独立36m圆形承台作为塔柱基础,承台防撞钢吊箱外径为41.2m的圆形双壁钢结构,壁体厚2.5m,高16m,单个钢吊箱与承台结构形式如图1所示。
二、封底混凝土总体布置
水下封底混凝土施工总体采用多套导管拔塞法水下封底方法,采用集料斗首封。根据设计图纸要求,封底混凝土标号C25,厚3.0m,采用水下混凝土浇筑方式,单次浇筑方量为3053m3。封底混凝土由混凝土配送中心2台HZS180搅拌站生产,承台封底预计需25h。封底前搭设封底平台,按4m流动半径布置导管(试验室验算)。
封底混凝土浇筑强度达到80%后,抽出钢吊箱内的水,割除钢吊箱上端吊杆并焊接固定在钢护筒侧面,防止钢吊箱上浮或下沉。拆除钢护筒、凿除桩头、封底混凝土找平、安装承台钢筋、浇筑承台混凝土,养护至混凝土强度达到设计标号后拆除内支撑及钢吊箱模板。
三、底板结构
钢吊箱纵横主骨架用Ⅰ45工字钢,间距1.2~1.7m,主骨架中间加劲梁用[20a槽钢焊接而成整体,底板用8mm钢板焊接固定在骨架底部,这样有利于骨架与封水混凝土形成整体,类似钢混组合结构,提高钢吊箱整体刚度,保证施工时安全系数。在桩基位置开孔,孔径比钢护筒直径大100mm左右,底板按2块制作。
1、侧板结构
钢吊箱侧板利用大块平模板改装,模板加劲板为L125×125×8角钢,间距400×400,面板厚6mm,转角模板焊接成整体,中部模板每边2块,尺寸为3300×9000mm;每块模板背面焊接Ⅰ28工字钢竖向加劲梁,间距为500mm。3.3内支撑结构钢吊箱内支撑设置1道,距承台顶标高500mm处,沿侧模四周焊接Ⅰ36工字钢,中间焊接十字钢管支撑架,其材料为D630×10mm的钢管。
2、单壁钢吊箱结构受力计算
根据拟定的方案,结合承台尺寸进行底模(见图2)、侧模(见图3)、内支撑设计,采用MIDASCIVIL2010软件建立模型,计算结构内力和变形。计算工况有:浇筑封底混凝土、吊箱内抽空水后和承台混凝土浇筑时三种工况,在浇筑封底混凝土时底模受力为最不利工况,吊箱内抽空水后侧模受力为最不利工况。在两种工况转换时,底模吊杆转换为压杆,将底模反向支撑以抑制浮力。
图2底板模型图
图3侧模模型图
四、封底混凝土施工
1、施工准备
1.1钢吊箱底板和钢护筒外壁的清理
施工水域属海洋环境,护筒沉放后极易生长海洋生物,为保证封底混凝土能充分与钢护筒结合,保证封底砼与钢护筒之间的握裹力;需清理护筒外壁海洋生物,清理采用梅花形布置多个孔的圆形钢管,并在每个孔位安装钢丝球,履带吊吊起后套入需要清理的钢护筒,上下移动清理钢护筒外壁海洋生物。
1.2测量准备
准备3kg的测量锤15个,25m长的测绳20根,并校核其长度。每个浇筑点及测点处平台标高应提前测出,做为测量混凝土面的依据,并用油漆标示在该点处。
1.3封底混凝土浇筑平台搭设
封底平台由主梁2HM588、次梁2125a、走道板、护栏组成。主梁搁置于钢护筒顶部,并焊接牢固(悬挑位置需要焊接劲板);次梁根据封底浇筑点布置,搁置于主梁上并焊接牢固;走道板宽25cm,按照4块并排布置(总宽度1m),护栏立柱为φ48×3.5脚手管组成,高1.2m,间距1.5m,横杆为脚手架管Ф48×3.5,上下布置2道。
1.4封底混凝土浇筑平台搭设
封底平台由主梁2HM588、次梁2125a、走道板、护栏组成。主梁搁置于钢护筒顶部,并焊接牢固(悬挑位置需要焊接劲板);次梁根据封底浇筑点布置,搁置于主梁上并焊接牢固;走道板宽25cm,按照4块并排布置(总宽度1m),护栏立柱为φ48×3.5脚手管组成,高1.2m,间距1.5m,横杆为脚手架管Ф48×3.5,上下布置2道。
1.5导管布置
在封底平台次梁上架设导管固定架、料斗,并焊接固定,单侧封底混凝土共用39套导管进行依次循环推进,在每根导管顶口放置1m3的小料斗(桩基施工时使用的小料斗)进行灌注,小料斗采用3mm钢板制作,便于人工转运。封底混凝土导管采用内径φ325mm、壁厚δ=10mm的无缝钢管制作,管节长度为9m、3m、1.5m、1m、0.5m5种类型,管节之间连接采用快速螺纹接头。下游侧导管编号为A1~
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