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灌河斜拉桥特大型承台施工技术《江苏交通科技》2005年第5期灌河斜拉桥特大型承台施工技术杨忠明(江苏省高速公路建设指挥部南京210004)黄天贵(江苏省路桥集团一局三公司南京210000)摘要灌河特大桥为双塔双索面型钢混凝土组合梁结构,其主墩承台采用哑铃形钢筋混凝土结构,本文重点介绍特大型桥梁承台混凝土浇筑,大体积混凝土温控方法及措施,供同类工程借鉴参考.关键词桥梁基础承台大体积混凝土施3-方法1工程概况灌河斜拉桥是连盐高速公路上的一座特大型桥梁,采用双塔双索面半漂浮体系,上部为型钢与混凝土组合梁.该桥横跨连云港与盐城市的分界河流一灌河,索塔承台位于两岸河漫滩上.灌河斜拉桥索塔承台呈哑铃形,承台平面尺寸为(24×24+12×l1.6+24×24)m,厚度为6.0m,混凝土方量为7747in,属于大面积,多方量的大体积混凝土.承台混凝土强度等级为C30,钢筋用量1188t,采用32双筋布置.施工时在中间系梁处设置后浇段,分左右幅上下两级共5次浇筑完成,单次浇筑方量1900m3(后浇段除外),采用混凝土拖泵从拌合站直接泵送到施工现场的方式进行浇筑.因灌河斜拉桥索塔承台须在冬季进行施工,故 施工工艺针对大体积混凝土冬季施工的特点,采取了相应的措施.2索塔承台冬季施工要点混凝土冬季施工需注意入模温度,拌合浇筑施工及养护期温度控制,主要控制混凝土的配合比,详细的热工计算,浇筑施工的温度和养护期的保温措施.养护期的保温措施结合混凝土温度控制措施一并考虑,在下一节中叙述.2.1混凝土配合比本次混凝土施工要求配合比既要满足冬季施工需要,又要按大体积混凝土考虑.选用低水化热的矿渣硅酸盐水泥,级配良好的5～25mm碎石,优质的(收稿日期,编号:2005—07—20/1476)?2O?中砂,并掺入一定数量的工级磨细粉煤灰替代部分水泥,同时掺用高效缓凝型减水剂,延长混凝土的初凝时间.经试验确定的施工配合比为:水泥:沙:碎石:水:粉煤灰:外加剂=286:670:1068:180:123:6.1352.2混凝土热工计算根据该地区多年气象资料表明,冬季平均气温为一0.3cc,本工程冬季施工在气温低于一5cc时不进行施工,那么假定一天最低气温为一5cc,最高气温0oC,水温4℃时,进行冬季施工的热工计算.按《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041—2000)附录J对索塔承台施工进行计算,索塔承台的混凝土浇注量大时间长,按混凝土入模温度为5cc计,同时验证混凝土的出机温度不低于10cC.由于模板及钢 筋吸热影响较小,本次计算不计.(1)T2=Tj一(ott+0.032n)(一rn)(1)=16.37oC式中:为混凝土拌合物出机温度(cc):t为混凝土自运输至浇筑成型完成的时间(h),本次计算按浇筑一层5h考虑;n为混凝土转运次数;取1;为运输时的环境温度(cc),取一5oC;=温度损失系数(hm一1),取0.1;(2)=To一0.16(一Tb)(2)To=20.44cc式中:-为混凝土拌合物出机温度();一江苏交通信息http://www.ti.jS.cn—《江苏交通科技》2005年第5期为混凝土拌合物的温度;(3)To=【0.9(++瞻)+4.2Tw(吩一Pg吩)+cl(+Pg瞻)一c2风+Pg)】÷【4.2Ww+0.9(,c++)(3)Tw=9.855cI=式中:为混凝土拌合物的温度(℃);Ww,Wc,Ws,wg为水,水泥,砂,石的用量(kg);,,,为水,水泥,砂,石的温度(℃);=l0℃(实测值);,为砂,石的含水率f%:Ps=5%,Pg= l%r实测值J;C.,C为水的比热容(kJ/kg?K)及溶解热(kJ/kg);当骨料温度>0℃时,C.=4.2,C=0.从以上计算得出在气温为一5℃时,拌合水温为9.855℃即可满足施工要求,配置加热措施时可取l0℃.(4)当气温为0℃时,利用以上公式可得出:Tl=10.68cI=:To=12.72℃:Tw=6.13℃,配置加热措施时可取7℃.通过计算,加热拌合用水即可满足施工.实际施工时最低气温为一4℃,拌合用水温度为l0一l2℃,混凝土人模温度7一l0℃.2.3混凝土拌合及浇筑混凝土拌合采用2套全自动拌合站(75m/h),拌合用水采用功率为40kW电加热器进行加热,砂石料采用装载机将表层温度较低的部分清除,使用内部温度较高的部分,采甩2台混凝土拖泵配合2套拌合站,使之各成一套拌合输送系统,互不影响,防止浇筑过程中出现机械故障,同时考虑混凝土合面质量.承台混凝土浇筑是从一侧开始下料,向另一侧推进.为保证混凝土的均匀性,一层浇筑完成后向起始侧折返,反复推进完成全部混凝土浇筑.每层浇筑厚度控制在50cm左右,每层混凝土315m,浇筑总时问为36h,每层浇筑时问6h,最大浇筑问歇时问12h,小于混凝土初凝时问,施工层问覆盖效果很好.每个落灰点配备6根振捣棒,落灰点布置3根,混凝土流动坡角布置3根,保证混凝土的振捣密 实.浇筑时搭设保暖棚,将整个索塔承台覆盖起来,棚内安装总功率40kW的碘钨灯用于提高棚内温度,施工在l2月中旬到元月中旬进行,期间最低气温一4℃,棚内温度不低于5℃.一江苏交通科技bjb@ti.js.en一3混凝土温度控制控制好混凝土的温度梯度,加强混凝土的养护管理,是防止承台混凝土不产生表面裂缝和贯穿裂缝的关键.3.1混凝土养护期的温度计算混凝土的绝热温升根据水化热计算,本次施工采用的大运河P.O32.5水泥3d和7d的水化热分别为207kJ/kg和255kJ/kg,根据混凝土的配合比和粉煤灰掺量可估算混凝土的绝热温升.计算=40.8℃,混凝土不同龄期的绝热温升采用(4)式计算:=40.8(4)式中:丁为龄期(d);0为在龄期丁的绝热温升.混凝土的绝热温升曲线如图1所示.一--●P●●●--●●t竹一一一"一,鼍ff+} f图1混凝土绝热温升曲线3.2混凝土温控措施从理论计算结果可知承台混凝土中心温度与大气温度最大温差达55℃,如不采取必要有效的控制措施,必将产生裂缝,施工控制的最终目的就是将混凝土养护期间的温度梯度控制在《公路桥涵施工技术规范》要求的范围内,以防止温差过大产生裂缝.施工时采用如下具体措施.(1)为保证混凝土表面及侧面模板温度过低发牛混凝土冻伤事故,在浇筑前搭设保温大棚,浇筑前即开始加温,保证从浇筑开始到浇筑完成后72h,混凝土表面及侧面模板温度高于5cI=,同时在浇筑完成后用土工布覆盖承台表面,视混凝土表面干湿程度适量洒水.(2)在承台中布置冷却水管,下级2层,上级3层,每层3根单管,各自独立.冷却水管下层问距70～80cm,水平间距90cm,单根水管长度均小于250m,利用冷却水带走混凝土内部(下转第35页)搋弧&p束赠崧瓣《江苏交通科技》2005年第5期图5中央分隔带护栏免由此产生的交通延误或交通事故,保障高速公路效益的发挥.苏州绕城公路沿线两侧除天然屏障(河流等)以外,全线设置隔离栅.全线隔离栅采用镀锌后再镀塑的焊接网型隔离栅.2.4.2防落网 为防止高速公路上跨桥和人行天桥上有人向下抛扔物品或大风把桥上的杂物刮到高速公路上,或是桥上行驶车辆装载的物品散落到高速公路上,需要在上述构造物的两侧设置防落网.防落网的设计考虑到美观和牢固的要求,采用了与隔离栅相同的形式.2.5防眩设施及其他安全设施(上接第21页)的大部分热量.在承台围堰上设置容积6m的冷却水箱,安装调节流量的水阀,保证通水流量和低温进水.(3)冷却水的流量控制在16—20L/rain,浇筑前检查冷却水管的密封性.当混凝土超过第一层冷却水管后即开始通水,直至浇筑完成后7d.通水过程中,进水温度4—8℃,出水温度与进水温度均不大于6oC,停止通水时混凝土内表温差已小于15℃.(4)为检验冷却水对混凝土的温度控制效果,在承台中埋设测温仪器(施工选择电阻温度计).仪器的布点按照突出重点,兼顾全局的原则,满足监测要求的前提下,以尽量少的仪器获得所需的监测资料.根据结构的对称性和温度变化的一般规律,测温仪器主要布置在相互垂直的两个中心断面上,每个中心断面又以其中半个断面为重点.由于哑铃形承台两端完全对称,只在其中的1/2布置仪器,每个承台共布设59只电阻温度计.一江苏交通科技bjb@ti.j8.en—o2.5.1防眩设施良好的防眩设计可以给驾驶员提供多样化的 "车型景异"的动态景观,克服行驶的单调感,提高行车质量.全线中央分隔带设置防眩设施,路基段采用植树防眩;构造物路段采用PVC或玻璃钢材料制作.2.5.2其他安全设施里程牌采用支撑钢管及抱箍安装在路侧波形梁护栏立柱上的形式.百米牌采用在百米桩号的护栏立柱上用白底绿字三级反光膜标注百米字样.3结束语苏州绕城高速公路的安全设施设计过程中,在对高速公路所处的自然地理情况,社会人文环境,交通流特性和气候特征进行详细研究的基础上,结合主体工程特点,解决了绕城高速公路道路安全和方便道路使用等问题.可以说,安全设施为苏州绕城高速公路的整体层次提升打下了基础,树立了又一个全新的形象.参考文献【1】李峻利.交通工程设施设计【M】.北京:人民交通出版社.2000[21王炜.过秀成.道路交通安全学【M】.南京:东南大学出版社.『3]交通工程手册.人民交通出版社.3.3温控效果灌河斜拉桥索塔承台从2004年l2月中旬至2005年元月中旬完成浇筑施工,施工期间最低气温一4℃,保温大棚内最低温度5℃,混凝土最低人模温度7℃.从施工温度监控记录来看,混凝土的内表温差均控制在25℃以内,绝热温升曲线与计算结果 基本相符,混凝土内部最高温度出现浇筑完成后的第34d,略高于计算结果43.8℃.拆模后经检查,混凝土表面平整光洁,密实,未发现裂缝,温控效果良好.4结束语灌河斜拉桥索塔承台施工由于前期准备充分,方案合理,在混凝土的浇筑和养护期间措施到位,施工质量优良,同条件养护试块7d强度达到设计值的75%,模板拆除后没有出现有害裂缝,因此可为类似的大体积混凝土冬季施工提供一定的借鉴.?35?