劉 注，劉計(jì)東，龔鵬鑫

(中交路橋華東工程有限公司，上海 201210)

1 工程概況

龍?zhí)哆^(guò)江通道工程線路起自儀征境內(nèi)江北長(zhǎng)江大堤，向南跨江，經(jīng)南京龍?zhí)?，止于與338省道交叉處，路線全長(zhǎng)約5km，跨江主橋采用主跨1 560m單跨鋼箱梁懸索橋。

北塔承臺(tái)為啞鈴形結(jié)構(gòu)，平面尺寸為78.86m×40.5m，承臺(tái)厚度為6m。單個(gè)承臺(tái)平面尺寸為33.5m×40.5m，兩承臺(tái)之間采用11.86m×23.5m系梁相連，承臺(tái)總混凝土量16 219.3m3。承臺(tái)分幅分層共進(jìn)行5次澆筑，單幅單層澆筑厚度為3m，系梁中間設(shè)置3m寬后澆帶，單次澆筑混凝土量為3 949.075m3，承臺(tái)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 承臺(tái)結(jié)構(gòu)(單位：cm)

2 深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)方案比選

查閱類似承臺(tái)深基坑施工經(jīng)驗(yàn)，深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)通常選用鋼板樁圍堰、鎖扣鋼管樁圍堰、鋼套箱圍堰(分為有底和無(wú)底)和雙壁鋼圍堰。根據(jù)本工程地質(zhì)情況、環(huán)境條件、基坑深度、施工工期和工程成本等因素綜合考慮，項(xiàng)目選取了鋼板樁圍堰作為承臺(tái)基坑開(kāi)挖的支護(hù)結(jié)構(gòu)。

2.2 鋼板樁圍堰設(shè)計(jì)

鋼板樁型號(hào)采用拉森IV型，長(zhǎng)度為9m，整體平面尺寸為81.86m(橫橋向)×43.5m(縱橋向)。鋼板樁與承臺(tái)尺寸邊線最小凈距為150cm，頂部標(biāo)高為7.500m, 底部標(biāo)高為-1.500m,入土深度1.5m。圍堰共設(shè)置2道腰梁支撐,第1道設(shè)置在4.500m位置處,第2道設(shè)置在0.500m處,腰梁采用雙拼HN600×200型鋼,如圖2所示。

圖2 鋼板樁圍堰平面布置(單位：cm)

2.3 鋼板樁圍堰外拉體系創(chuàng)新設(shè)計(jì)

鋼板樁圍堰插打方便、止水效果好，但整體剛度較小，穩(wěn)定性差，需要設(shè)置合理的支撐結(jié)構(gòu)。鋼板樁圍堰通常選用鋼管支撐和型鋼支撐2種結(jié)構(gòu)形式，但上述2種結(jié)構(gòu)形式用鋼量大，工期長(zhǎng)，且影響后期基坑開(kāi)挖和承臺(tái)施工，故不予采用。

項(xiàng)目結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，設(shè)計(jì)了一種精軋螺紋鋼外拉結(jié)構(gòu)體系，如圖3所示。該外拉結(jié)構(gòu)體系采用φ25精軋螺紋鋼以及2I25a型鋼與施工平臺(tái)鋼管樁進(jìn)行固結(jié)，抵消鋼板樁所承受的土壓力和靜水壓力，避免了傳統(tǒng)圍堰內(nèi)支撐給施工造成的影響。

圖3 鋼板樁圍堰外拉體系示意

2.4 圍堰整體驗(yàn)算結(jié)果

圍堰結(jié)構(gòu)采用 Midas Civil 有限元計(jì)算軟件建模分析計(jì)算，圍堰驗(yàn)算時(shí)，其計(jì)算荷載包括靜水壓力和主動(dòng)土壓力。

拉森鋼板樁圍堰采用先撐后挖的方式施工，基坑開(kāi)挖至腰梁標(biāo)高后，必須先進(jìn)行腰梁安裝，安裝完成后方可繼續(xù)開(kāi)挖，開(kāi)挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，在干環(huán)境下澆筑墊層混凝土，形成干環(huán)境施工承臺(tái)。根據(jù)鋼板樁圍堰施工流程，圍堰受力工況如下。

1)工況1 左幅鋼板樁圍堰插打完成，安裝完第1道腰梁后開(kāi)挖至標(biāo)高0.300m處(還未安裝第2道腰梁)，計(jì)算鋼板樁圍堰強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性。

2)工況2 鋼板樁圍堰形成整體并安裝好第2道腰梁后開(kāi)挖至基坑底-0.300m(未澆封底混凝土之前)，計(jì)算鋼板樁圍堰強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性。

選取拉森鋼板樁幾種最不利工況進(jìn)行計(jì)算，分別對(duì)工況1，2進(jìn)行分析，計(jì)算模型及邊界條件如圖4所示，計(jì)算結(jié)果如表1所示。

圖4 鋼板樁圍堰計(jì)算模型及邊界條件

表1 鋼板樁圍堰計(jì)算結(jié)果

2.5 鋼管樁驗(yàn)算結(jié)果

根據(jù)鋼板樁牛腿反力加載在鋼管樁對(duì)應(yīng)位置處，計(jì)算可得鋼管樁最大應(yīng)力為99.6MPa<215MPa，最大水平形變量14.4mm<7 500/400=18.75mm，臨界荷載系數(shù)5.63>4，滿足要求。

3 大體積混凝土冬期施工溫度裂縫控制

3.1 大體積混凝土冬期施工保溫措施

本工程承臺(tái)施工采用鋼模板，且模板需要周轉(zhuǎn)使用，拆模時(shí)間短，故不適合木材、擠塑板、聚氨酯泡沫塑料和蓄水養(yǎng)護(hù)。由于棉被吸水率大，吸水后導(dǎo)熱系數(shù)會(huì)增大，故不適合單獨(dú)采用，需在外側(cè)覆蓋油布防水。由于橡塑保溫板成本較高，且承臺(tái)上表面白天有陽(yáng)光照射，表面保溫可適當(dāng)減弱，所以上表面可僅采用棉被保溫。綜合以上因素考慮，本工程承臺(tái)側(cè)面采用橡塑保溫板+棉被+油布保溫，承臺(tái)頂面采用棉被+2層油布保溫，如圖5所示。

圖5 承臺(tái)混凝土表面保溫方案

3.2 大體積混凝土溫度監(jiān)測(cè)

根據(jù)GB/T 51028—2015《大體積混凝土溫度測(cè)控技術(shù)規(guī)范》進(jìn)行混凝土內(nèi)部溫度監(jiān)測(cè)，溫控元件布置在承臺(tái)對(duì)稱軸線上，能準(zhǔn)確反映承臺(tái)上表面溫度、下表面溫度、側(cè)表面溫度和中心溫度。

從左幅第1層承臺(tái)混凝土溫度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可知，混凝土內(nèi)部溫峰在澆筑完成后51h出現(xiàn)，溫峰為63.8℃，之后緩慢降溫?；炷翝仓瓿?8h內(nèi)，因上表面混凝土剛開(kāi)始初凝，水化放熱晚，而承臺(tái)中心混凝土早已水化升溫，導(dǎo)致內(nèi)表溫差超過(guò)規(guī)范容許值25℃，但此時(shí)混凝土處于升溫膨脹階段，且混凝土彈性模量較小，不會(huì)造成混凝土開(kāi)裂。之后隨著上表面混凝土水化升溫，表面保溫措施良好，內(nèi)表溫差均控制在25℃以內(nèi)，混凝土溫度變化曲線如圖6所示。

4 結(jié)語(yǔ)

大體積混凝土承臺(tái)作為懸索橋和斜拉橋重要組成部分，施工方法較多。龍?zhí)堕L(zhǎng)江大橋采用精軋螺紋鋼外拉結(jié)構(gòu)作為鋼板樁圍堰支護(hù)結(jié)構(gòu)，減小了復(fù)雜內(nèi)支撐對(duì)承臺(tái)基坑開(kāi)挖、鋼筋綁扎和模板安裝的影響，提高了承臺(tái)施工效率，縮短了混凝土層間間歇時(shí)間，對(duì)混凝土溫度裂縫控制起到了積極作用。同時(shí)，通過(guò)采用合理的混凝土表面保溫方案，達(dá)到了混凝土防凍和控制混凝土內(nèi)表溫差的目的，減小了冬期氣候條件對(duì)大體積混凝土施工的不利影響，保證了大體積混凝土施工質(zhì)量，為今后類似大體積混凝土冬期施工提供了經(jīng)驗(yàn)。