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        裝配式跨海橋梁大型墩臺(tái)預(yù)制新技術(shù)

        2021-11-24 15:34:22張臣高慶利王海波白虹文健勇董松松中交一航局第五工程有限公司
        珠江水運(yùn) 2021年12期
        關(guān)鍵詞:混凝土施工

        張臣 高慶利 王海波 白虹 文健勇 董松松 中交一航局第五工程有限公司

        1.工程概況

        廈門第二東通道是交通部批復(fù)的省市級(jí)重點(diǎn)工程。其中跨海段橋梁共預(yù)制墩臺(tái)35座,兩節(jié)式22座,三節(jié)式13座,共83件。預(yù)制墩臺(tái)包括海工高性能混凝土4.98×104m3,高性能環(huán)氧鋼筋1.05×104t,φ75mm預(yù)應(yīng)力精軋螺紋鋼1375t,預(yù)制場(chǎng)內(nèi)立式分節(jié)匹配預(yù)制。構(gòu)件單件最高26.1m,單件最重2620t,臺(tái)車+頂推移運(yùn)至出運(yùn)碼頭,3000t半潛駁船海上運(yùn)輸,4000t浮吊船海上安裝。充分體現(xiàn)工廠化、機(jī)械化、標(biāo)準(zhǔn)化和裝配化的施工理念。

        2.墩臺(tái)預(yù)制特點(diǎn)

        (1)墩臺(tái)耐久性要求高,抗裂難度大。本工程按100年使用年限設(shè)計(jì),預(yù)制墩臺(tái)采用海工高性能混凝土,耐久性要求高。預(yù)制墩臺(tái)的承臺(tái)、蓋梁均為大體積實(shí)心混凝土結(jié)構(gòu),單次澆筑混凝土最大量1050m3,混凝土抗裂難度大??孤入x子滲透、鋼筋保護(hù)層厚度、構(gòu)件表面硅烷浸漬和景觀涂裝質(zhì)量要求高。

        (2)墩臺(tái)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、施工難度大。承臺(tái)及蓋梁鋼筋密集、預(yù)埋件多、構(gòu)造復(fù)雜。承臺(tái)后澆孔預(yù)留甩筋,對(duì)接鋼筋水平匹配同心度要求高,對(duì)鋼筋安裝精度及后澆孔內(nèi)芯圓模板設(shè)計(jì)要求高。蓋梁體積大、鋼筋密集,還有橫向預(yù)應(yīng)力鋼絞線,施工難度大。

        (3)預(yù)制墩臺(tái)高度高,匹配預(yù)制精度要求高。預(yù)制墩臺(tái)最高21.6m,要求小于豎向垂直度滿足H/3000且不大于20mm的控制標(biāo)準(zhǔn)。分節(jié)式墩臺(tái)拼縫處要求匹配預(yù)制,以保證干接縫及剪力鍵槽口的緊密接觸、上下節(jié)墩身順直,實(shí)現(xiàn)這一要求有很高難度。蓋梁為相交斜截面,結(jié)構(gòu)尺寸多樣,精度要求高,相應(yīng)模板設(shè)計(jì)與施工難度很大。

        3.關(guān)鍵技術(shù)

        3.1 高性能雙層環(huán)氧鋼筋涂層噴涂與加工一體化工藝

        預(yù)制墩臺(tái)采用高性能環(huán)氧鋼筋,雙層環(huán)氧涂層質(zhì)量管控是重點(diǎn)之一。墩臺(tái)預(yù)制場(chǎng)建設(shè)環(huán)氧鋼筋加工及噴涂車間一座,平面尺寸144m×34.5m,占地面積5000m2,引進(jìn)了國(guó)內(nèi)先進(jìn)的環(huán)氧噴涂生產(chǎn)線和鋼筋加工生產(chǎn)線各一條。

        與以往環(huán)氧鋼筋噴涂和加工的方式不同,以前港珠澳大橋施工時(shí)從廠家采購成品環(huán)氧鋼筋運(yùn)輸至車間內(nèi)再加工,本項(xiàng)目對(duì)環(huán)氧鋼筋工藝進(jìn)行優(yōu)化,將環(huán)氧噴涂生產(chǎn)線和鋼筋加工規(guī)劃在同一場(chǎng)地,環(huán)氧鋼筋噴涂及加工采用以下兩種方法:①對(duì)于需要彎曲鋼筋,通過環(huán)氧噴涂(拋丸除銹→加熱噴涂→過水冷卻→檢測(cè)打包)后,將環(huán)氧鋼筋轉(zhuǎn)移至鋼筋加工生產(chǎn)線上再加工(鋸切→墩粗→滾絲→打磨→彎曲),實(shí)現(xiàn)環(huán)氧鋼筋噴涂和加工一體化施工,體現(xiàn)了自動(dòng)化和機(jī)械化,具有避免環(huán)氧鋼筋運(yùn)輸導(dǎo)致的涂層破壞、減少運(yùn)輸費(fèi)用、提高工效等優(yōu)點(diǎn);②對(duì)于直徑小于φ28mm和不彎曲鋼筋,采用先加工后環(huán)氧噴涂的形式,相比方法一能避免環(huán)氧鋼筋加工導(dǎo)致的涂層破壞,利于質(zhì)量控制、減少涂層修補(bǔ)量等優(yōu)點(diǎn)。

        主要施工要點(diǎn)有以下幾方面:

        ①拋丸除銹處理:檢測(cè)鋼筋拋丸后的清潔度及錨紋深度應(yīng)符合要求。

        ②鋼筋環(huán)氧噴涂:檢查粉末質(zhì)量、控制加熱溫度、觀察噴槍等過程監(jiān)控。

        ③環(huán)氧鋼筋冷卻:采用過水冷卻工藝將原有的噴水冷卻改為全入水冷卻。

        ④環(huán)氧涂層檢測(cè):現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行抽檢涂層漏點(diǎn)和涂層厚度,并展開其他理化試驗(yàn),主要檢測(cè)涂層附著性、連續(xù)性、可彎性、粘結(jié)強(qiáng)度、抗沖擊性等指標(biāo)。

        ⑤鋸切、墩粗、滾絲、打磨、彎折:預(yù)制場(chǎng)鋼筋車間內(nèi)購買國(guó)內(nèi)先進(jìn)的鋼筋加工生產(chǎn)線一條。為防止鋼筋加工過程中造成表面涂層破損,現(xiàn)場(chǎng)對(duì)鋼筋加工設(shè)備進(jìn)行防護(hù)改造,通過加墊尼龍板的方式減少環(huán)氧鋼筋與鋼結(jié)構(gòu)間的剛性接觸。分別選用塑料、尼龍、聚氨酯及橡膠制品等作為緩沖材料,以達(dá)到較好的防護(hù)效果。

        ⑥補(bǔ)漆:采用專用溶劑環(huán)氧涂料和固化劑人工補(bǔ)涂涂層破損部位,出廠前全數(shù)檢查。

        ⑦儲(chǔ)存及倒運(yùn):環(huán)氧鋼筋絲頭長(zhǎng)度標(biāo)識(shí)刻度、佩戴保護(hù)帽,鋼筋半成品存放區(qū)設(shè)計(jì)專用存放架,與環(huán)氧鋼筋接觸處粘貼尼龍板,起到保護(hù)涂層的作用。

        3.2 后澆孔鋼筋精確固定與模板快速支拆工藝

        承臺(tái)預(yù)留后澆孔直徑3.4 m,側(cè)壁帶凹凸剪力鍵,水平鋼筋直徑28mm和40mm,分為12層。后澆孔內(nèi)部鋼筋需穿過圓形模板孔利用套筒進(jìn)行鋼筋的同心對(duì)接,單個(gè)承臺(tái)后澆孔穿筋孔3000個(gè),連接套筒6700個(gè),同心對(duì)接量大,精度要求高,孔內(nèi)鋼筋橫縱交錯(cuò),還需避免與承臺(tái)內(nèi)吊點(diǎn)管等預(yù)埋件沖突,施工精度要求高,難度大。

        后澆孔板面在相應(yīng)位置開圓形牙口(穿筋孔),根據(jù)孔位放樣,采用等離子切割模板面開牙口,設(shè)計(jì)專用錐形橡膠圈,固定臥入混凝土內(nèi)部鋼筋,實(shí)現(xiàn)鋼筋連接精確定位。

        后澆孔圓形模板分4片,中間井字架支撐,設(shè)計(jì)機(jī)械開合系統(tǒng),擰緊模板支撐桿緊張器,將兩小片模板沿井字架向孔內(nèi)橫移,再將另外兩大片模板向孔內(nèi)橫移,最后將四片模板及井字架一起吊出后澆孔,實(shí)現(xiàn)模板快速支拆的同時(shí)保證模板安裝的精度。

        3.3 大體積混凝土澆筑抗裂措施

        承臺(tái)和蓋梁均屬復(fù)雜結(jié)構(gòu)大體積混凝土施工,通過調(diào)整墩身接縫位置、優(yōu)化混凝土配比、增加制冰制冷水系統(tǒng)和預(yù)埋冷卻水管等措施,能控制預(yù)制構(gòu)件裂縫。

        大體積混凝土開裂原因有兩方面:一是墩臺(tái)混凝土結(jié)構(gòu)厚大,混凝土內(nèi)表溫差過大,從而引起自約束開裂,自約束開裂主要發(fā)生在承臺(tái)和蓋梁;二是部分墩身混凝土分段澆筑,澆筑時(shí)間間隔長(zhǎng),墩身分段接縫澆筑約束,澆筑混凝土約束收縮,受約束混凝土收縮量超過了混凝土的極限拉伸,從而導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)外約束開裂。

        混凝土抗裂主要施工措施有:①降低混凝土入模溫度?;炷寥肽囟茸罡卟灰哂?8℃。在砂石料倉及料斗上方設(shè)置遮蔭棚,避免陽光直射。拌合站增設(shè)成套制冰制冷系統(tǒng),降低拌合水溫度,加入冰削降低砂石料溫度,從而實(shí)現(xiàn)控制混凝土出機(jī)溫度;②降低混凝土內(nèi)部最高溫度。降低混凝土內(nèi)部最高溫度主要有降低水泥用量等優(yōu)化混凝土配配合比和承臺(tái)和蓋梁內(nèi)埋設(shè)冷卻水管兩種方法。具體來說,為降低水化熱,嚴(yán)控水泥中C3A含量,同時(shí)滿足混凝土耐久性和良好的工作性,摻入高質(zhì)量礦粉和粉煤灰取代部分水泥,降低混凝土水化熱。同時(shí),承臺(tái)和蓋梁內(nèi)預(yù)埋冷卻水管采用外徑40mm、壁厚2.0mm的黑鐵管。經(jīng)仿真計(jì)算,冷卻水管水平及豎向間距控制在0.8m,滿足控制自約束裂縫要求。此外,通水時(shí)控制冷卻水與混凝土內(nèi)部最高溫度之差小于25℃,埋設(shè)測(cè)溫導(dǎo)線并APP監(jiān)測(cè)混凝土溫度,預(yù)埋冷卻水管與外置專用冷卻水塔連接,對(duì)輸出水進(jìn)行降溫,控制降溫速度不大于2℃/d。

        3.4 貝雷梁桁架拼裝式大型鋼模板工藝

        為保證預(yù)制墩臺(tái)預(yù)制豎向精度要求,設(shè)計(jì)要求豎向垂直度滿足H/3000,模板設(shè)計(jì)優(yōu)化并結(jié)合貝雷梁桁架工藝。

        通過模板加工工藝采用板面銑邊、模板栓接及定位銷工藝、設(shè)置高精度模板調(diào)整支架等設(shè)計(jì)理念,保證模板拼縫緊密和模板安裝豎向垂直度。以往貝雷架多用于現(xiàn)澆箱梁底模,現(xiàn)應(yīng)用于預(yù)制蓋梁立向模板,充分考慮預(yù)制蓋梁結(jié)構(gòu)尺寸多樣且皆為斜截面、精度要求高等特性,異形蓋梁模板只需加工模板板面,桁架采用貝雷架拼裝結(jié)構(gòu),在滿足受力情況下只需在不同尺寸模板增加或減少貝雷架數(shù)量即可,滿足不同蓋梁模板桁架轉(zhuǎn)換,貝雷梁可多項(xiàng)目周轉(zhuǎn)使用,減少了成本投入,充分體現(xiàn)了貝雷架應(yīng)用的通用性和周轉(zhuǎn)性。

        4.結(jié)語

        廈門第二東通道工程A3標(biāo)段墩臺(tái)預(yù)制在采用部分港珠澳大橋墩臺(tái)預(yù)制成熟工藝技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了優(yōu)化和創(chuàng)新,首次應(yīng)用了環(huán)氧鋼筋噴涂和加工一體化施工模式,采用承臺(tái)后澆孔鋼筋精確定位與模板快速支拆工藝、大體積海工耐久性混凝土防裂技術(shù)和貝雷梁桁架拼裝式大型鋼模板成套施工技術(shù),在提高預(yù)制構(gòu)件質(zhì)量、履約創(chuàng)效、工藝創(chuàng)新等方面起到了重要作用,在同類型工程中具有較高的推廣價(jià)值和應(yīng)用前景。

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