中线南水北调一期总干渠与青兰高速连接线交叉工程墩柱施工

摘要：墩柱具有结构断面尺寸大、长高比大、钢筋密集、施工技术要求和质量标准高等特点，属于大体积钢筋混凝土。因此，墩柱的施工必须考虑温度控制，避免产生贯穿性裂缝，温度控制是本工程的关键，需要从材料选择到施工过程控制等有关环节做好充分的准备工作。

关键词：模板安装；温控措施；混凝土浇筑；支座安装

中图分类号：TU74文献标识码：A

1.工程概况

1.1简述

南水北调中线一期总干渠与青兰高速连接线交叉工程位于邯郸市南环路、西环路以及青兰高速连接线互通立交桥处，总干渠桩号为42+912～42+986，总干渠采用渡槽型式跨越高速公路，是南水北调中线总干渠上的大型交叉工程。槽身型式为分离式扶壁梯形渡槽，渡槽由下部基础灌注桩工程、承台及墩柱支撑结构、平板连续梁承载结构、槽身挡水结构组成。渡槽长63.0m，跨度为19m＋25m＋19m。过水断面底宽22.5m，侧墙高7.55m。

渡槽槽身段、连接段等主要建筑物级别均为1级建筑物。该渡槽设计流量为235m3/s，加大流量为265m3/s。

1.2.墩柱结构形式与工作量

墩柱共4个，均为钢筋混凝土结构，结构形式见墩柱示意图。

主要工作量为：C30F150钢筋混凝土4034m3,钢筋制安为571t（不含墩墙插筋），模板3677m2。

墩柱分缝示意图（单位m）

2.施工方案与工序流程

2.1施工区段划分:

边墩柱的施工沿水平方向分缝，纵向不分缝，共分2次施工，通仓浇筑，分缝位置为78.705m（见分缝结构图）；中墩柱不分仓一次浇筑到顶。边墩下部浇筑方量约为666 m3，上部约606 m3左右，中墩浇筑方量为746 m3；墩柱间钢筋绑扎、模板支立、混凝土浇筑等工序采取流水作业，跳仓施工。

大体积混凝土的温控方案采取在墩柱内埋设φ32mm（内径φ28mm）PEP塑料管或聚乙烯高密度塑料管、通冷却水的降温防裂方案.

2.2工序流程：施工缝处理钢筋绑扎冷却水管埋设支立模板混凝土浇筑养护与通水降温

3.施工方法与措施

3.1模板工程

墩柱模板：角模与牛腿部分采用定制异型钢模板，其它采用9015大型钢模板；固定方式采用普通10#槽钢作为横竖围囹、Ф20mm锥体式对拉螺栓双向紧固，对拉螺栓间距为60cm×60cm。

3.2通水冷却与温控措施

3.2．1通水冷却

（1）、冷却水管采用φ32mm（内径φ28mm）PEP塑料管或高密度聚氯乙烯塑料管，并应满足下列表指标要求。

（2）、冷却水管采用蛇型布置，层、间距为0.5×1.0m，见下图：冷却水管布置图。

（3）、冷却水管在浇筑混凝土之前应进行通水试验，检查水管是否堵塞或漏水。如发现水管堵塞或漏水，应更换水管。

（4）、在混凝土开始浇筑时即开始通水，通水温度、通水速度、通水时间应根据实测混凝土的温差确定。当混凝土内外温差趋于一致时，即可终止通水。每套进水管前均设置一阀一表控制流速及流量。现场设置供水箱、回水箱（5m3）水池并做好保温措施，可以通过采取抽取深井水、制冷水、循环水等措施控制水温度。

（5）、单根循环水管长度要求不大于250m，管中水流方向应每24h调换一次，通过调节通水控制混凝土内部温度每天降温不超过2℃。

（6）、初期通水温度为应根据混凝土的实测温度确定，一般为15℃，混凝土温度与水温之差，以不超过25℃为宜，当超过时，可采取先通天然地下水，再通制冷水的方式解决。

（7）、混凝土的测温，沿墩柱长边方向每6.6m布置一个测温断面，每个断面布置3个测点（左、中、右），每个测点沿高程方向每间隔1m设一温度传感器，一个施工段共布置11个测温断面，每个断面有22个（中墩17个）测点(测点布置应避开冷却水管)。初期一小时观察一次，一天后每两小时观察一次温度并记录，气温和混凝土内部温度变化大时应加大观测密度。

（8）、通水结束后采用水灰比1.35:1的水泥浆对冷却水管进行灌浆封堵。封灌前应采用高压风吹洗干净，确保水管内没有残留水，防止冬季冻胀事故。

3.2．2温控措施如下：

（1）骨料仓采取搭设遮阳篷、堆高骨料等措施以降低混凝土骨料温度。高温季节时采取喷洒冷水、喷水雾降温（砂子除外）等措施降低混凝土骨料；

（2）对拌和用水箱、水管、液体外加剂容器等进行岩棉保温或深埋处理防止拌和用水的温度升高，当气温度超过28°C时采取制冷水、加冰屑等措施降低拌合水温；

（3）、采取增加静置时间、对水泥罐顶喷淋以及水泥厂贮藏降温（合同约定）后进场等措施控制水泥、粉煤灰的温度；

（4）、对拌和站的配料斗、升料斗采取遮阳措施防止骨料温度再升高；

（5）、对混凝土罐车采取隔热保温措施；

（6）、入仓后及时平仓振捣，加快覆盖速度，缩短混凝土曝晒时间；

（7）、高温时仓面设置喷雾设备，降低仓面温度，营造湿润环境；

（8）、混凝土浇筑尽量安排夜间；

（9）、混凝土面覆盖：浇筑过程中，当气温高于混凝土入仓温度时，振捣完成后及时覆盖隔热保温被，隔热保温被为2cm厚彩条布内夹保温材料EPE聚乙烯。

（10）、混凝土外部保温

1）墩柱拆模后外表面覆盖EPE聚乙烯保温被。

2）低温以及气温骤降时推迟拆模时间，禁止在傍晚气温下降时拆模；

（11）、混凝土养护

1）混凝土浇筑完毕后，及时覆盖保温湿润养护。

2）时时关注天气变化情况，当日平均气温在未来2～3天内连续下降超过（含等于）6℃时，对28天龄期内砼表面进行保温。

（12）、混凝土表面保温原则：

1）控制混凝土表里温差T≤20℃，表里温差是指表面5CM处的表层温度与中部最高温度之差。

2）控制每天降温速率T/t≤2℃/d。

3）表面覆盖养护及拆模引起的混凝土表面瞬时降温不宜超过15℃。

3.3混凝土工程

3.3.1混凝土的原材料

水泥、砂石料、粉煤灰、外加剂等原材料按照设计与《水工混凝土施工规范》的要求进行检验，合格后方可使用。

3.3.2混凝土配合比

根据混凝土设计强度（C30）、耐久性（F150）、抗渗性等要求和施工和易性需要，委托河北金涛检测有限公司进行混凝土施工配合比设计和优选试验，经综合分析比较，确定合理的混凝土配合比，用于墩柱混凝土浇筑。

3.3.3混凝土的拌和与运输

混凝土拌和采用集中搅拌，共设HZS50型拌和站2座、HZS75型拌和站1座，水平运输采用6辆12m³混凝土罐车，垂直运输采用2台混凝土泵车直接入仓。

混凝土拌和能力计算：

HZS50拌和能力为60÷（60/60+1）×1×80%=24m³/h

HZS75拌和能力为60÷（75/60+1）×1.2×80%=25.6 m³/h

3站综合拌和能力为：24×2+25.6=73.6 m³/h

混凝土的运输设备配置：

HZS50拌和站运距为1.2km，运输时间为1.2km÷20km/h=0.06h

HZS75拌和站运距为3.5km,运输时间为3.5km÷20km/h=0.175h

卸料时间为10min；

HZS75拌和站12m³罐车的运输能力为12m³÷（12×2.25+10+2×10.5）÷60=12.41m³/h；

HZS75需配置12m³罐车25.6 m³/h÷12.41m³/h=2.06辆；

HZS50拌和站12m³罐车的运输能力为12m³÷（12×2+10+3.6×2）÷60=17.5 m³/h，

HZS50拌和站需配置12m³罐车2,4 m³/h÷17.5m³/h=1.37辆

综合考虑，HZS75拌和站配备12m³混凝土罐车2辆；2×HZS50拌和站配备12m³混凝土罐车4辆。

墩柱施工段最大浇筑方量约为746m³，3个拌和站实际拌和能力为73.6m³/h,预计浇筑时间为746/73.6≈11h。

3.3.4垂直运输设备配置

采用一台HBT60.13混凝土拖泵和一台46m泵车，

HBT60.13混凝土拖泵混凝土实际输送能力为Q1=Qmax×a1×η=60×0.7×0.6=25.2 m³/h；

46m泵车实际输送能力为Q1=Qmax×a1×η=120×0.7×0.6=50.4 m³/h；

合计输送能力为75.6 m³/h>73.6 m³/h，满足施工要求。

3.3.5混凝土的浇筑

混凝土浇筑工艺流程为：仓面洒水湿润铺砂浆混凝土分层入仓平仓振捣抹面养护

浇筑混凝土前，应仔细检查有关准备工作：包括混凝土浇筑的准备工作，模板、钢筋、预埋件及冷却水管的布置等是否符合设计要求，并应做好记录。

混凝土的浇筑采用平铺法施工， 混凝土分层厚度为50cm,最大为10层,混凝土最大间歇时间为1小时(2.2×0.5×67.255/73.6≈1h), 满足混凝土间歇时间要求。

浇筑前，首先在仓面上均匀铺一层2～3厚的水泥砂浆，砂浆的铺筑随同浇筑面同步进行。混凝土入仓时，自由下落高度不大于2m。入仓混凝土及时平仓，不得堆积，仓内若有粗骨料聚集时，均匀摊铺于砂浆较多处，但不得用水泥砂浆覆盖，以免造成内部蜂窝。

混凝土的振捣采用Φ50、Φ70型插入式振捣器，混凝土的振捣应按一定的间距与排距有次序进行。振捣棒应垂直插入混凝土中，振捣完慢慢拔出。振捣时间以混凝土粗骨料不再显著下沉，并开始泛浆为准。振捣时，应将振捣器插入下层混凝土5左右，严禁振捣器直接碰撞模板、钢筋及冷却水管，在预埋件特别是冷却水管周围，应细心振捣，必要时辅以人工捣固密实。

3.3.6混凝土的养护

混凝土初凝后立即覆盖保温被保温保湿养护，养护时间不少于28d。

3.4支座

3.4.1支座试验

整体支座试验委托经国家计量认证的检测机构进行。

3.4.2支座的安装

（1）、所有支座必须按照图纸规定和《公路桥梁盆式支座》(JT/T 391-2009)进行进场验收和安装，确保制造质量合格，平面位置的正确。

（2）、工艺流程

1）螺栓锚固盆式橡胶支座安装

2）钢板焊接盆式橡胶支座安装

（3）、盆式橡胶支座安装要求

1)盆式支座安装前按设计要求及现行《公路桥梁盆式橡胶支座》JT 391对成品进行检验，合格后安装。

2)安装前对墩、台轴线、高程等进行检查，合格后进行下步施工。

3)安装单向活动支座时，应使上下导向挡板保持平行。

4)安装活动支座前应对其进行解体清洗，用丙酮或酒精擦洗干净，并在四氟板顶面注满硅脂，重新组装应保持精度。

5)盆式支座安装时上、下各座板纵横向应对中，安装温度与设计要求不符时，活动支座上、下座板错开距离应经过计算确定。

4．质量保证措施

4.1墩柱砼施工前对各工种施工人员进行专项技术培训和技术交底，提高操作人员的技术水平，增强操作人员的责任心和质量意识。

4.2钢筋工程：

严格按照规范要求，加强对所有进场钢筋的进场检验，实行进场验收制度；

钢筋下料单必须经工程技术部核准后,方可制型;

钢筋绑扎坚持先控制、后细部绑扎的原则，检验严格按照”三检制”进行，合格后由项目终检质检员报请监理验收，验收合格并做好隐蔽验收记录、质量验收记录后方可进行下道工序施工。资料由现场资料员统一管理。

浇筑过程中设专人对钢筋进行监护，发现问题及时处理。

4.3模板工程：

严格按照施工方案制定的加固方式进行加固，不得擅自更改，必须修改时，应报项目技术负责人批准并履行相关手续；

浇筑过程中设专业人员对模板进行监护，及时处理发生的异常问题，防患于未然。

4.4混凝土工程:

加强对原材料品质检验和进场验收管理，按照相关技术规范规定的批次、数量复检，做到不合格产品不得进场；

加强拌和物等中间产品的质量控制，严格控制水、水泥、外加剂、粉煤灰等材料的称量偏差和拌和时间；按照规范要求的频次进行含水率、细度模数、温度的检测，根据骨料含水率及时调整用水量，保证水灰比，控制混凝土的坍落度在允许范围内，根据细骨料细度模数的变化和砾石含量对砂率进行微调，保证混凝土的和易性；

加强混凝土振捣环节的质量控制，浇筑前对所有参与混凝土施工的人员进行上岗培训和技术交底，实行振捣作业责任制。振捣时先平仓、后振捣，振捣棒间距、排距为40cm×40cm，做到标准、有序。

加强混凝土强度的取样管理，每一浇筑块内同一种强度等级混凝土试件的数量为：混凝土7天、28天龄期试件每100m3成型1组，试块在温度20±5℃、湿度大于95%的环境中标养。

4.5支座安装

1、各种支座都要有产品合格证明，规格符合设计规定，经进厂检验合格后方可安装。

2、支座安装严格按照作业指导书和质量标准施工。

3、按照《公路桥梁盆式支座》(JT/T 391-2009)要求进行整体支座试验和型式试验。

5.成品保护措施与缺陷处理

成品保护措施：

在混凝土强度达到2.5MPa以前，不得进行模板的拆除以及在墩柱上进行其他工序的准备工作；浇筑块的棱角和突出部分应设置围挡，加强保护。

支座安装好后采取覆盖保护，避免撞击、灼烧和暴晒。

6.安全保证措施

1、墩柱砼施工前，对施工人员进行一次专门的安全交底，增强操作人员的安全意识。

2、浇筑前由专职安全员组织进行安全隐患排查，发现问题及时整改；

3、开盘前对施工用电做一次全面仔细的检查，重点检查接头线的防水，电机防水，配电箱的防雨措施是否可靠。并要求严格检查“一机一箱一漏电保护”的执行情况。

4、施工现场的特殊工种必须持证上岗。如电工、焊工、起重工等。

5、施工期间，各工种每班均配置一名兼职安全员，加强班组内施工安全管理，发现问题应及时与现场专职安全员联系。

6、高处作业时要系好安全带。需设工作平台时，防护栏杆高于作业面不应小于1. 2m，且用密目安全网封闭。

7、安装大型盆式支座时，墩上两侧应搭设操作平台，墩顶作业人员应待支座吊至墩顶稳定后再扶正就位。

8、制定安全事故应急预案，并进行预演；

7.施工组织准备

1、成立以项目经理为组长，技术、生产副经理为副组长，工程、质检、安全、后勤部门等部门领导组成的墩柱施工领导协调小组，各部门要分工协作，各负其责，确保大体积砼的顺利施工。

2、建立各级碰头会制度，加强协作，及时解决和协调好现场出现的各种矛盾。

3、为确保大体积砼施工，必须配备足够的施工作业人员和管理人员。

4、加强施工期间的原材料、小型机具以及水、电供应计划的管理工作，力求详尽、准确，做好各种预案，防止施工期间停水停电、材料机具短缺，杜绝因待料而影响施工。

5、密切与有关单位的联系协作。砼浇注前，应及时与气象、供电、供水等部门取得联系，了解浇注期间的天气变化和水电供应情况，为墩柱浇筑的顺利施工创造条件。

6、建立可靠的后勤保障体系保证施工作业人员饮食供应。

7、墩柱砼施工用料集中，机械化施工程度高，施工设备的正常运转对砼的连续施工起着关键作用。为此，各有关部门应对各施工设备进行一次全面检修，特别是备用发电机、拌和站、混凝土罐车、水泵、混凝土泵等重要设备，以保证施工时机械设备连续运转，并形成检查记录。现场成立机电维修应急小组待命，随叫随到，在设备出现故障时，迅速出击，在最短的时间内修复好，保证设备的顺利运行，以确保砼的浇注质量。