浅谈国内跨海桥梁新型墩身施工首次在金塘大桥中的应用

摘要：金塘大桥是我国继东海大桥和杭州湾大桥后第三座跨海大桥，墩身与承台间采用现浇湿接头工艺，而为了避免裂纹的产生进行了大胆的尝试，采用带预制墩座的新型墩身来杜绝裂纹的出现。

关键词：新型墩身 墩座 接头避免裂纹

中图分类号：U445文献标识码：A文章编号：

一、工程概况

金塘大桥工程由金塘大桥（主通航孔桥、东通航孔桥、西通航孔桥、非通航孔桥以及金塘侧引桥、浅水区引桥、镇海侧引桥）和金塘岛接线组成。金塘大桥项目起于金塘岛上雄鹅嘴，接在建的西堠门大桥，经化成寺水库、茅岭、沥港水道和灰鳖洋海域，与规划中的宁波沿海北线高速公路相交，终于宁波市绕城高速公路。

新型墩身及湿接头施工在国内尚属首次，是业主鉴于东海大桥及杭州湾大桥墩座施工中经常出现裂缝的情况下, 根据浙江省舟山连岛工程建设指挥部专题会议《舟山大陆连岛工程金塘大桥非通航孔墩身湿接头裂缝防治专题会议纪要》的精神进行的大胆尝试，施工中没有任何经验可值得借鉴，施工风险及难度较大。施工后效果较好，未出现裂缝等质量缺陷，有效的提高了墩座混凝土的耐久性。

新型墩身湿接头施工范围为：E区（E135-E138）非通航孔桥（K42+ 425-K42+ 605m），该区段计4个双幅桥墩，上部结构均为60m跨径预应力混凝土连续梁，下部结构采用钢管桩基础。

新型墩身为杯罩式结构形式(如下图所示),新型墩身湿接头范围内墩身均采用整体预制安装施工，墩身最大预制高度约为11m，最大吊装重量为300T。墩身为矩形空心墩，周边倒以圆角，墩顶截面长6.3m，宽3.6m，墩身截面长6.3m，宽2.4m，壁厚0.50m。墩底截面长7.3m，宽3.4m，壁厚0.40m。

预制墩身与承台连接采用现浇混凝土湿接头的方式，即在承台与墩身之间设现浇混凝土墩座，墩身钢筋锚固于墩座内。

二、工艺流程

三、主要施工方法

3.1承台预埋止浆条施工

3.1.1承台测放止浆条安装线、标高

承台钢筋绑扎到顶层钢筋网片后，由测量人员在钢套箱的平台上施放止浆条中心、纵、横轴线位置；在钢筋网片焊接的竖向钢筋头上测放止浆条的顶面标高。

3.1.2止浆条与型钢加工成整体安装

止浆条安装前，将止浆条和型钢粘贴连接成整体：先用[5槽钢按照止浆条中线位置焊接成一圈，内外两圈[5槽钢中线位置按照两圈止浆条中线位置布设，两圈[5槽钢中间用∠5角铁间隔50cm焊接连接。角铁上设置顶丝用于整体安装后调整标高。上部用[16槽钢焊接成钢扁担通过顶丝反吊∠5角铁（见下图）。整体安装时首先由测量人员放出承台十字线，并焊好限位板，扁担梁整体按照限位板进行安装。当平面位置控制好之后，用M24顶丝调节止浆条高度，直到达到合格为止。施工时要注意在钢筋绑扎和混凝土施工时人员、机械和振捣工具、循环水管等避免磕碰安装好的止浆条和型钢，防止位置偏移。

安装好的反吊架

3.1.3钢支腿预埋钢板及墩身安装导向架预埋钢板

根据设计要求在承台内预埋钢板。要求预埋钢板N3标高和承台顶面标高一致并保证在＋4.2m。

3.2承台混凝土浇筑

3.2.1承台表面抹面及标高的控制

[5槽钢下部和内、外圈橡胶条之间的混凝土顶面用铁抹子收面，确保混凝土顶面的位置位于[5槽钢腹板下部1cm处，并且保证止浆条范围内混凝土顶面水平。

3.2.2橡胶条的保护

橡胶条定位安装完成后，及时用覆盖物进行遮盖，混凝土施工完成后，用水泥砂浆将橡胶条外露部分进行涂抹，防止其遭受日晒等腐蚀。

3.2.3拆除螺拴和反吊架

当承台混凝土终凝后，拆除上部反吊架，以便在下一排架周转使用。

反吊架拆除前，首先在[5槽钢边缘及[5槽钢顶部预留孔内涂抹、注射二甲苯等稀释剂对橡胶条与槽钢之间的801胶进行稀释，然后缓慢拆除。拆除过程中，人员要加强观察，并且辅以其它工具，保证橡胶条顺利的从槽钢上分离，预埋在混凝土内。

反吊架拆除完毕后，对橡胶条外露部分再补涂水泥砂浆进行保护。

3.3墩身安装

3.3.1船舶驻位

起重船垂直桥轴线向落流方向驻位，装运墩身运输驳驻位于起重船左舷。

3.3.2起吊安装

因为墩身底面及承台顶面均埋设有橡胶条，为此，安装过程中尽量做到一次安装到位，避免发生反复起吊、落钩等动作对橡胶条造成的损伤。

①调整船位及起重船扒杆的变俯，将墩身吊至对应的承台上方，缓缓落钩，当墩身降低至距承台顶部约1.5米高度时，测量人员在墩身底部实测墩身底角预埋角钢的间距等位置情况，根据量测情况，在导向架斜坡面加垫钢板，使得导向架间的间距与墩身内壁的尺寸互相吻合。

此时，再安排2～3名安装人员持手提“应急灯”，进入到墩座范围的中心处等待墩身下落。然后，墩身继续下降安装，进入到墩身内部的人员对墩身下部外伸钢筋与承台的预埋钢筋进行调整，防止钢筋相互碰撞、顶压，以便墩身顺利下放。

当墩身降低至导向架顶面约35cm时停止落钩，再次精细调整起重船扒杆的变俯和连接在墩身上的缆风绳，使墩身对准导向装置缓慢下落，依靠导向装置使墩身顺利就位后停止落钩。测量人员对墩身偏位及垂直度进行观测，记录偏差。

②预制墩身精确定位后，站立于墩身内部的安装人员避让于墩身内壁的边侧，外部人员摘除吊装索具，然后自顶部下放软梯，内部安装人员由软梯爬出，准备进行下一个墩身安装。电焊人员立即再由墩身顶部自软梯下到内部，对墩身的4个钢支腿进行焊接。支腿焊接采用三面贴角焊将槽钢N2和预埋钢板N3焊接，焊角尺寸不小于8mm。

3.4墩座钢筋施工

3.4.1墩身和承台预埋钢筋焊接

①墩身下部预留的钢筋和承台墩座预埋的钢筋，都需要焊接处理。施焊前，首先割除安装墩身用的导向架，若发现部分墩身钢筋和墩座预埋的钢筋不在同一断面的现象，焊接前要求必须将钢筋调直后再进行焊接。

②焊接时严格按照规范的要求，采用单面搭接焊，焊缝长度不小于10d，焊缝宽度为0.7d且不小于10mm，焊缝深度为0.3d且不小于4mm，焊接完毕后要将焊道上的药皮清除干净，严格仔细的检查每道焊口的质量，不符合要求的要求补焊合格为止。

③钢筋焊接施工中产生的二氧化硫气体的排除方法,

3.4.2墩座其它钢筋施工

钢筋焊接完成后，将主筋外侧预先码放好的环形筋按照设计位置，逐根提起到位进行绑扎。

3.5墩身湿接头混凝土施工

3.5.1混凝土浇注

为保证内部施工人员安全及混凝土浇筑质量，控制混凝土浇筑高度不大于1.5m，为此，应用专门制作的串桶自墩身内部进行下灰。

混凝土分层进行浇注，分层厚度不大于30cm，并且禁止采用振捣棒长距离输送混凝土。混凝土的振捣由外向内梅花振捣，上层混凝土振捣时宜将振捣器插入下层混凝土50～100mm。每一处振捣完毕后应边振捣边徐徐提出振捣棒。尤其要加强对内部斜坡段混凝土的振捣控制。振捣过程中振捣棒应遵循快插慢拔,上下抽动，其移动间距不大于振捣器有效半径的1.5倍，并尽量避免碰撞钢筋、预埋件等设施。

混凝土浇注完成后用铁抹找平。

3.6支座垫石施工

考虑到墩身预制过程中产生的垂直度偏差，为了保证橡胶条接触紧密，在安装过程中，在墩身安装垂直度及偏位满足规范要求的情况下，不能再因为垫石偏差而再次调整墩身垂直度，为此将支座垫石改为现浇施工，以减小墩身垂直度偏差对垫石产生的影响，满足支座安装精度要求。

垫石施工严格按照质量标准进行控制。做到预埋孔精确，混凝土表面平整、光洁，楼角线平直。各项指标满足设计及规范要求。

墩座钢筋采取预埋，墩身安装完成后，现场支立模板，混凝土搅拌船进行浇筑。

四、施工难点控制

4．1承台上预埋橡胶条

承台预埋橡胶条的位置及标高控制是施工中的难点和重点。安装反吊架后及时复合反吊架的平面位置，当平面位置符合要求后及时将反吊架和钢套箱电焊连接，防止施工过程中人员或机械碰撞反吊架造成位置偏差。

当反吊架安装好后测量人员及时对橡胶条的标高进行测定，用均匀分布的6个顶丝调节标高，若局部标高不符合要求，要在反吊架上继续焊接顶丝进行调节，直到合格为止。

在施工时发现承台混凝土浇筑好后橡胶条容易脱落，这与橡胶条的设计存在一定的关系。橡胶条设计埋入混凝土15mm，而槽口在下部，若将槽口开在水平方向则可避免此问题的出现。

4．2安装过程

新型墩身安装好后，及时焊接钢筋和钢支腿。所有重量都靠刚支腿和108根主筋及墩身底口承受，而墩身底口承受绝大部分的重量，受力最大，容易出现应力集中，而新型墩身内部钢筋焊接及绑扎所需要的时间较长，在安装好后未浇筑混凝土之前这段时间内，墩身随承台在风浪及船舶停靠的作用力下一起晃动，造成墩身底口受力不均匀，经常会出现劈角现象。因此，施工时要提高效率，缩短钢筋绑扎时间，减少劈角现象。

为了减少墩身安装重新起钩次数，防止橡胶条的损坏，当墩身偏位满足要求但垫石偏位不满足要求时即摘钩，支座垫石选择后浇来调整偏位。

4．3钢筋焊接过程中人员健康保证

由于墩身为杯罩式结构形式，钢筋焊接产生的二氧化硫等废气无法排除，钢筋焊接人员需要每20分钟换班，造成效率下降和上下墩身的安全隐患。施工时采用空压机运用空气弘吸原理将墩身内的大部分二氧化硫废气抽出，比较有效的保证了钢筋焊接人员的身心健康（见下图），但无法完全排除废气，建议能将墩身下部开一个直径50cm的孔既可以通风，又有利于人员进出。

4．4钢筋绑扎的难度

承台和墩身焊接钢筋间距为15cm，外侧5道箍筋的绑扎难度较大，质量难以保证，若将箍筋位置改在主筋内侧会使施工更加便利。

4．5承台与墩身橡胶条之间压力灌浆困难。

由于承台与墩身橡胶条之间的压力灌浆设计采用环氧树脂砂浆，但由于环氧树脂砂浆黏度较大，用灌浆机无法灌入，若将橡胶条之间的缝隙用普通水泥浆填灌，外侧采用环氧树脂砂浆填灌即可。

4．6防止水平冲撞

墩身底部劈角造成的一个原因为上下止浆条受力不均匀，为了防止劈角，应尽量减少对承台的水平冲撞，及时进行混凝土浇筑。若能减少焊接钢筋的数量，则有可能达到这一目的。

4．7结构受力不良

墩座混凝土浇筑后，内部混凝土先膨胀再收缩，致使内外混凝土之间不能很好的形成整体，造成整个墩身受力不好。

五、小结

新型墩身及湿接头施工避免了墩座裂缝的质量通病，外观质量较好，且墩身安装效率较高；由于墩身独特的结构形式使得施工难度增加，存在人员安全隐患。在国内同类型的跨海大桥中墩座采用后支模板容易出现裂缝，造成混凝土的耐久性差，新型墩身湿接头解决了这一耐久性难题，若在细节上再加以改进则可在国内同结构形式大桥中推广使用。