承台施工工艺.docx

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承台施工工艺

沈阳富民斜拉桥主塔墩（4#、5#墩）承台

施

工

方

案

编写：

复核：

项目总工：

批准：

中铁大桥局二公司沈阳富民斜拉桥项目经理部

2002．6．16

第一章概述

一、简介

沈阳市富民桥主塔墩4#、5#墩分别位于浑河河槽的南北两侧，基础桩基为24根φ2.0m钻孔桩，承台平面尺寸均为30.7m*19.7m，高6.0m，4#、5#墩承台顶设计标高分别为+36.5m、+36.2m；承台采用C40混凝土，每个承台混凝土量为3628.7m3。

4#、5#墩承台埋置于河床面以下，墩位处地质自筑岛面向下依次为杂填土层、中粗砂层、砂砾层等。

4#墩地质情况：

杂填土，层厚7.3～7.6m；粗砂层，含10～15%；卵砾石，层厚2.4～4.7m，层底标高29.55～31.98m；圆砾层，卵砾石含量50～60％，粒径以5～20mm为主，最大粒径100mm左右，层厚7.0～10.9m。

5#墩地质情况：

杂填土，结构松散，层5.5～5.9m，层底标高36.14～36.55m；圆砾层卵砾石含量60%，粒径2～15mm为主，最大达80mm左右，层厚11.0～11.9m。

二、施工方法

4#、5#墩承台施工采用钢筋混凝土沉井作为支护和挡水结构；按大体积混凝土施工方案施工承台砼。

沉井为矩形的钢筋混凝土结构，长34.7米，宽23.7米，高15.5米，分两节制造，其中底节高度为8.0米，壁厚1.2米，顶节高度7.5米，壁厚1.0米，底节刃脚高度1.2米，踏面宽0.15米。

沉井底节因受力需要设置3道高1.5米、宽1.0米的钢筋混凝土隔墙，且在沉井下沉过程中临时加装3道桁架钢支撑；沉井顶节上设置了纵横交叉共3道钢桁架支撑。

沉井分别下沉至+28.0m、+27.7m。

详细的沉井结构图见施工图纸“FM-01-001～008”。

沉井施工时首先在4#、5#墩筑岛面上开挖基坑至+35.0m，在基坑内施工沉井，沉井下沉到位后进行封底，待封底砼达到强度后进行抽水，在沉井内施工承台。

三、沉井施工的主要施工机械、设备：

第二章施工工艺流程图

第三章主要施工方法及技术措施

一、沉井施工

1、基坑开挖和排水：

钻孔桩施工完成后，将岛面清理干净，测量人员放出沉井的中线与基坑开挖边线。

挖掘机进入场地分层开挖基坑，先挖上层3.5m深。

基坑边坡按1∶1放坡，开挖出来的土体直接倒在筑岛的四周，上层土体开挖完成后，在基坑四周留出6m宽的履带吊机走道，再继续向下开挖3.5m深至标高+35.0m。

基坑开挖时先挖好汇水井，边挖边进行排水，保持水位低于开挖面20cm，基坑开成后，在基底四周沿坡角开挖一圈排水沟，四角设汇水井，用4台排污泵进行排水，使水位保持在+34.8m以下。

吊机走道沿基坑四周设置，宽度6m，要求地基土体密实，松软处的地基要回填一层碎石垫层。

为了保持边坡的稳定，沿边坡由基底向上砌筑一层60cm宽粘土编织袋护坡，坡顶和坡角各插打一排φ10cm木桩，木桩长3~4M，间距50cm。

2、沉井底节制作

沉井沿高度方向分三次灌注砼，第一次浇注刃脚、隔墙2.5m高部分，第二次浇注底节剩余5.5m，待底节下沉5m后，再浇注顶节7.5m高。

1、沉井土模制作

a、放样：

基坑底平整后，按设计图纸由测量人员放出中心桩及护桩，值班技术人员放出土模大样，对刃脚及隔墙下的地基进行挖土夯实处理。

b、填筑：

填筑土模应优先选用粘土和砂粘土，根据放出的土模大样，逐层填筑，逐层以砌砖贴面，人工填土每层厚度不超过30厘米并逐层夯实，机械填土每层厚度不超过50厘米并逐层压实，土模承压应力不应小于2.1kg/cm2。

土模填筑时应在周围设置汇水井和排水沟。

检查验收：

土模修好后应由技术人员检查验收，其允许误差：

土模长宽+3.0cm，-5.0cm

土模中线与设计位置误差±5.0cm

土模高±3.0cm

c、抹沙浆：

为防水和保证土模表面平整，在土模外表面抹水泥沙浆面层，砂浆层厚度2cm，并尽量做到表面光滑。

2、沉井刃脚制作

a、钢筋绑扎：

根据设计图纸钢筋车间进行钢筋下料、成型，再运往施工现场安装。

钢筋加工及安装应符合规范要求。

b、混凝土浇注：

浇注沉井混凝土的配合比按设计要求办理，混凝土的拌制、运送、浇注、振捣均按常规办理。

刃脚混凝土浇注前应先铺一层强度不低于刃脚混凝土设计强度的水泥沙浆。

混凝土应一次浇注完毕，浇注沉井混凝土时应沿着井壁四周对称进行，避免混凝土面高低相差悬殊，压力不均而产生不均匀沉陷，使沉井断裂。

在混凝土浇注过程中，每隔1～2小时观测土模沉陷量一次，上、下面测点数不宜少于16点。

混凝土浇注完毕后及时进行洒水覆盖养护。

混凝土二次浇注接缝面应进行凿毛处理。

3、沉井底节接高制作

底节沉井接高前，先挖掉隔墙下的土模，使隔墙下面脱空，保证在底节接高时隔墙不受力。

a、沉井底节除刃脚的接高部分采用木模浇注混凝土施工，木模采用4cm厚木面板，外带12cm*8cm竖向带木，外层为2［10分配梁，通过φ16拉杆将内外模对拉起来。

模板安装后允许误差：

井壁厚度误差不大于±15mm，隔墙厚度误差不大于±10mm。

井壁最大倾斜度不超过沉井高度的5‰。

边线目视平顺，上口与设计纵横中心线距离最大误差不超过20mm，同时上口尺寸不宜大于下口尺寸。

b、沉井混凝土浇注参照刃脚部分进行，混凝土一次浇注完毕，浇注沉井混凝土时应沿着井壁四周对称进行，下节沉井如已倾斜，不得垂直接高上节模板及灌筑混凝土，接高的各节沉井中轴线应相重合，立模时，不宜直接支撑于地面上，以免下节沉井因加重自动下沉，使新浇注混凝土产生拉力裂纹，应尽量固定在下节沉井上。

混凝土浇注完毕后及时进行洒水覆盖养护，沉井直立模板应在混凝土达到设计强度的25%以上，方可拆模。

c、安装沉井底节临时钢支撑：

临时钢支撑采用万能杆件，考虑到钢支撑的受力变形与混凝土结构的不同，以及钢支撑杆件的非弹性变形，为尽量减小变形的差异，钢支撑的安装应在一天温度最低时段完成，并采取措施，在安装时利用千斤顶对钢支撑预加压力，消除支撑的非弹性变形。

3、沉井底节下沉

⑴、土模拆除：

底节沉井应在砼达到设计强度的80%后，方可拆除土模下沉。

拆除土模时，不得先挖沉井外围的土，刃脚斜面及隔墙底的粘附于土模的残留物应清除干净。

土模拆除挖土应从中心向四周分区、分层、同步、对称进行，防止沉井发生倾斜或受扭。

⑵、抓（挖）泥下沉

下沉初始阶段水深不大时采用抓斗抓泥和人工挖土相结合的方法，挖土同样应遵照从中心向四周分区、分层、同步、对称进行的原则。

首先由中间向四周分层开挖，每层厚度30～50cm，中间可略低于周围逐步形成锅底坑。

抓泥斗难以达到的地方，可配合人工挖土，挖掉刃脚斜面下和隔墙下土层。

特别是隔墙下的土应先清除，以免隔墙顶坏。

沉井边开挖，用砂石泵进行抽水，沉井内水位不得低于沉井外水位3m。

当人难以下去挖土时，采用高压水泵射土，使坑内四周的土体向坑底坍塌，再用抓泥斗抓出沉井外。

4、沉井顶节施工

底节沉井下沉5m时停止下沉，底节沉井下沉到位停4小时后，测量沉井倾斜、位移，并记于工程日志上，在底节上绑钢筋、立顶节模板。

沉井顶节制作和钢支撑安装参照沉井底节进行。

沉井上下节接缝处要进行凿毛处理，底节沉井井壁预留30cm×30cm凹槽，作为沉井防水措施。

5、沉井第二次下沉

本次下沉采用空气吸泥机和高压射水配合除土。

吸泥前的准备工作：

配吊机一台（KH180）、6寸水泵5台（备用1台）、20m3/min空压机一台、φ250吸泥机一套、高压水枪一套、风水管路及风包等，吸泥机长度L=H+2米（H为沉井高度），吸泥前检查机械运转是否正常，各种设备是否齐全。

吸泥机在吸泥过程中应处于悬吊状态，并不断起落，经常移动位置，以保证吸泥的最佳效果。

在吸泥时应经常换点分层取土，吸泥机应先吸中部，并以中间点为主。

沉井取土下沉过程中，如遇上大块的混凝土块建筑垃圾或孤石，应格外小心，必要时应利用潜水工配合清除。

各点吸泥时应控制吸泥机底口超过刃脚的深度。

如沉井吸泥过久，出泥效果不理想时，可采用“憋风”的方法，即暂将闸阀关闭，稍停一段时间（3～5分钟），然后猛开风阀，使风量、风压增加，可吸出较坚硬的土来。

如在卵石土层，采用以上办法吸泥效果仍不佳时，可在吸泥机头装上高压射水管进行高压射水，破坏其紧密状态，使之松动、分散，再进行吸泥，为了清除刃脚斜面下的土块，减小沉井下沉的正面阻力，必要时，可用弯头吸泥机，并配合水平射水，但吸泥机与射水管的放置高度应严加控制，一般在刃尖上至少1米处，且水压不得超过10kg/cm2。

井内水位越高，吸泥效果越好，故一般情况下应保持井内水位不低于地面，否则应补充水源，但为了减少沉井上浮力，增加沉井重量而采用排水下沉，本沉井采用部分排水下沉，应控制沉井内外水头差在底节下沉时不得超过3米，整个沉井下沉时水头差不得超过7米。

为防止沉井吸泥下沉引起大翻砂，吸呢时泥面锅底坑一般不超过刃尖以下1m。

沉井下沉边下沉边纠偏，下沉时应均匀，避免出现大量翻砂，沉井突然下沉、倾斜等现象。

底节沉井重心较高尤其应注意防偏，以免沉井已下沉较深再纠偏而增加纠偏困难。

沉井在下沉过程中，因某种原因造成较大偏斜时，应及时采取措施纠正：

当沉井入土不深时，可用偏除土、偏堆土的方法使沉井在下沉过程中逐渐纠正偏差。

当沉井下沉较深且偏斜也较大时，可采取井顶施加水平力辅以偏除土、偏压重，井外射水等来纠正偏差。

6、沉井清基

沉井下沉到位后，由潜水员进行水下检查，将井壁刃脚及钻孔桩桩身用高压水清洗干净。

基底面应尽量整平，基底面高差应保证水下封底混凝土在刃脚下设计要求的最小厚度，并应尽量消除陡坎，提高水下混凝土浇注质量。

封底前，即沉井下至设计标高后的位置偏差应符合以下规定：

a、井底面中心和顶面中心各与其设计位置中心在平面纵横方向的偏差均不得大于沉井高度的1/50。

b、井最大倾斜度不得大于1/50。

沉井清基完成后到封底前，井内水位应保持高于井外水位，并应尽量做好封底前的准备工作，争取尽快封底。

7、沉井混凝土封底

沉井封底混凝土厚度为2.5米，封底混凝土浇注采用垂直导管、砍球法，考虑到沉不易分仓，施工时采取一次封底，必须保证有足够的封底设备和砼供应量。

整个沉井平面共布置30个导管灌注点，每仓布置5个点，具体位置见设计图纸。

⑴、准备工作：

a.根据规范有关规定及封底混凝土的设计强度要求，由试验室派人对使用的水泥、沙、碎石进行检查试验。

水泥应采用525#硅酸盐水泥，最少水泥用量不少于350kg/m3。

碎石用5～40mm，级配要均匀，最大粒径不大于导管直径的1/4，且不大于6厘米。

b.机具设备的检查：

对浇注封底混凝土使用的机具（吊机、振动系统、导管、倒链等）应在施工前进行检查维修，保证各项设备均处于良好状态。

封底混凝土采用垂直导管、砍球法浇注。

对使用导管（φ250mm）应进行水密试验，导管试压时的水压可为导管入水后实受水压的2～2.5倍。

本沉井高度较小，可不做导管拉力试验。

导管需做通过试验，即用直径为φ240mm的冲孔器和直径为φ230mm±2mm，外裹二层细麻布的木球，冲孔器通过4次后，再将木球通过一次。

导管应编号划好刻度尺寸。

c.封底设备的安装

安装封底导管支撑、提升架及操作平台，封底导管架采用拼装万能杆件，上面布置槽钢分配梁，通过导管夹钳卡住导管固定。

安插封底导管，封底导管底口应离开泥面一定距离，导管的提升利用倒链起吊进行。

储料斗由吊机吊起移动到每组导管上方。

测量封底架底部高程，作为换算混凝土顶面高程之用。

d.砍球前的最后检查与准备

准备好封底记录表格

准备测绳、测锤，测绳应用钢尺复核，其误差不超过±5cm。

倒链、斗门、振动器、吊机等试运转。

测量封底前的泥面高程。

木球放入水中浸泡，并涂上肥皂泡沫。

导管定位，导管底口离开泥面约35厘米，并重新用冲孔器通过。

将木球安放于导管上口，并以水泥净浆灌缝，加强其防水能力。

⑵、储料及砍球

要求储存不少于9立方米混凝土，以保证砍球后导管埋入混凝土中50cm以上。

储料时间不宜超过30分钟。

大储料斗装到一定程度，开放斗门，使导管漏斗储满混凝土，待储料完毕，此时吊机再吊一斗混凝土在储料斗上方等待砍球。

全体工作人员各就各位，在确认各项准备工作均已完成以后，现场领工员在征得工点技术负责人同意后下令砍球。

砍球后一发现导管漏斗混凝土下降，马上开放储斗门，使储料斗内混凝土不断地流入导管内。

待发现木球挤出导管，露出水面时，应立即下放导管10～20cm，以满足导管的埋入深度要求。

混凝土封底导管灌注顺序，应遵循先低处后高处、先周围后中部的原则，使混凝土保持大致相同的标高。

混凝土下放完毕后，应立即测量混凝土面高程，并用工作灯检查导管内是否有漏水等现象，记入浇注记录。

⑶、正常浇注

导管内混凝土应源源不断，间断浇注时间不宜超过20分钟。

当导管埋入深度较小不宜提升时，应每30分钟活动一次，只允许上下活动，不允许水平移动，但禁止将导管底口提出混凝土面。

正常浇注时，导管埋入深度宜控制在60～80cm范围内。

混凝土面高程每30分钟测量一次。

⑷、封底混凝土的后期工作

在导管提离混凝土面之前，应全面复核已灌混凝土面高程，确认无误后，再将导管提离混凝土面50cm以上，开动振动器，同时导管内充水，直到导管内水位不再上升为止，然后冲刷器通过一次。

冲洗储料斗等。

拆封底架。

二、承台施工

待封底砼达到设计度后，沉井内抽水，凿除桩头及封底混凝土浮浆，拆除承台高度范围内临时钢支撑，进行承台施工。

1、钢筋、冷却水管加工及安装

钢筋品种、规格、间距形状及接头等按照设计图和施工规范的要求制作，并严格做好原材料抽验检验和接头试验。

预埋墩身钢筋，墩身钢筋定位采用钢筋焊接，与承台上层钢筋网连在一起，以确保位置准确，预埋钢筋采用一长一短错开布设，使错开接头的截面面积占总截面面积的百分率不超过50％。

在钢筋绑扎过程中，分层安设冷却水管。

冷却水管安装时，采用劲性骨架固定牢固，防止混凝土浇注过程中水管变形或接头脱落而发生阻塞，出口设置调节水量的水阀，进口设置注水水泵，使水能够在冷却管内循环流动，并在安装完毕后进行通水实验，以免渗漏，造成局部混凝土离析事故。

钢筋按设计图加工，并符合以下要求：

①、受力钢筋成型长度（mm），+5-10；

②、箍筋尺寸（mm），+0-5。

钢筋按设计图安装，并符合以下要求：

①、主筋间距偏差±5mm；

②、与承台钢筋搭接长度满足35d；

③、箍筋间距偏差±20mm；

④、保护层厚度偏差±10mm。

2、模板及上部结构施工用预埋构件安装

承台模板采用木模，面板为4cm厚的模板，带木采用12cm*6cm规格，模板外通过木撑支撑于沉井内壁，模板具有足够的强度、刚度和平整度。

模板安装就位后，检测调整中心位置及垂直度，满足规范及设计要求。

考虑上部结构施工方便及安全，将有关上部结构施工时所需的预埋构件按设计和施工要求埋设正确，固定牢靠。

3、混凝土浇注

由于承台体积大，同时混凝土水化热高，为控制承台基础混凝土结构内部因水化热引起的绝热温升，防止因混凝土结构内外温差过大而产生裂纹，在施工之前，进行详细的分析和计算，并采取以下措施来保证承台混凝土质量。

⑴、采用原材料，优化混凝土配合比。

a、选用水化热较低的矿渣水泥；

b、采用级配良好的5～25mm碎石，减小针状、片状和粉含量；

c、采用优质中砂，细度模量在2.6左右，含泥量小于1%；

d、在承台混凝土中掺入10%左右的Ⅱ级以上磨细粉煤灰取代部分水泥，以减少水泥用量，降低水化热；

e、在承台混凝土中掺入高效减水剂，延长混凝土初凝时间，满足混凝土设计强度和施工性能，延缓水泥水化热峰值出现时间；

f、混凝土坍落度控制在14～16cm，和易性好，不泌水。

⑵、埋置冷却水管

通过冷却水的热交换，降低混凝土结构的中心温度。

每层循环冷却水管被浇注的混凝土掩盖并振捣完毕，即在该层循环冷却水管内通水，并通过调整循环水流量及流速来控制降温。

做好进出水温记录，控制温差不宜大于6%。

3、分层浇注，使混凝土部分热量散发到空气中。

4、在承台混凝土中抛填≯25%的块石，以减少混凝土用量及吸取部分混凝土热量，达到降温目的。

填方块石及块石质量应附合规定要求。

⑸、对承台混凝土进行保温蓄热养护。

蓄热养护的作用在于减少表面的热扩散，避免产生表面裂纹，保湿养护可以防止混凝土表面脱水产生裂纹，并可使水泥水化作用顺利进行，提高混凝土的极限抗拉、抗压强度。

具体措施如下：

a、四周及表面覆盖帆布；

b、利用混凝土冷却管流出的水进行养护，经常浇水，保持混凝土表面湿润；

c、承台混凝土进行温控测量。

为测定混凝土内部温度，在承台混凝土中埋热敏电阻片，随时观察混凝土结构内外变化情况。

根据观测结果确定冷却水管通水时间和蓄热养护时间。

4、冷却水管压浆

冷却水管停止循环供水之后，用冲压机将管内残余水压出，并吹干冷却，最后从承台顶向水管内压注水泥浆。

5、混凝土强度达到设计强度的50%时，拆除模板，进行基坑回填。

第四章安全质量技术措施

1、严格按照公路桥涵施工技术规范及设计资料进行施工。

2、严格材料管理，不合格的材料（包括钢筋、商品混凝土等）不得使用，各类材料需要出具出厂合格证及材料试验合格证明。

3、严格施工技术资料管理，施工记录齐全，文本整洁，按规定办理签证手续后方可浇注混凝土。

4、严格机械设备管理，保证施工机械安全，正常运转。

5、加强配置各项安全设施，定期安全大检查。

6、未尽事宜按相关的规范办理。