南京大胜关长江大桥超大直径矩形实心墩施工技术

高速铁路长江大桥工程墩为预应力混凝土简支箱梁支墩，墩身混凝土标号为C30。台身高度7.0m，全宽13.4m，墩身为7.0×3.0m矩形实心墩、7.0×3.2m矩形实心墩、7.0×3.5m矩形实心墩。墩身帽整体施工，墩顶预留1.5m×1.0m凹槽便于支座安装更换。为排除施工墩帽施工积水，应在墩顶设置排水坡。
总体施工方案：
墩身施工采用无拉杆桁架式钢模板，通过四角拉杆对拉连接；墩帽施工同墩身同时进行，采用内凹槽钢模板。
低墩身采用一次浇筑完成，高墩身在墩帽下方2m处断开，分两次浇注，采用翻模法施工。
模板加工在具有一定实力的钢结构加工厂进行，验收合格后，由汽车运至现场墩位处。施工时利用吊机配合安装模板、钢筋。钢筋根据墩身高度进行调节，利用模板桁架上的操作平台进行现场绑扎，主筋纵向接头采用滚轧直螺纹套筒连接，其他钢筋加工时采用闪光碰焊或电弧焊连接。混凝土由混凝土工厂生产，用搅拌车运送至现场，采用汽车泵布料浇筑。并通过顶部预留孔布设软导管将混凝土下落至浇筑点。
墩身及墩顶盖梁施工：
（1）施工准备
1) 将墩身与承台交界面凿毛，并将混凝土表面清理干净。
2) 在承台顶面测量放线，放出墩身纵横十字线及墩身边线。
3) 检查预埋的墩身钢筋位置、尺寸、数量。
（2）墩身施工测量
由于高速铁路对墩身高程和平面位置要求严格，测量人员应事先制定专项的墩身施工测量方案报批。施工前，由测量人员进行放线，在模板架设完毕浇筑混凝土前，由测量人员对模板进行检查，包括平面位置、倾斜度。
（3）墩身施工
①、墩柱模板安装
墩柱四周搭设钢管脚手架，注意脚手架与墩柱模板不应有任何联结。采用人工配合汽车吊拼装模板。在模板设计时要考虑到机械吊装，并按吊装需用设计吊点，以防吊装时模板变形。模板用起重机起吊，按照已测量放出的高程及中心线进行安装。安装完后，注意模板的密封性，防止漏浆。在接缝处平齐钢模内表面粘贴双面止浆带以保证钢模接缝密贴不漏浆。每吊装一节模板要检查一次模板的垂直度及几何形状，无误后才能继续拼上层。模板支立完成后紧固每个加固螺栓。
每个墩柱模板至少要拉一层4根揽风绳，揽风绳采用φ19钢丝绳，钢丝绳与地平面夹角不大于45度，并在靠近地面处加挂2t导链。施工时注意地垅应埋设牢固可靠。
模板安装好后，由测量人员对模板位置偏差、垂直度和顶面水平进行检查，经调整满足施工规范要求后对钢模加固，保证在混凝土浇筑过程中模板不变形、不移位。
②凹槽模板安装
墩柱顶凹槽模板采用钢模制作，在安装前应对凹槽模板的质量进行检查，当各指标符合设计要求后，先将两片模板采用连接件进行连接，连接过程中应注意保证两片模板的平行、不扭曲，待墩身混凝土浇注至距离墩顶2m左右时进行混凝土浇注孔的恢复，待检查符合设计要求后，使用吊机辅助安装凹槽模板，利用可调螺杆将凹槽模板调节至墩顶位置，并固定牢固，以保证凹槽模板在混凝土浇注过程中不发生扭曲变形及上浮，保证尺寸正确。
③、垫石模板、预留孔件安装
在安装凹槽模板的同时进行支撑垫石模板及预留孔件的安装，在安装前应先对墩身轴线进行检查、复核，并在墩身模板上作出标志，由工程技术人员进行支撑垫石模板和预留孔件位置的定位，要求定位必须准确，平面位置偏差不超过1cm，在安装时要求施工人员严格按照定位位置进行安装，并采取一定的措施保证安装的牢固性，在施工过程中施工人员禁止踩踏模板及预留孔件，防止由于踩踏造成位置的偏移。同时在施工过程中对预留孔件进行加固处理，防止由于混凝土的浇注引起预留孔件的上浮。
④、墩顶支承垫石施工
支承垫石混凝土在墩帽混凝土完成并具有一定的强度后再单独进行施工，墩帽混凝土施工前应按设计图预埋支承垫石钢筋或完成支承垫石钢筋的绑扎作业。支承垫石混凝土采用钢模一次浇筑完成，其顶面标高及四角高差应严格控制在设计及规范要求内，并按支座地脚螺栓预留螺栓孔。
垫石施工经过上述工艺控制，应能够达到设计和规范要求，但为保证施工的可靠性，就以下可能出现的问题进行分析，并提出处理方法:
1)如果垫石顶面高程和四角高差略微超出规范设计值，利用磨光机等设备进行磨平处理，在施工中进行测量观测，保证垫石磨平后的平整度、四角高差。
2)如果垫石顶面高程和四角高差等数据相差较大，则凿除高出的垫石混凝土，然后按照相关设计和规范要求进行重力式灌浆，以确保垫石的质量。
墩身防裂及混凝土修补预案
鉴于承台与墩身施工龄期及结构形式、尺寸的差异易造成墩身裂纹，采取一定的措施以防止裂纹的出现，具体措施如下：
1）承台施工完成后，宜尽快进行墩身混凝土施工。根据现场施工情况，合理安排，尽可能减少承台与墩身混凝土龄期差，一般控制在14天以内；
2) 适当延长墩身脱模时间，墩身混凝土脱模强度100％，脱模龄期不宜小于7天；
3) 墩身养护根据现场工序状况、施工环境、气候条件可分别采用洒水养护、养护液养护、保温养护。
① 拆模前养护（不含冬季养护）
拆模前采用洒水养护，沿墩身周圈布设钢水管路，水管上按间距100mm密布Ф3mm孔眼，通过水管路供水，利用孔眼均匀、全范围浇水，确保墩身混凝土表面湿润。
② 拆模后养护（不含冬季养护）
拆模后可采用洒水养护或养护液养护。洒水养护同上，当采用养护液养护时，模板拆除后，即刻在墩身表面均匀喷涂养护液，并用塑料薄膜进行密封包裹，减少养生水份蒸发。养护期间应加强保护，确保塑料薄膜不破损。
③ 保温蓄热法养护
当昼夜平均气温低于5℃，最低温度低于－3℃时，按冬季施工要求进行养护。
冬季混凝土采用保湿蓄热法养护，即在模板四周或混凝土表面覆盖两层草袋、一层彩条布保温，草袋上下错开、互相搭接，形成良好的保温层。
冬季养护不得洒水，拆模后可结合养护液进行养护，即模板拆除后，在墩身表面均匀喷涂养护液，并用塑料薄膜进行密封包裹，然后覆盖两层草袋、一层彩条布保温。
4）混凝土修补预案
1) 混凝土表面修饰
拆模后，在混凝土原生湿润（不另浇水）条件下，对混凝土外露面立即进行（或
边拆模边进行的）表面修饰处理的作业方法。
使用场合：混凝土面无大的（或无严重的）跑模漏浆、蜂窝、麻面等外观缺陷，主要存在气泡眼较大，细泡点密集或有多处气泡、水线、砂眼的情况，以及在冬季、多雨季节里实施的个性施工，一般采用干修法。
① 模板拆除后，立即采用重量比约1：1.5的黑、白水泥（注：黑水泥指与该混凝土同标号、同品种的水泥，以下同），掺入经试配确定的少量干净细砂和少许107胶水或相当此类胶水拌和成干硬性的水泥砂浆，用油漆刮刀把混凝土表面散布的一个个豆眼般及较大的气泡眼填实、刮平。一般称其为第一遍补浆。
② 第一遍补浆作业结束后（或前后流水作业相距）一定时间（一般约1-3小时），接着采用重量比为1：1.5-1：2.5的黑白水泥调制的中稠灰浆，进行展延性补浆，范围是第一遍补浆过的和第一遍未补浆的细小气泡带、气泡群。通常称其作业为第二遍补浆。
③ 两遍补浆完成后（或前后流水作业相距）一定时间，即补浆点达到可用金刚砂布对其打磨而又不致脱落的程度（一般约2-4小时）后，将补浆面打磨平整。最后采用重量比为1：3.5-1：5的黑、白水泥拌干灰，并用棉纱头将混凝土面全面抹擦一遍，待自然静置过夜至第二天（不少于6小时）再进行覆盖洒水保养。
④ 若第二天发现有补浆收缩或脱落、存在凹凸不平或麻斑现象，则应按“①～③”项的程序、方法操作，有针对性地再修补一次。
2) 裂缝修复
① 裂缝检查、分类
对裂缝进行一次全面检查，记录裂缝发生的位置、宽度与长度并按裂缝宽度δ≥0.15mm与δ<0.15mm进行分类，做好标记。对于裂缝宽度δ≥0.15mm的必须按修补方案进行处理，对于δ<0.15mm的裂缝可进行表面封堵。
② 修补时期
桥墩墩身裂纹的修补，为确保裂纹修补质量，避免因收缩徐变造成已修补的裂纹继续发展或新增裂纹，修补工作应安排在墩身混凝土浇注后龄期不小于三个月后、且裂纹观察已经维持稳定后进行。
施工顺序：
承台表面凿毛、清理→墩身中轴线及边线测量定线→安装墩身模板→安装墩身钢筋→浇筑混凝土，养护→进行支承垫石施工。
施工步骤：

（1）准备工作
1）承台竣工验收：承台拆模后，在顶面测量放出中心线，对其平面位置进行竣工测量验收，应符合设计及规范要求。
2）墩身平面放样：精确测量放出墩身纵横十字轴线及标高线，并做上醒目标志。
3）墩身预埋钢筋验收：根据测放的墩身纵横十字轴线及标高线，复查墩身预埋钢筋的位置、尺寸、数量是否满足设计与规范要求。
（2）钢筋制作安装，接地引线及其他预埋件埋设
1）钢筋制安
① 钢筋制作
a、所用钢筋均应有制造厂家的质量保证书和出厂合格证，且工地试验室应按规定进行抽样检查，其技术要求应符合现行国家标准的有关规定。
b、钢筋在钢筋加工车间采用钢筋切断机按定尺长度下料、弯制成型，再倒运至现场进行安装、接长。
c、钢筋加工弯制前，其表面的油渍、漆污、浮皮、铁锈等应清除干净，钢筋应顺直，无局部折曲，加工后表面无削弱钢筋截面的伤痕。
d、钢筋在加工弯制前应调直，当采用冷拉方法矫直钢筋时，钢筋的矫直伸长率为：Ⅰ级钢筋不得大于2%；Ⅱ级钢筋不得大于1%。
e、钢筋的弯制和末端弯钩应按设计要求办理，设计未提要求时则按施工规范标准弯钩制作。
② 钢筋连接
a、墩身主筋采用滚轧直螺纹套筒连接方式，直螺纹接头应满足《钢筋机械连接通用技术规程》现行的各项条款要求，其余钢筋采用焊接或绑扎连接。
b、钢筋接头应设置在承受应力较小处，并应分散布置。配置在“同一截面”内受力钢筋的截面面积，占受力钢筋总截面面积的百分率，应符合设计要求。当设计未提要求时，应符合下列规定：
[a]、焊接接头或直螺纹接头在受拉区不得大于50%；绑扎接头在受拉区不得大于25%，在受压区不得大于50%；
、钢筋接头应避开钢筋弯曲处，距弯曲点的距离不得小于钢筋直径的10倍；
[c]、在同一根钢筋上应少设接头。“同一截面”内，同一根钢筋上不得超过一个接头。
③ 钢筋安装
a、钢筋应按设计图纸和规范要求进行绑扎安装。钢筋品种、规格、数量、形状、位置、间距、接头等均应符合设计图纸和施工规范的要求，并严格做好原材料抽检和接头试验工作。
b、钢筋骨架应绑扎牢固并有足够的刚度，且在混凝土灌注过程中，不发生任何松动或大的变形。
c、钢筋保护层采用硬质塑料制品专用保护层或弧线形状混凝土垫块（与墩身混凝土同等强度）。垫块的安装按照设计图纸要求的保护层厚度控制。保护层垫块宜错开布置，一般按间距1米梅花形布设。
d、在钢筋的交叉点处，应用直径0.7～2.0mm的铁丝，按逐点改变扎丝方向（8字形）交错扎结，或按双对角线（十字形）方式扎结。
e、钢筋绑扎时，遇到各预留孔洞处可自行断开，应确保最小净保护层厚度。
f、为便于钢筋定位，根据安装需要配以适当数量的架立钢筋。
③ 钢筋制作、安装工艺标准见下表

（3）接地引线及其他预留、预埋
① 接地线采用φ22钢筋，与承台内水平钢筋焊接，所有接地引上线先引至墩帽面支座边，伸出长度不小于1m。
② 接地线预埋施工时应有电工配合，测量接地电阻应小于1欧姆，施工时应注意保护接地
钢筋。接地线预埋施工应符合《电气装置安装工程接地施工及验收规范（GB50169-92）》
③ 墩身钢筋如与预留孔洞、预埋件相碰，应适当将墩身钢筋旁弯或移动墩身钢筋的位置。
④ 通风孔、墩顶围栏等预埋件的预埋应确保位置准确。
（4）模板制安
模板加工及试拼在专业模板加工厂进行，运至现场试拼后在墩位处进行安装。
1）模板安装
① 在安装钢筋之前，依据承台竣工纵横十字线用墨线弹出墩身模板边线。
② 模板安装前涂刷脱模剂。
③ 模板安装后再进行钢筋安装。模板分块吊装，模板安装必须稳固牢靠，接缝严密，不得漏浆。
④ 底节模板根部用水泥砂浆堵塞，防止跑浆。
2）模板安装工艺标准见下表

（5）混凝土输送设施安装
北岸引桥G0～G169＃墩墩（台）身混凝土由混凝土工厂生产，通过搅拌车运到现场，使用汽车泵浇筑。
（6）混凝土施工
1）混凝土配合比设计及原材料控制
① 混凝土质量要求
a、强度：墩身设计强度为C30级；
b、坍落度： 16～450px；
c、初凝时间： 12h以上；
d、分层混凝土浇筑可间隔时间：＜5h。
② 选用低热水泥（普通硅酸盐水泥），降低混凝土在凝结过程中产生的水化热，水泥碱含量满足设计及规范要求。
③ 选用级配良好的骨料。粗骨料采用二级级配粒径5～25mm，针片状颗粒含量不应大于10%，含泥量不大于1.0％，泥块含量不大于0.25％；细骨料采用优质中砂，细度模量控制在2.60左右，含泥量不应大于2.5%，其中泥块含量不大于0.5％，不得采用具有碱骨料反应的碱活性骨料。
④ 采用掺高效缓凝减水剂及粉煤灰的“双掺技术”。在混凝土中掺入F类粉煤灰取代部分水泥，以降低水化热；在混凝土中掺用高效减水剂，延长混凝土可重塑时间，满足混凝土设计强度，延缓水泥水化热峰值出现的时间。
⑤ 拌和用水采用自来水，水质符合现行国家标准《混凝土拌和用水标准》（JGJ63）的规定。
⑥ 混凝土配合比（四公司分项目部）
C30混凝土配合比：水泥：粉煤灰：砂：碎石：附加剂：水
273： 117 ：760 ：1050 ： 3.12 : 131 (kg)
⑦ 材料规格及产地
水泥：安徽白马山海螺P.O 42.5
粉煤灰：安徽马鞍山万能达发电有限责任公司F类粉煤灰
碎石：安徽巢湖5～25mm
砂：江西赣江中砂
附加剂：江苏博特JM－PCA混凝土超塑化剂
水：净化后的长江水，符合拌和标准
2）混凝土生产
① 混凝土在混凝土工厂拌制，用搅拌车运输至现场浇筑。
② 混凝土生产供应按100m3/h考虑,完全能够满足现场混凝土浇筑速度的要求。
③ 混凝土拌制前，应测定砂、石含水率，并根据测试结果和理论配合比调整材料用量，提出施工配合比。
④ 配置混凝土拌和物时，所使用的称料衡器应经过检验校正。水、水泥、外加剂及粉煤灰用量应准确到±1%，粗、细骨料的用量应准确到±2%。
⑤ 采取措施控制混凝土拌制温度。拌制混凝土时，应根据当时的气温条件，调整拌和用水温度，气温低时采用热水拌和，但水温不应高于80℃，混凝土的入模温度不宜低于10℃；气温高时采用低温水拌制，并采取对骨料进行遮盖、用凉水冲洗石料降低石料温度，对混凝土运输机具防晒等降低混凝土拌和温度的措施，控制混凝土的入模温度不高于30℃。
3）混凝土现场浇筑
① 浇筑混凝土前，应对模板、钢筋、支架和预埋件进行检查，并作好记录，符合设计要求后方可浇筑。模板内的杂物、积水和钢筋上的污垢应清理干净。模板如有缝隙，应填塞严密。
② 混凝土运输到工地后进行现场检查监控：按要求做坍落度试验，并观察混凝土的粘结性、保水性和均匀性，符合规范要求才能使用；制作混凝土试块，以便测定混凝土强度和弹性模量。
③ 采用泵送混凝土浇筑，在浇筑过程中应严格按照混凝土泵送工艺进行。
④ 混凝土入模以不发生混凝土离析控制为度，控制混凝土自由倾落高度不得超过1.5m，控制出料口下面混凝土堆积高度不超过1m。
⑤ 采取措施控制混凝土的入模温度。混凝土夏季最高入模温度控制在30℃，选择室外气温较低时浇筑混凝土；混凝土浇筑现场高温季节用凉棚或麻袋遮盖，尽量避免混凝土被阳光直射等。混凝土冬季最低入模温度10℃，选择室外气温较高时浇筑混凝土，混凝土浇筑完成后应用麻袋加彩条布覆盖保温。
⑥ 墩身混凝土采取分层浇筑，合理分层（750px左右），全断面连续浇筑，一次成型。施工中应控制混凝土浇筑速度，尽量减少上下层新老混凝土的温差和间歇时间，提高新混凝土的抗裂强度，防止出现冷缝现象。一般分层间隔浇筑时间不得超过试验所确定的混凝土允许可重塑时间。
⑦ 混凝土振捣采用插入式振动器，振捣深度超过每层的接触面一定深度（一般5～250px），保证下层在可重塑期间再进行一次振捣。振动棒要快插慢拔，移动间距不大于振动棒作用半径的1.5倍（一般45～60cm）。振捣时插点均匀，成行或交错式前进，以免过振或漏振，振动棒振动时间约20～30s，每一次振动完毕后，边振动边徐徐拔出振动棒。混凝土以不再下沉、无气泡冒出、表面泛浆为度，振捣时不得紧靠模板、拉杆或预埋件进行振捣。
⑧ 混凝土浇筑应连续进行，如因故必须间断时，其间断时间应小于前层混凝土的允许可重塑时间。气温不高于25℃时，混凝土的运输、浇筑及间歇的全部时间不得超过180分钟；气温高于25℃，混凝土的运输、浇筑及间歇的全部时间不得超过150分钟。
⑨ 当工地昼夜平均气温低于+5℃、最低气温低于-3℃，混凝土施工应按冬季施工办理。
4）混凝土养护及接缝处理
① 混凝土浇筑完毕后应整平，墩顶浇筑完成后即开始抹面收浆。
② 混凝土终凝后即开始养护,一般混凝土浇筑完毕后的12h内应覆盖养护。
③ 拆模前的墩身采用洒水养护，保持墩身始终处于湿润状态；在任意养护时间内淋注于混凝土顶面和模板上的养护水与混凝土表面之间的温差不得大于15°。
拆模后的墩身采用养护液或洒水进行养护，如采取养护液养护，模板拆除后，即刻喷涂养护液，并用透明塑料布包裹，塑料布包裹应密封，不得有透气、破损现象，并维持密封养护状态不少于14天。如采取洒水养护，利用环绕墩身的水管钻小孔，压力水喷洒养护。
冬季混凝土采用保湿蓄热法养护，即在模板四周及表面覆盖两层麻袋、一层彩条布，麻袋上下错开、互相搭接,形成良好的保温层。拆模后，喷涂养护液，并用透明塑料布包裹，再覆盖一层麻袋，包裹一层彩条布。
④ 混凝土强度达到1.2Mpa前，不得使其承受施工人员、运输工具、钢筋、支架及脚手架等荷载。
⑤ 墩身混凝土应按规范要求的频率制作试件，并在同等条件下随墩身进行养护，采取相同的养护措施如喷涂养护液、透明塑料布包裹、保温等，以便准确测定拆模龄期。
5）墩身混凝土施工工艺标准
① 墩身的质量检验标准见下表（依据《客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准》）：

② 混凝土强度必须满足设计强度要求，结构表面应密实平整、颜色均匀，无露筋、蜂窝、孔洞、疏松、麻面或缺棱掉角等缺陷。
6）、模板拆除
① 拆模条件
已浇筑混凝土强度达到2.5MPa，方可拆除模板。
② 拆模宜按立模顺序逆向进行。拆模时，严禁用大锤和撬棍硬砸硬撬。脱模后应将板面灰渣清理干净，涂刷脱模剂后待用。
③ 在混凝土养护过程中拆除模板，应选择在白天气温较高的时期，以防止混凝土表面直接接触冷空气骤然降温。模板拆除后及时浇水后包裹覆盖。