桥梁建设中的大体积混凝土承台支架悬空施工技术

徐慧杰

（中交二公局萌兴工程有限公司，陕西西安 710119）

1 工程概况

某高速公路K35+428～K36+685段，主桥中心桩号K36+075，全桥长1 257 m。4#主墩所处位置为开阳岸的岸坡处，布设承台群桩基础，共同组成完整的主墩基础结构体系。承台面积为29.5 m×23.2 m，高度6.5 m，利用地系梁实现各相邻承台的稳定连接。本文以该特大桥的4#主墩施工为背景，围绕大体积混凝土承台及地系梁的支架悬空施工技术展开探讨，梳理施工思路，精准把控技术要点。

2 大体积混凝土承台支架悬空施工概述

2.1 施工特点及施工思路

4#主墩承台施工的基本特点在于尺寸大、混凝土方量多、钢筋分布密集。从现场实际情况出发，结合施工队伍的现有技术水平确定如下承台施工思路，使用桩基支撑，将键盒预埋至桩基的出土段，以贝雷片和型钢为原材料，组建完整且稳定的施工支架，在主体结构成型后于该处安装模板，绑扎钢筋，以分层的方式有序完成混凝土的浇筑作业。

2.2 支架悬空施工方案

根据4#主墩的布置位置，可知其地系梁的底标高以及承台所处位置均在地面线以上，在桩基地面段的立模浇筑施工期间，要求将键盒预埋至桩顶标高以下1.9 m的位置。待桩基的相关建设工作落实到位后，将型钢穿至键盒中，于桩身两侧挑出，在上方依次将砂筒、分配梁、底模板型钢背楞、竹胶板设置到位，组成较完整的承台施工支架体系[1]。

在左右幅承台紧邻地系梁两排桩基地面段立模浇筑施工期间，布设键盒时要求其位置在桩顶标高以下6.19 m处，待桩基的各项工作均完成后，以焊接的方式设置三角牛腿，再将前述所提的砂筒、分配梁等相关装置设置到位，构成地系梁支架体系，用于改善受力条件，使源于上部的地系梁负荷传递至桩基处。

3 大体积混凝土承台支架悬空施工技术分析

3.1 施工准备

施工测量以设计图纸为准，由专员利用全站仪测量放样，精准确定承台四角控制点，经复核后要求标高无误。场地方面，重点考虑杂物清理、排水设施的建设、道路整平、碾压四项工作，以免在后续出现场地局部失稳等异常现象。

（1）技术方面。

由技术人员审核设计图纸以及施工材料，做好技术交底和技术培训，使施工人员对工程建设情况形成准确认识，精准把控技术要点。

（2）物资方面。

主要考虑材料和施工机械两项，向具有资质的供应商采购满足质量要求的材料，进场时加强质量检验，同时试运行各施工机械，若存在故障则及时维护，保证机械设备在实际施工中可以稳定运行，以免出现安全和质量层面的问题。

（3）其他方面。

包括规划钢筋加工场、设施拌和站等。

3.2 承台、地系梁混凝土支架悬空施工

桩基地面段立模浇筑施工期间，将键盒预埋至桩顶标高以下1.9 m处。待桩基的各项工作完成后，将箱钢穿至预先埋设到位的键盒中，于桩身两侧挑出，于上方将砂筒（数量为2个，尺寸为内径0.28 m、外径0.32 m、高度0.45 m）设置到位。经焊接后使下部箱钢与砂筒底部稳定连接，若无误则在砂筒顶部设置厚度为0.02 m的钢板，利用该材料将两个砂筒稳定连接。布设纵向主分配梁（数量2根，I56b工字钢），于上方按照0.3 m的间距依次设置底模板型钢背楞（I25a工字钢）和高强度竹胶板（厚0.015 m）。待各部分均安装到位后搭建承台施工支架体系，通过各构件的协同作用将承台施工过程中形成的负载高效传递至桩基处，避免局部受力不合理的情况[2]。

在左右幅承台紧邻地系梁两排桩基地面段，立模浇筑施工期间精准预埋键盒，所处位置在桩顶标高以下6.19 m处。桩基施工完成后焊接三角牛腿，于上方设置2个砂筒（2个，尺寸为内径0.28 m、外径0.32 m、高度0.45 m），用于提高支架的稳定性。此后，对下部钢箱和砂筒底部采取焊接处理措施，在砂筒顶部设置0.02 m的钢板，连接两个砂筒。于钢板处布设纵向主分配梁（长20.25 m的I63a工字钢），再于上方布设单层321型标准贝雷梁，再设置模板型钢背楞（长15 m的2[14b槽钢），由此构成地系梁施工支架体系，实现对上部地系梁负荷的传递，将其有效转移至桩基处，以改善受力条件。

4 大体积混凝土承台支架悬空施工验算

以承台底模板型钢背楞I25a为例，展开施工验算。材料为I25a工字钢，首次浇筑的荷载以线荷载的形式沿背楞长度方向布置，全过程分为两次有序完成；利用SAP2000建模分析，强化对空间梁单元的认识，支撑点处采用的是铰接支座模拟，型钢背楞穿过桩基础时需截断，适当预留孔洞，由此形成最大跨度为3.8 m的简支梁。

为提高计算分析结果的可靠性，取最不利的一根，经计算后确定模板型钢背楞的最大应力比，即0.769，对比分析发现该值小于1，表明结构的强度可以满足要求。确定模板型钢背楞的挠度最大值，即8.3 mm＜3 800/400=9.5 mm，根据该计算关系可知挠度也满足要求。

5 混凝土浇筑施工期间的质量控制措施

5.1 混凝土生产方面

以试验所得的配合比为准选择适量质量达标的原材料，经拌和后生产均匀性较好的混凝土用于浇筑施工。粗骨料为级配良好的碎石，针片状颗粒含量≤15%，含泥量≤1%；细集料则以中粗砂为宜，基本要求为石粉含量≤3%。为改善混凝土的性能，可掺入适量的粉煤灰或其他具有可行性的外掺剂，用于降低水灰比，在不影响混凝土质量的前提下减少水泥的用量，避免混凝土在浇筑后出现明显的水化热现象。经过多次调整与分析后确定该混凝土的最终配合比，水灰比为0.5，砂率为43%，坍落度185～200 mm。

5.2 混凝土浇筑方面

混凝土浇筑施工期间易产生冷缝，影响混凝土结构的完整性和整体施工质量。对此，必须合理协调现场生产要素，保证混凝土的生产能力、运输能力以及浇筑能力具有均衡性，有序完成混凝土浇筑作业[3]。

5.3 养护方面（温度控制）

（1）测温的意义。

大体积混凝土施工体积较大，水泥有明显的水化热作用，内部水泥在此期间释放的热量难以快速向外部散发，混凝土表面的温度可在空气流通作用下快速降低，由此加大内外部温差，温度应力偏大，易由于温度失控而产生裂缝。做好测温工作后，可以准确掌握大体积混凝土内外部的温度，明确温差，采取合适的保温、保湿措施，使混凝土内外部的条件均衡，由此保证混凝土的成型质量。

（2）测温点的布置。

在各施工流水段分别布设测温点，遵循均匀性原则，同时要求各测温点需具有代表性，以便准确反映所在部位的实际温度，为温度控制工作的开展提供可靠的数据参考。在测温区间内，根据基础底板温度场的分布情况及温控要求合理控制测温点的数量，生成可用于反映混凝土整体温度情况的数据。

提前制作合适尺寸的循环水冷却管，将其埋设至混凝土内部，经过密封性检验后，通冷却水用于降低混凝土内部的温度，尽可能避免混凝土内表温差过大的情况。冷却循环水管选用的是Φ40 mm的薄壁钢管，壁厚按2.5 mm控制。在主墩承台施工中，冷却水管水平布置，层距按1 m控制，共设置3层，在承台一侧中心线处设置进水管口，在另一侧两边沿处设置出水管口，要求各层分别有进出水口。

尽可能减小进出口的水温差，该差值需在6 ℃以内，自浇注之日开始直至浇注结束后的半个月内，期间应持续向管内注水用于冷却降温。

为准确掌握水的温度，在蓄水池内放置高稳定性、高精度的温度仪，利用该装置测定水源的温度，视实际情况采取调整措施，例如水温偏高则增加冰块起到降温的效果。在出水口处固定温度检测仪，利用该装置测定温度，将水温与进水口的水温展开对比分析，若实际温差超出许可范围，需适当加大通水量，增强降水效果[4]。考虑进水量控制的灵活性要求，宜在进水口处布设调节阀，通过对该装置的调节灵活控制通水量。

5.4 测温方法

混凝土内部测温所用仪器为电子测温仪，在确定测温点后，于该处埋设测温导线，通过与测温仪器的联动，完成测温工作。外部测温的条件较佳，便捷性较好，可利用普通玻璃温度计直接测量。

加强对混凝土温度的监测，及时采集并记录数据，根据混凝土内外部的温度情况动态调整保温材料的厚度和层数，减小混凝土内外部的温差、混凝土外部和环境的温差，增强温度的均衡性。

在大体积混凝土温升阶段，需保证内外温差在25 ℃以内。遇环境温度较高的情况时，适当减小保护层的厚度。环境温度偏低时，采取增加保温层厚度的方法，通过此途径减小内外部温差。

6 结语

实践表明，合理应用支架悬空施工技术后，可以有效完成大体积混凝土承台的建设工作，施工全程无安全问题，施工质量可满足要求，兼顾安全、质量、效率及效益的多重要求。通过该项施工技术的应用，能够为后续施工提供坚实的基础，也间接表明该项施工技术具有较高的参考价值。