悬空承台施工方案

一、编制依据

1．编制依据

（1）勘察设计院编制的《两阶段施工图设计》；

（2）业主及监理下发的各类管理性文件、管理办法；

（3）中华人民共和国行业标准JTGF80/1-2004: 《公路工程质量检验评定标准》；

（4）中华人民共和国行业标准JTJ041-2000: 《公路桥涵施工技术规范》；

（5）交通部标准《公路桥涵地基与基础设计规范》JTG D63-2007；

（6）交通部标准《公路桥涵设计通用规范》JTG D60-2004；

（7）公路工程安全施工技术规范；

（8）我单位公路施工经验及拥有的科技工法成果。

2．编制原则

（1）按照国家的法律法规要求，安排好环保水保工作；

（2）根据陡坡地形特点，因地制宜地制定施工方案，突出施工重点；

（3）突出工程重点，强调施工组织设计的科学性、实施性、操作性、严密性和可靠性；

（4）降低工程成本。

二、工程概况

仙水河2#大桥左线起讫桩号ZK31+150～ZK31+430，全长280m。桥址区属低中低山～斜坡沟谷地貌区，为峰丛洼地，地表为缓陡相间的折线型斜坡，地形起伏较大，植被较发育，山坡为灌木、杂木及树林等；桥址区地表水系发育，主要地表水为仙水河，水量随季节变化明显。

坪溪大桥左线6#墩为65m+120m+65m连续梁主墩，桩基桩径2.0m，桩长62m，共有9根桩基，且9根桩基均位于峭壁上，该峭壁坡面坡度为60 º，地形非常陡峭。该墩承台尺寸为12.4m*12.2m*4m（长*宽*高），墩身为薄壁空心墩，墩高71m。

原设计将承台底放入山体，由于承台面积较大，开挖山体势必会形成高边坡、势必会严重破坏山体，为主墩安全埋下隐患。经过省高、广乐公司、乐昌管理处、设计院、监理、施工方共同磋商，将该墩承台抬高7米，将承台悬空至于山体外，减少边坡开挖高度，减少开挖对山体造成的破坏。

该墩工程量见下表：

1.该悬空承台施工存在以下几个方面的难点：

（1）地形陡峭，支撑系统搭设困难；

（2）承台体积庞大，承台重量重达1520.8吨，若要满足一次性整体现浇，对承台底模托架系统要求太高，投入太大，不经济。

2.主要应对措施

（1）在桩基时施工预留空洞插入钢棒（或在桩基内预埋工字钢牛腿），放置纵横分配梁，安装底部钢模板，形成支撑系统；

（2）承台采用分层、分次浇筑，利用支撑系统浇筑承台底部，在承台底部达到一定强度后，利用承台底部来承担承台上部重量。

其详细的施工方案见下文。

四、施工方案

1．施工准备

承台开工前，完成水、电、路三通；人员、机械、设备已进场；施工用原材料已进场并检验合格；各项组织机械体系等已建立（附相关资料）。

2．承台施工工艺流程

承台施工工艺流程

                           不

合

格 

      合

      格

                                       不 

        合  

格

   合格

                           不合格   

                                          合格 

3．托架方案的优选

此承台尺寸为12.4m×12.2m×4m，属于大体积混凝土，而且此承台属于悬空类型承台，承台底模托架的搭设方案必须从技术、经济上综合考虑，以求合理。

方案一：预埋牛腿

预埋牛腿的工作量较大，且周转材料利用率不高。在桩或柱上有永久预埋钢板，牛腿的后期安装要在预埋件位置凿出较大块混凝土，会影响混凝土的美观度，而且安装的时候在焊接上用工较多。

方案二：预埋PVC管，插入钢棒

此方案操作方便，用工较少，且钢棒的利用率较高。

综合以上方案我们选择第二种方案，采用预埋PVC后插入100mm双钢棒作为主梁支架。

4．托架安装

 因现场条件的，托架的安装主要是靠人工来完成，机械进行配合。为了便于调整托架系统的主梁标高和方便拆架，使用千斤顶或砂筒来支撑主梁，方便千斤顶和或是砂筒的安放，根据钢棒直径加工一个U型环安置在钢棒上，如图所示：

U型环示意图

支架支座安装示意图：

在桩基砼达到70%的强度要求后，在千斤顶上横桥向搭设每排桩上搭设2I56c工字钢纵梁。在纵梁上面搭设I22b工字钢，间距0.5米的横梁，在横梁上铺设（1×2）m，（1×1.5）m和（0.3×1.5）m钢模板，不规则部分采用竹胶板。

底模支架系统示意图见下图：

                                                   本图以厘米为单位。

5．托架验算

设计参数：

（1）人群荷载2.5KN/㎡；

（2）模板支架直重2.5；

（3）砼第一次浇筑高度为2米，砼平均荷载为2×26=52 KN/㎡；

（4）冲击系数取1.2；

总荷载压力为P=（2.5+2.5+52）×1.2=68.4KN/㎡;

将分配梁实际反力做为主梁荷载，非配梁反力全部做为节点荷载

（5）I22b工字钢受力计算

22b#工字钢的弹性模量E=2.1×105Mpa，惯性矩I=3570cm4，抗弯模量WX=325cm3。

力学模型见附图。

最大弯矩：Mmax= q×L2/8=68.4×0.5×2.62/8=28.9KN·m

          σ= Mmax /WX=28.9/（325×10-6）

=823.1Kpa=88.9MPa<[σw]=160MPa（满足）

最大挠度：fmax= 5×q×L4/384×E×I

=5×34.2×2./（384×2.1×108×3570×10-8）

=0.0027m<[f]=L/400=2.6/400=0.0065m（满足）

故底模横梁选用I22b工字钢可以满足施工要求。

（5）I56c工字钢受力计算

采用I56C的工字钢的弹性模量E=2.1×105Mpa，惯性矩I=71440cm4，抗弯模量WX=2551cm3。

每纵梁上的总荷载：GZ=(68.4×12.4×12.2)÷6=1719.5KN

      均布荷载：q= GZ/L=1719.5/12.2=140.95KN/m

最大弯矩：Mmax= q× L2/8=140.95×2.62/8=119.1KN·m

          σ= Mmax /WX=119.1/（2551×10-6）

=46688Kpa=46.7MPa<[σw]=160MPa（满足）

最大挠度：fmax= 5×q×lH4/（384×E×I）

=5×140.95×2./（384×2.1×108×71440×10-8）

=0.0006m<[f]=L/400=2.6/400=0.0065m（满足）

故底模纵梁梁选用I56c工字钢可以满足施工要求。

6．钢筋加工和安装

钢筋加工前认真进行除锈调直，再按设计图纸要求的级别、直径、长度、弯折型式逐根或分批加工并编号，需要接长的钢筋必须满足技术规范要求，Ф32的主筋采用机械螺纹套筒连接，且应进行接头拉力试验。

安装钢筋前需人工用风镐破除桩头使桩头露出新鲜混凝土面并至设计桩头位置。

钢筋骨架按设计图纸正确绑扎，并在模腔内准确定位，为保证钢筋适当厚度的保护层，采用预制垫块衬垫。钢筋保护层垫块采用和承台混凝土同标号混凝土垫块。垫块按照4个/m2，相互错开布置。

墩柱预埋钢筋安装前重新精确放样，确定钢筋布置位置。

7．模板处理、安装    

将钢模板表面全部整平，用磨光机磨光，再涂刷脱模剂，每次等脱模剂完全干燥后再刷第二遍，连续刷三遍后使用。

为防止失水漏浆，在垂直连接模板接缝中夹入双面胶带，平面连接模板接缝处粘贴优质塑状海绵封条，保证在震捣过程中，板缝无渗漏。模板安装就位后，应对其检查内模拼缝，对其平面位置、顶部标高、节点联系及纵横向稳定性进行检查，签认后方可浇筑砼。浇筑时，发现模板有超过允许偏差变形值的可能时，应及时纠正。

8．混凝土拌和与运输

根据现场砂、石料的实测含水量确定施工配合比，计算配料单。

混凝土配制采用集中在水泥混凝土搅拌站拌合，用砼运输车运至现场，将每盘原材料的配料精度控制：砂、碎石±2%，减水剂、水泥、水以±1%，以保证混凝土的质量，搅拌时间控制在1.5～3min之间，不得超前1.5min，也不能滞后3min（正常情况下），以石子表面包满砂浆、颜色均匀为度，施工过程中应使拌和速度与浇筑速度基本相当，并随时检查混凝土的坍落度，严格控制水灰比。

在砼浇筑过程中，遇到主拌和楼有问题时，立即启用备用拌和楼；遇到停电时，立即启用备用发电机；遇到不可马上修复的故障时，停止砼的浇筑，并设置施工缝。

9．混凝土浇筑

砼浇筑采用地泵浇筑，砼分层厚度30cm,根据每层浇筑方量确定混凝土的运送速度。浇筑时将布料口设置在桩顶上，在设置串筒，混凝土由桩顶向四周流动，这样既可以防止砼产生离析，又可大大降低混凝土下落对模板的冲击力，增加底模拖架系统的整体稳定性。

混凝土浇筑按水平分层，斜向分段，保证在下层砼初凝前完成上层砼的浇筑。

钢筋密集区砼应加加强振捣，严格控制振捣时间、移动距离和插入深度，严防漏振及过振。

水平缝按施工缝处理，可插入间距1m×1m的Φ16钢筋作为连接筋，上下两层各插入20cm，以加强承台上下层的连接，第一层混凝土浇筑完后，达到强度后要及时凿毛，清除浮浆。

混凝土浇筑过程中要随机取样并按技术规范要求的规格和数量浇筑试块，按时脱模养生并标记编号，到达规定龄期及时送试验室试压。

混凝土浇筑过程中因发电机故障停电或施工其它机械设备故障，短暂时间内无法修复的情况，则设置施工缝。

大体积砼的浇筑应在一天中气温较低时进行。并参照下述方法控制砼的水化热温度：用改善骨料级配、降低水灰比，掺加混和料、掺加外加剂等方法减少水泥用量；减少浇筑层厚度，加快混凝土散热速度；混凝土用料要遮盖，避免日光曝晒，并用冷水搅拌混凝土，以降低入仓温度。在承台内部采取预埋冷却管的循环水管的降温措施，冷却管的布置情况如下图。

承台冷却管注水时用水泵抽水，保证冷却管进水口有足够的压力，进水管的水温差在5°C～10°C之间，承台从浇筑起至浇筑完砼后，半个月内不间断注水，所用水不宜立即循环使用，以控制水温。冷却管应保证不串浆、不漏水。安装完毕应做密水检查，保证注水时管道通畅，砼养生完成后，冷却管内压入30号水泥砂浆。

10．拆模与养生

混凝土浇筑完成，表面收浆干燥时应立即覆盖洒水养生，待混凝土达到一定强度后适时拆模，并用薄膜覆盖继续养生，最少保持7d，养生期内始终保持混凝土表面湿润。混凝土浇筑完成之后，设专人对混凝土的内外温差进行监测，测温时间不少于14d，前7d每隔4h测温一次，后7d每8h测温一次。

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