浅析大体积封底混凝土施工技术

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1、word完美格式浅谈大断面钢板桩围堰水下封底砼施工技术朱洪葛摘要：本文以永宁黄河公路大桥主墩41#、42#围堰封底施工为背景，系统阐述了大型围堰封底施工的工艺方法，介绍了大型围堰水下混凝土封底的施工质量控制要点，总结了永宁黄河公路大桥主墩承合成功封底的施工工艺，对以后同类施工有一定指导和借鉴。关键词：钢围堰；大体积水下混凝土；浇筑工艺；质量控制1、前言极易产生各种混凝土结构裂缝，轻者会影响混凝土的耐久性，重者会随着经济的迅速发展，科学技术的进步，水下大体积混凝土在大型桥梁、大型码头、大型水坝等现代工程建设中占有越来越重要的地位，因此这些大体积混凝土施工工艺控制

2、、结构质量的优劣就显得相当重要，然而由于大体积混凝土体积庞大，一次性混凝土浇筑量大，浇筑过程连续性强，水下工程条件复杂，若施工措施不力，导致封底失败，或者封底厚度不均，严重影响混凝土的力学性能。因此，对大体积混凝土施工工艺进行有效的控制，成为施工中经常遇到的问题。下面以用永宁黄河公路大桥主墩围堰封底工程为例，进行阐述论证。2、工程概况永宁黄河公路大桥工程主桥桥跨结构布置为（110+260+110）m双塔双索面斜拉桥，桥梁宽2×16.5m。承台施工采用钢围堰加内撑，围堰长54.0m，宽34.8m，封底砼厚2.5m，找平层为0.5m设计封底混凝土方量为4698m3

3、3、工艺原理3.1封底方案选择项目部通过对水下封底和干封两种形式进行对比，干封混凝土施工方便，混凝土质量容易控制，节约成本，但其受水位及地质影响大，适用于施工水位低，透水性差的地质条件。水下封底施工过程复杂，混凝土质量控制较难，混凝土平整度不易控制，施工成本大，但其不受水位和地质影响。进过计算必选，结合地质状况和桥址段黄河水文状况，最终选择最优的水下封底混凝土并在承台的腰部增加抗拔桩加大混凝土抗浮能力的方法进行施工。3.2封底混凝土强度计算围堰封底抽水完成后，封底混凝土需承受水头差引起的向上的压力，封底混凝土标号为C25，其容重γ=23kN/m3，施工时清理基

4、底保证封底混凝土厚度不小于3.0m，考虑到封底砼底部分“夹砂”及顶面的浮浆问题，计算取2.5m有效厚度。封底混凝土所受荷载：q=γ水h水－γ砼h砼精心整理学习帮手word完美格式=10×（1110.5-1097.211）-23×2.5=75.4kN/m2采用有限元midas软件对未加抗拔桩封底砼进行实体建模如图3.2-1。图3.2-1未加抗拔桩封底砼建模模型中，将钢板桩内侧与封底砼间、钢护筒与封底砼间共同节点进行DX、DY、DZ方向的约束，对模型进行加载计算，结果如图3.2-2。图3.2-2未加抗拔桩时封底砼强度（单位：N/mm2）由上图计算结果可知封底砼最大

5、等效应力为0.53MPa＞[σ]=0.5MPa。且考虑到大面积封底砼为水下浇筑，一般设计强度应给予折减。所以在未加抗拔桩的情况下封底砼强度不满足要求！施工拟考虑在承台横桥向上下两侧各增加两根φ2200mm砼抗拔桩，加入抗拔桩后封底砼建模如图3.2-3。精心整理学习帮手word完美格式图3.2-3加入抗拔桩后封底砼建模加载计算结果如图3.2-4。图3.2-4加入抗拔桩时封底砼强度（单位：N/mm2）由上图计算结果可知加入抗拔桩后，封底砼最大等效应力为0.22MPa＜0.8[σ]=0.8×0.5MPa=0.4MPa，满足要求！3.3抗拔桩计算抗拔桩抗拔力按其与封底

6、混凝土粘结力相等计算，混凝土容重取23kN/m3，细沙桩周极限摩阻力为45kPa，护筒与封底混凝土粘结力取120kPa，抗拔系数取0.5，安全系数取1.5，护筒直径2.5m，桩身直径2.2m。单根抗拔桩承受的抗拔力R1=2.5x3.14x2.5x120=2355kN.设桩底深入封底混凝土底面以下深度为L则，桩周抗拔极限摩阻力Q1=0.5x2.2x3.14x(L+2.5)x45=155.43L+388.58桩自重Q2=(3.14x2.22/4)(L+2.5)x23=87.39L+218.46精心整理学习帮手word完美格式Q1/1.5+Q2=R1=2355kN1

7、55.43L+388.58+1.5x(87.39L+218.46)=1.5x2355L=9.8m，取L=10m桩身按设计抗拔力R1配筋，需抗拉钢筋面积As=2355000/253=9308.3mm2选用30ф20的HRB400钢筋。3.4基坑底土抗隆起验算在工况二下围堰内清淤到+1097.211m标高时，须验算坑底的承载力，如承载力不足，将导致坑底土的隆起。本工程基底抗隆起计算参照Prandtl（普朗德尔）和Terzaghi（太沙基）的地基承载力公式，并将桩墙底面的平面作为极限承载力的基准面，承载力安全系数的验算公式如下：式中：Nq、Nc---按Prandtl

8、公式时，，；c---土的粘聚力(kPa