摘 要：武汉二七长江大桥基础采用双壁钢吊箱围堰法施工，为提高承台整体性能，消除承台混凝土因分次浇筑而产生的施工缝，通过对优化施工方案，改变原方案两次浇筑为一次性浇筑。本文将从技术方案优化以及实际施工控制较全面地介绍了承台大体积混凝土一次性浇筑施工技术。

1 工程概况

二七长江大桥主桥为三塔双索面结合梁斜拉桥。其桥式布置为（90m+160m+2×616m+160m+90m）。4#墩为斜拉桥的中主塔墩，位于长江主航道中，其基础结构为18根φ3.4m钻孔灌注桩，承台截面为矩形，顺桥向尺寸30.75m，横桥向尺寸52.50m，其四个角上设置半径R=4.5m圆弧，承台顶标高+10.5m，底标高+4.50m。

根据对承台施工过程中各种工况的计算，拟定的围堰底隔舱与封底仓的封底砼厚度为4.5m，围堰双壁仓封底厚度10.5m，封底砼强度为C25。4#墩承台技术参数见表1。

表1：承台技术参数表

部位 规格 单位 总量 备注

围堰封底 C25砼 m3 10895

承台 钢筋 t 1072

C30砼 m3 9582

2 水文

根据1865～2004年观测资料统计，汉口水文站历年最高水位29.73m（1954年8月18日，吴凇冻结基面，下同），最低水位10.08m（1865年2月4日），多年平均水位19.00m。汉口水文站逐月平均水位统计见表2。

表2：汉口水文站逐月平均水位统计表

月份 1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月

水位 13.76 13.86 15.34 17.35 20.11 21.76 23.96 23.75 23.24 21.66 18.9 15.51

3 承台砼一次性浇筑结构计算

图1 各孔位受力范围示意图

3.1 验算说明

围堰封底有效作用厚度h1=4.0m，封底砼总厚度h2=4.5m，封底砼与护筒之间握裹力取值15t/m2，承台施工时水位按照+13.5m标高进行计算。承台浇筑时，首先是围堰封底砼受力承担承台砼2m荷载，待浇筑到一定时间后，承台底部2m厚新浇筑已凝固的砼已经拥有一定强度，将承担承台砼荷载。

3.2 围堰封底砼所能承受的荷载

为了简化计算，将围堰及承台面积按照相邻两根桩基的中心线均分至每根钻孔桩。

承台浇筑时，主要荷载有：围堰双壁仓荷载、围堰内支架荷载、围堰封底砼荷载、围堰底板及龙骨荷载、围堰浮力、封底砼握裹力及承台砼荷载。

其中围堰双壁仓及内支架荷载作用在14根边桩，其余荷载按照各桩作用面积进行均分。

根据桩基及围堰设计结构形式，其中1#、6#、13#、18#桩基受力情况一样，2#、3#、4#、5#、14#、15#、16#、17#桩基受力情况一样，7#、12#桩基受力情况一样，8#、9#、10#、11#桩基受力情况一样。具体受力面积划分见下图1。

各桩能承受的极限承台砼荷载厚度见下表

封底砼能承受承台砼厚度计算表

桩号 封底砼重量G1（t） 双壁仓总重量G2（t） 浮力F1（t） 护桶握裹力F2（t） 围堰底板及龙骨 承台砼厚度

1# 824.79 564.60 1548.17 723.45 44.9 4.0

2# 801.09 249.34 1232.4 723.45 35.7 4.3

7# 903.55 311.68 1417.65 723.45 41.1 3.9

8# 875.61 1099.8 723.45 31.9 4.1

附筑：封底砼厚度按照4.5m、容重2.3t/m3计，握裹力有效厚度按照4.0m计、承台砼按照2.6t/m3计。

取上表计算所得的最小值，封底砼能承受承台砼厚度H=3.9m。

3.3 承台底部新浇筑已凝固的砼受力

①、验算说明

承台砼方量约为10000立方米，根据现有水上砼工厂生产能力80m3/h，浇筑时间总共需要125小时，其中浇筑底部2m高度需要约42小时，浇筑顶部4m高度需要约83小时，即待到承台全部完成浇筑时，底部2m高度混凝土已有83小时（约3.5天）强度。承台混凝土设计标号为C30，根据试验配合比试拌试验，砼2天强度约为15Mpa，若控制砼工厂产量，将上部4m砼浇筑时间延长至96小时，则承台底部2m高度砼强度将远大于C15，在验算时将承台底部高度2.0m砼按照C15级砼强度进行计算。

②、验算设定

承台底部厚2.0m砼已经凝固，且已有C15级砼强度，其承台底部2m厚砼荷载由封底砼承担，顶部4m厚砼荷载由底部2m厚砼承受。

承台底部砼受力工况为钢筋混凝土板，底部施加18点支撑的受力结构，为了简化计算过程，按照偏于安全考虑，将其按照纵桥向划分单元为宽度8.7m、跨度10.875m、厚度2.0m的简支梁受力结构，具体结构受力形式见下图

混凝土梁计算简图及梁断面图

③、验算过程

查资料得：C15砼fc=7.2MPa，ξb=0.55，fy=300 Mpa，α=1.0

a、正截面验算

4.0m高承台砼荷载：q=2.5*4.0*8.7=87.0t/m；

M=0.125*ql2=0.125*87.0*10.8752=1286.1t.m

混凝土梁配筋为φ28mm钢筋两根一束，间距150mm布置，共布置3层，则钢筋面积为：

As =As’=3*2*615.8*8700/150=214298.4mm2

混凝土梁结构尺寸为8.7*2.0m，其截面面积为：

A=8700*2000=17400000

则配筋率为：

ρ= As’/A=214298.4/17400000=1.23%>ρmin=0.2%

不会发生少筋破坏

受压区有效高度

>ξb

ξ取值ξ=ξb=0.55

则混凝土梁允许承受荷载：

Mu=

Mu> M

因此，该结构安全。

b、斜截面验算

查资料得：C15砼ft=0.91Mpa

混凝土梁有效高度h0=1500mm，则

混凝土梁斜截面允许承受荷载：

Vc=0.7βhftbh0=0.7*0.854*0.91*8700*1500=733.3t

此混凝土梁实际所受剪力：

V=1/2*ql=1/2*87.0*10.875=473.1t

Vc> V

因此，该结构安全。

4 承台砼一次性浇筑施工过程控制

4.1 确保结构安全的措施

根据砼试拌的结果，承台砼2天强度可达C15。我部将严格控制承台浇筑速度，确保承台浇筑完时，底部2米砼至少有4天强度，以保证绝对安全。

4.2 浇筑分层厚度及浇筑时间控制

承台砼第一层浇筑厚度为50cm，以保证底部3层主筋完全覆盖，砼量850 m3，预计浇筑时间为12小时，此后每层浇筑厚度为30cm，因此承台底层2m砼浇筑共分为6层，砼方量为3300m3，需42h左右。上部4米浇筑方量为6700 m3，控制砼浇筑速度为70m3/h，需96h左右，砼浇筑分层厚度仍为30cm。按照这种浇筑进度，至承台砼浇筑完成时底层2m，砼将有4天强度，可确保结构的绝对安全。另外，在砼浇筑过程中制作同条件养护试件，对砼的实际强度进行跟踪监控。

⑶解决混凝土初凝时间的变化：采用两种方法解决砼初凝时间缩短的问题。一种是通水降温法，即在砼覆盖冷却管后，立即通过循环冷却水降温，，带出水化热，降低砼的内部温度，以延缓后浇砼初凝时间。另一种方法为调整外加剂掺量：砼浇筑前，由试验室模拟在不同温度条件下砼的初凝情况，根据模拟情况适时调整外加剂的掺量，推迟凝结时间，以满足施工需要。

5 承台大体积砼温度控制

5.1 冷却水管布置

承台一次浇筑，砼厚度较厚，为了保证混凝土施工质量，需加强砼温控措施。在承台范围内布置5层冷却水管，冷却水管布置详见下图。

5.2 冷却水管通水

某一区域内的冷却水管被浇筑砼完全覆盖并振捣完毕后，即可在该区域的冷却水管中通水，对砼进行降温。

冷却水的流量应使进、出口水的温差不大于6°C，可控制在1.2～1.5m3/h。

5.3 砼温度监控

测温时间：砼覆盖某测温点后该点即开始测温，直至砼内部温度与大气环境平均温度之差小于20°C时止。

测温频率：在温度上升阶段每2小时测一次，温度下降阶段每4小时测一次，温度稳定阶段每4小时测一次；大气温度应同时测量。

砼通水养护时间以砼内部温度与大气环境平均温度之差低于20℃为标准，一般砼养护时间21天。

6 结束语

武汉二七长江大桥承台混凝土浇筑施工通过对施工方案的优化，消除了施工接缝，提高了承台结构的整体性能，加快了施工进度，取得了预期的效果。