大跨度鋼結構拱腳定位及大體積混凝土裂縫控制[提要]針對大跨度鋼結構拱腳安裝中兩個角度傾斜，定位難的問題，介紹了根據(jù)整體測量網(wǎng)進行拱腳定位的過程，確保拱腳的安裝精度。從設計、混凝土配合比及材料選擇、混凝土養(yǎng)護、溫度監(jiān)測以及防意外措施等方面介紹混凝土結構裂縫控制措施，保證大體積混凝土的施工質量。[關鍵詞]鋼結構，拱腳定位，大體積混凝土，施工技術1工程概況XXXXXXXX工程設計新穎獨特，體現(xiàn)了當?shù)氐拿褡迳?，主樓兩榀變截面箱型鋼性斜主拱，落地長度205.44米，兩榀拱腳距離50.4米，拱頂距離12米，主拱最高高度40米，拱與地面成60o角度，平面內半徑約141.1米。主拱與沿縱向中心拱、兩邊縱向聯(lián)系梁、橫向屋面梁、斜腹桿構成兩個連體空間三角形桁架，形成了穩(wěn)定的空間結構，而主拱自重（391.7噸）及屋面荷載均傳遞至兩端鋼拱腳?？梢娭鞴盎A的施工質量決定著整個鋼結構的施工質量。鋼拱腳長為6.6米，主拱腳底板為-1936×1680×40的鋼板，單根鋼拱腳重量10.532T，通過拱腳內外φ19×110柱釘與獨立混凝土基礎結合形成整體。主拱基礎平面尺寸13米×16米，厚7.5米，基底標高-8.0米，混凝土強度等級C30微膨脹混凝土，鋼拱腳內C40微膨脹混凝土，四拱腳基礎通過預應力拉索封閉連接。該主拱基礎的施工應用了多類新技術，新工藝，結合當?shù)氐奶厥獾牡刭|條件、氣候條件給工程施工增加了諸多難點。2拱腳特點分析經(jīng)分析及與設計人員協(xié)調勾通，從大體積混凝土施工及鋼拱腳的固定方面優(yōu)化設計與方案，確定了如下的施工順序：確定基坑支護方案及施工→土方開挖→混凝土墊層→底板及側壁鋼筋綁扎→模板支?！戒摻罹W(wǎng)片綁扎→第一次澆灌混凝土至-4.4m→固定鋼拱腳→綁扎鋼筋→安裝拉索預埋套管→澆筑第二步混凝土→鋼拱腳內C40微膨脹混凝土。大體積混凝土獨立基礎應一次連續(xù)澆筑成型，整體性好，而固定在其內的鋼拱腳原設計采用螺栓就位，要求混凝土施工必須分兩段施工，即第一步澆筑固定螺栓，安裝就位鋼拱腳后進行第二步混凝土澆筑。按原設計施工如圖1所示：四根螺栓斜向懸空固定正確與否決定著鋼拱腳位置的準確，且需混凝土澆筑后強度達100%后才能進行下道工序，螺栓的定位固定施工難度相當大。經(jīng)與設計人員勾通同意改變定位固定方式，采用在平面預埋錨板，待澆筑混凝土、精確放線定位后進行鋼拱腳的安裝，既加快了施工進度，又保證了施工質量，另鋼拱腳內的底部壓力灌漿改為頂部自流混凝土的的澆筑。既可以先進行第二步基礎混凝土澆筑再進行鋼拱腳內部澆筑，保證了鋼拱腳的固定牢固及大大加快了施工進度。圖1鋼筋混凝土拱腳示意圖3大體積混凝土結構裂縫控制的措施3．1設計方面1）通過多次優(yōu)化設計使原來龐大的長方體基礎變?yōu)殡A梯形，大大減少了混凝土用量，有利于混凝土內部溫度的降低；并在直角變截面處增設Φ16@200斜向附加筋；水平施工縫處附加垂直Φ12@300鋼筋伸入上下混凝土處各500mm。2）基礎內設Φ16@400鋼筋，沿基礎高度方向間距0.9米。3）采用C30微膨脹混凝土。3．2混凝土配合比及材料選擇1）降低水泥用量，降低水化熱：PO42.5普硅水泥2）盡可能選用大粒徑粗骨料：石子選用5～30mm粒徑連續(xù)集配機碎石。3）降低砂率：水洗中砂。4）選用優(yōu)質緩凝減水劑，緩凝時間控制在8～12小時：晉星外加劑廠生產(chǎn)的優(yōu)質高效減水緩凝劑。5）大量摻合優(yōu)質礦渣復合磨細粉，以降低水化熱：礦粉摻合料選用優(yōu)質F75礦渣復合粉。6）摻入膨脹劑，補償收縮裂縫：選用ZY型膨脹劑3．3混凝土養(yǎng)護1）在混凝土澆筑完畢后，及時按溫控措施的要求進行保溫養(yǎng)護，保溫養(yǎng)護的持續(xù)時間，根據(jù)溫度應力（包括混凝土收縮產(chǎn)生的應力）加以控制確定，保溫覆蓋層的拆除應分層逐步進行，以保證混凝土內部溫度與表面溫度差不大于25℃，混凝土表面溫度與其所覆蓋間的環(huán)境溫度差不大于25℃為準。2）采用塑料薄膜、毛氈、草袋作為保溫材料覆蓋混凝土和模板，覆蓋層的厚度根據(jù)溫控指標的要求計算得出。3）混凝土澆筑后4～6小時內可能表面上出現(xiàn)塑性裂縫，采取多次壓光處理。4）在大體積混凝土保溫養(yǎng)護過程中，對混凝土澆筑塊體得里外溫差和降溫速度進行監(jiān)測，根據(jù)實測結果調整保溫養(yǎng)護措施滿足溫控指標的要求。5）在混凝土面要求原狀土部位與基礎混凝土澆筑一次成型，即基礎范圍外部與基坑支護鋼管樁間采用C30微膨脹混凝土。3．4溫控施工的現(xiàn)場監(jiān)測1）監(jiān)測內容：混凝土澆筑過程中對澆筑溫度得監(jiān)測；養(yǎng)護過程中對混凝土塊體升降溫、里外溫差、降溫速度及環(huán)境溫度監(jiān)測，尤其在監(jiān)測上層混凝土過程中對下層混凝土同時監(jiān)測。2）監(jiān)測儀器：電子測溫儀一部，測溫導線550m。3）測溫次數(shù)：混凝土澆筑溫度得測試每工作班（8h）不少于2次；塊體里外溫差、降溫速度及環(huán)境溫度監(jiān)測每晝夜不少于2次。4）測溫點布置：每一測溫點位傳感器由距離板底200mm、板中間距500～1000mm、距板表面50mm各測溫點構成，各傳感器分別附著于16圓鋼支架上,各測溫點間距不大于6m,如圖2所示:圖2拱腳基礎測溫布置圖3．5防意外措施為防止混凝土溫度升高過快，采取在混凝土中部盤二層6分金屬蛇皮管做循環(huán)水排管的措施。水管分二層布置，如圖3所示：圖3循環(huán)水排管示意圖其中，A、B布置方式相同，排管最外一圈直徑為所在混凝土面寬度的1/3，盤管每周間距50cm，外露長度為50cm。完成降溫后，金屬排管采取注漿封閉處理?；炷翝仓?，根據(jù)實測溫度值和繪制的溫度升降曲線，分別計算各降溫階段產(chǎn)生的混凝土溫度收縮拉應力，其累計總拉應力值如不超過同齡期的混凝土抗拉強度，則表示所采取的防裂措施能有效的控制預防裂縫的出現(xiàn)，不至于引起結構的貫穿性裂縫；如超過該階段時的混凝土抗拉強度，則應進一步改進養(yǎng)護和保溫措施。4主拱腳的安裝定位雖然優(yōu)化了設計方案，改變了鋼拱腳固定方式降低了施工難度，但主拱梁是變截面箱型傾斜鋼拱梁，鋼主拱腳在安裝過程中存在兩個角度的傾斜，鋼主拱腳的安裝定位還是存在很大的難度。根據(jù)主拱鋼結構設計定位圖和航站主樓鋼結構設計圖設置航站主樓鋼結構的整體測量控制網(wǎng)，根據(jù)主拱腳的相對坐標，確定主拱腳的底板及頂部的測量定位布置如圖4：圖4-1主拱腳定位布置圖圖4-2主拱ZG1第一節(jié)頂部定位布置圖圖4-3主拱ZG1底部定位布置圖根據(jù)拱腳底板的投影控制圖在-4.6M的標高位置放置三塊預埋鋼板,預埋鋼板的埋設位置如圖5：圖5主拱ZG1底部定位布置圖(-4.6m主拱底板投影圖）待混凝土澆筑至-4.4m標高后在該平面位置精確放出主拱底板投影邊線，考慮到主拱腳的底板在一斜面上，且四個角不在同一水平面上，所以在混凝土基礎面設置四個角的投影點，采用投影點來控制底板的四個角；然后根據(jù)定位底板的坐標，就地設置底板面的模型（圖6），最后根據(jù)底板面的模型來設置底部的支撐胎架。圖6主拱腳底板主拱腳頂部的控制采用同樣的方法，在混凝土基礎面上設置四個角的投影點，根據(jù)主拱腳的定位坐標得出，底板和頂面的上下邊的投影線在X軸是相對平行的，且平行于控制線A，所以頂面角的控制主要靠經(jīng)緯儀在頂部上下邊的延長線上進行控制。當鋼拱腳吊至安裝位置時，首先對拱腳底板的最低角進行就位，拱腳底板的最低角主要靠預先在混凝土基礎上的定位靠山來控制前后、左右方向，水平標高是采用鋼墊塊來設置的。然后吊機和手拉葫蘆進行調節(jié)，使底板下邊的另一點到位，復合這條邊是否與投影線相附，確定無誤后，進行焊接臨時固定一個點，然后對拱腳頂部下邊進行調節(jié)，確定無誤后，再復合拱腳底板是否定位正確，確定無誤后，進行焊接臨時固定底板下邊；然后設置前部的支撐管，待支撐管設置結束后，對整個鋼拱腳的定位控制進行復合，確定無誤后，對前部的支撐管進行焊接，并同時對底板下的支撐進行安裝及焊接；主拱腳的安裝支撐設置如圖7。圖7主拱腳的安裝支撐通過實踐證明了整個拱腳施工方案的科學性、合理性，尤其在大體