浅谈强涌潮河口水下承台钢套箱施工工法

苏孝敏

（浙江省第一水电建设集团有限公司 杭州 310051）

1 引言

传统钢套箱施工，一般在施工期水位以上搭设施工平台、平台上现场分节、分块拼装套箱，分节下沉，然后进行水下混凝土封底，最后抽水作业，工序繁多，套箱安装工期长。强涌潮河口水下承台混凝土浇筑，由于水深、涌潮等因素影响，采用传统钢套箱施工方法，套箱安装要经历多次涌浪的冲击破坏，特别在8、9月的大潮汛期间，套箱极有可能被涌浪撕裂（钱塘江潮水冲击力最大可达35kN/m2），这是施工企业经常面临的难题。采用整体注水式钢套箱施工水下承台，能有效解决强涌潮河道中水下承台施工困难，并在所应用的工程中获得了较好的经济和社会效益。

2 施工工艺原理

a.强涌潮河口，8、9月份的潮水威力惊人，采用传统钢套箱施工方法，由于工序繁多、施工时间长，在套箱安放过程中极易被涌浪破坏，采用整体注水式钢套箱，在做好充分施工准备的前提下，可迅速在两个潮水的间隔时段内完成安放，不设上承系统，无需混凝土封底，实现一次性止水，并在涌浪来临前对套箱进行临时注水压重，增加套箱抵御涌浪的能力，潮水过后再排水，进行套箱内施工作业，保证套箱在混凝土浇筑之前的安全。

b.本方法就是在承台基础灌注桩施工完成、外护筒拔除前，利用外护筒挡水，将桩头凿除至设计高程，在内护筒外壁上焊接带凹槽的下法兰和安装支撑抱箍，用强力防水胶将“O”型止水圈粘在在下法兰的凹槽内，最后将下法兰的中心位置坐标测出，见图1。

图1 施工工艺（一）

根据设计图纸承台尺寸，套箱整体在加工场制作。根据测得的法兰中心位置，在套箱底板上割设套圈，并在套圈外侧焊接上法兰，再用驳船将套箱运至现场一次性安放。安放时通过桩顶法兰与套箱底部的法兰对接定位，用千斤顶顶压扁担梁及上法兰，压紧“O”型止水圈止水，然后抽干套箱内江水，并将上下法兰焊接密封（见图2），再在套箱内进行混凝土浇筑前的一系列施工作业。在大潮汛涌浪来临前，停止一切套箱内作业，人员撤离，对套箱进行临时注水压重，以抵御涌浪的冲击。

3 工艺流程

工艺流程见图3。

4 施工操作步骤及操作要点

a.桩头剔除。在基础灌注桩施工完成后，外护筒先不拔除，利用外护筒挡水，进行桩头凿除。根据设计图纸灌注桩混凝土需要深入承台底板，为了便于下道工序中上下法兰的焊接，桩头混凝土需凿成“品”字形，见图4。

图2 施工工艺（二）

图3 工艺流程

b.下法兰及抱箍安装。桩头剔除后，利用外护筒挡水，在内护筒外壁上人工焊接下法兰和安装抱箍，安装完成后，必须对法兰中心坐标进行重新测量，并绘制放样图。套箱制作时底部的套圈和上法兰必须根据绘制的放样图定位，以确保上下法兰对接准确。待下下法兰及抱箍安装完成后，灌注桩的外护筒方可拔除。

图4 桩头剔除

c.架设支撑工字钢。外护筒拔除后，在抱箍牛腿上由潜水员水下架设支撑工字钢，工字钢通过连接板与牛腿螺栓连接（见图5）。工字钢、法兰及抱箍共同组成套箱的底承系统。

图5 架设支撑工字钢

d.套箱制作。套箱实为承台混凝土的模板，制作必须按设计图纸（见图6）进行，在岸上加工厂场体制作。套箱面板采用δ=6mm的钢板；横向侧围囹采用14号槽钢，间距约0.6m，与面板焊接；纵向侧围囹采用14号槽钢，间距约1.0m，与横向围囹焊接；底围囹采用14号槽钢，间距约0.5m，与面板焊接，围囹底部采用架设的36号工字钢做纵向支撑围囹。

e.套眼割设及上法兰安装。下法兰安装完成后，根据测得的下法兰放样图，在套箱底板上割设套圈，再在套圈底部焊接上法兰，套眼和法兰的尺寸应比桩径稍大，以方便套箱安放、定位。

f.套箱吊装就位。套箱安放采用整体一次性吊放到位，吊放前，应完成底承系统的所有安装工序，并将“O”型止水圈先用防水胶在法兰凹槽内粘牢，选择在小潮汛期间安装。由平板驳船运抵安装水域，船吊吊起，人工指挥，徐徐下放，直至上下法兰对接准确。

图6 套箱结构设计

g.“O”型橡胶圈止水、抽水。套箱吊装就位后，由潜水员下至套箱内将扁担梁与桩内主筋相连，扁担梁两头用千斤顶顶升扁担梁，通过挤压上下法兰间的“O”型止水圈实现止水（详见图2），然后抽干套箱内江水。

h.法兰间焊接密封。套箱内江水抽干后，将上下法兰间隙焊接紧密、牢固，然后拆除扁担梁和千斤顶。

i.承台施工作业。套箱法兰焊接密封完成，即可利用套箱挡水和作为混凝土模板，实现承台干地施工。但由于钱塘江涌潮威力巨大，特别在8、9月份潮水浪高和冲击力均达到一年中的最高，为防止涌浪对箱体的破坏，必须集中力量突击进行承台施工作业，以最快的速度完成承台混凝土浇筑。同时在混凝土未浇筑前、大潮汛期间每次涌浪来临之前，均需对套箱注水压重，提高套箱抵御涌浪冲击的能力。

j.施工完成后，套箱采用水下焊枪割除。

5 施工方法特点

a.本施工方法改变了传统钢套箱：水上拼装→分节下沉→混凝土封底→抽水的工艺流程，采用整体式加工成型，不封底，一次性安放、止水，并考虑涌浪冲击因素，涌潮来临前，对套箱注水压重，有效抵御涌浪冲击，潮水过后将箱体中江水抽干，进行套箱内施工作业，按涨、退潮时间，循环进行注水、抽水作业，直至承台混凝土施工完成。

b.方法特点：ⓐ采用岸上整体制作，在小潮汛退潮期间，一次性安放，套箱与基础灌注桩采用法兰连接、“O”橡胶圈止水，无需混凝土封底，不设上承系统，大大缩短了套箱的安放工期；ⓑ套箱在制作、安放过程中不承受涌浪的直接冲击；ⓒ承台施工中，套箱由于通过法兰钢性连接，并可往套箱中注水压重，大大增强了套箱的抗涌潮的冲击能力，从而大大降低套箱被强涌浪破坏的风险。

6 施工质量控制

6.1 质量控制标准

本施工方法必须符合《建筑桩基技术规范》（JGJ 94—94）、《钢结构设计规范》（GB 50017—2003）、《钢结构工程施工质量验收规范》（GB 50205—2002）、《水利水电工程模板施工规范》（DL/T 5110—2000）有关规定；必须符合《企业技术标准》的有关规定。

6.2 施工操作中的质量控制

a.严格控制套箱钢材质量及加工质量，钢材的品种、规格、性能等应符合现行国家产品标准和设计要求，采用的原材料及成品实行进场验收制度，各工序按施工规范、标准进行质量控制，每道工序完成后，进行检查，相关各专业工种之间，进行交接检验。

b.套箱加工采用电焊成型，焊接材料的品种、规格、性能等均符合现行国家产品标准和设计要求，钢材切割面、剪切面无裂纹、夹渣式、分层和大于1mm的缺棱，构件连接处的截面几何尺寸允许偏差为±3.0mm。

c.套箱加工制作的允许偏差应符合表1的规定。

d.套箱安装的允许偏差应符合表2的规定。

表1 套箱加工制作的允许偏差

表2 套箱安装的允许偏差

e.套箱安装完毕后，应及时组织力量进行套箱内施工作业，并在潮水来临前注水压重，增加套箱的整体稳定性。

7 结语

本方法在钱塘江等涌潮河段赶工作业的水下承台施工，取得了良好的社会效益和经济效益。

a.本方法较传统套箱施工，减少了工作平台安装、分块拼装、上承系统安装、混凝土封底等工序，简化了工艺流程，加快了施工进度，节省了套箱的制作和安装费用。

b.通过工艺的简化，缩短了套箱安装时间，套箱加工和安装准备工作完成后，一般在一个潮水间隔时间内即可完成套箱的初步安装，避免了安装过程中套箱经历涌潮冲击的风险。

c.在涌潮来临前，通过对套箱进行注水压重，增加了套箱的整体稳定性和抗涌潮冲击能力，同时由于套箱内静水压力的作用，抵消了套箱外的部分水压力和水流力，节约了套箱内支撑费用。