深水桥梁下部结构施工技术

顾世忠

(中铁十四局集团青岛工程指挥部)

1 工程概况

永修至武宁(庐山西海)旅游高速公路是江西省境内沟通福银高速、庐山西海景区和大广高速公路的一条横向联络高速公路，是江西省开发庐山西海旅游资源的重点项目。

巾口大桥跨越柘林湖湖汊，水面宽度700 m 左右，下部结构为单排双柱式墩(柱径Φ200 cm)配钻孔灌注桩基础(桩径220 cm)。丰水期最大水深可达30 m。上部构造采用40 m 跨径先简支后连续预应力混凝土T 梁，共计四联，桥梁全长769 m。

2 水下系梁施工技术

丰水期柘林湖水位上涨至62.8 m 左右，设计系梁顶标高63.0 m，由于下游防洪及柘林湖蓄水发电的要求，高水位会维持几个月时间，由于工期要求紧，因此，大部分桩位接桩及系梁施工必须在高水位时施工，具体施工步骤如下。

2.1 桩头处理

将护筒内水抽干，清除桩顶浮浆，采用风镐凿除超高的桩身混凝土，并清理干净。考虑到水下切割钢护筒精度差，为保证系梁标高位置准确，凿除桩头混凝土时略向下超凿5 cm。

由潜水员水下切割钢护筒超高部分，要求护筒切口尽量水平平齐，以利于系梁套箱快速就位。

特别地，对于涨水前已割除钢护筒但未处理桩头的，需设法制作套筒围护以满足桩头处理的干施工环境，此时，需要潜水员水下堵漏，如13#墩右幅系梁等。

2.2 测量放样

常规方法施工系梁时，直接在桩头处理并清理干净后的桩顶中心放样定位。水中系梁无法按此法放样，只能在系梁上方的钻孔平台面上测放控制点、线，作为安装套箱过程控制用，用红油漆或白色涂改液作记号。

套箱安装时，通过吊放锤球进行定位，落定套箱，再在相邻墩顶盖梁上用全站仪实测校核套箱位置。如果校核套箱平面位置时超出偏位允许误差范围，需重新吊起套箱进行微调，重复上述步骤，直至满足要求。

2.3 钢筋工程

(1)钢筋骨架加工。

根据设计图纸，在钢筋加工场下料加工，用平板车运输到钻孔平台绑扎系梁骨架。

(2)钢筋安装。

钢筋安装在系梁套箱就位后进行。用吊车将骨架整体一次吊装，预垫并固定好钢筋保护层垫块，再水下安装桩柱结合部螺旋筋和预埋墩柱钢筋。

为便于使用混凝土集料斗浇筑系梁水下混凝土，墩柱预埋钢筋不能像平常干施工那样一次性将墩柱骨架整体安装到位，必须增加一次接高过程。系梁范围内墩柱预埋钢筋采用2 ～3 m 短钢筋预埋，预埋钢筋顶接头错开35d 以上(d 为墩柱主筋直径)。

2.4 模板工程

因水位超过系梁底标高，最高时超过1.6 m，系梁底模、侧模的就位、支撑、加固与精确定位等无法按常规方法进行，所以系梁模板施工工艺与常规施工大不相同。

(1)整体套箱:为解决上述问题，新方案采取整体套箱进行施工，套箱包括系梁中间平联段底模及系梁全部侧模。考虑到水下拆除底模工效低成本高，在系梁混凝土浇筑完成以后，只拆除侧模周转使用，底模不回收。

(2)套箱结构:套箱模板分块如下:平联段底模1 块(根据现场情况割出护筒位置预留孔)、桩柱结合段圆弧模板对称4 块。为便于快速拆装，所有分块的侧模间及平联段侧模与底模间均采用螺栓连接。可以周转的套箱侧模仍为原定做的定型大块钢模板，不能周转的底模采用现场加工的大块钢模板。为了简化加工程序同时考虑系梁规格相差较小采用统一的底模结构。

套箱主承重通过10 组双φ28 吊筋完成，在钻孔平台上设置受力吊杆。在套箱下水前，吊筋下端均预先固定于工22 承重梁上。

每套系梁模板重量如表1。

表1 系梁模板重

(3)套箱安装

考虑到套箱为整体吊装，因施工需要，在吊装前应先拆除两个孔位间的系梁上方的钻孔平台面板、工12 分配梁，割断平台的双拼工45 主承重梁和钢管桩平联钢管。因吊车等大型机械设备需在平台上作业，从结构安全考虑，在拆除平台的上述构件后需对钻孔平台进行局部重新加固。

系梁套箱在钻孔平台上现场拼装成型，采用吊车组拼。拼装完成后，用吊车下放到位。

套箱安装时，需要测量跟踪控制其平面位置和高程、侧模垂直度，反复调整直至符合要求。套箱就位后，依托钻孔灌注桩桩顶承载套箱重量，由潜水员进行水下焊接加固与堵漏。吊装系梁钢筋骨架、预埋墩柱钢筋后，在钻孔平台上合适位置布设五根承力横杆，将U 形套箱吊筋上端牢固焊接于承力横杆上。同时，在系梁中间平联段的模板顶口设置六道对拉螺杆，防止浇筑混凝土时，模板上口胀模。

(4)侧模拆除:混凝土浇筑后24 h 以内可拆除系梁套箱侧模，周转使用，拆侧模时，需潜水水下配合。套箱底模因位于水面以下，拆除效率低成本高，不考虑回收。

2.5 混凝土施工

因系梁底位于水下1 m 以上，最深达1.6 m，无退水迹象，为确保项目总工期，采用水下混凝土浇筑工艺浇筑系梁，以保证后续施工流水作业正常进行，即类似灌注钻孔桩一样，采取“导管+料斗”的混凝土入仓方式，导管底口距离系梁底悬空30 cm。需要吊车和拖泵同时作业，吊车主要是悬空吊着“料斗+导管”，拖泵为输送混凝土入斗。

因系梁长度约9 m，需要分别在两桩柱位置设置下料点，完成首封后，继续灌注，通过混凝土自流排挤水体到达系梁平联段。当混凝土面高出水面后，换下料点布料。当整个系梁混凝土浇筑接近结束时，在系梁中部补料完成系梁浇筑。浇筑完成后立即用振捣棒全部补振一遍，以确保混凝土密实度从而保障系梁混凝土强度。

(1)混凝土首封数量计算

最大系梁端部直径为220 cm、平联段宽140 cm;取导管悬空30 cm，首封后导管底口埋深40 cm，水下混凝土扩散后表面坡度按1∶3 估算，忽略水压力，即忽略导管内混凝土面超高。通过计算，首封混凝土需要2.0 m3。现场采用钻孔灌注桩灌注用料斗(大于6 m3)，配备与料斗匹配的导管，完全能满足首封要求。

(2)混凝土供应

系梁混凝土由搅拌站生产，混凝土罐车送到现场，混凝土拖泵泵送入斗，通过导管入模。

(3)混凝土首封及浇筑

吊车就位，起吊导管放于贝雷梁中间，用导管卡卡住导管上口悬吊导管，起吊料斗与导管对接，用水湿润料斗内壁，用封板堵住集料斗底口，然后起吊“料斗+导管”到指定位置。

拖泵就位，布设混凝土泵管至集料斗，集料超过2 m3后，用吊车小钩提起料斗封板，完成首封。继续浇筑直至混凝土面超出水面再换点首封。

浇筑过程及方法见前述。混凝土浇筑完成后，若顶层出现浮浆应予清除，然后收面，覆盖土工布，洒水养护。

2.6 系梁施工工艺流程如下

钢护筒加工→下放钢护筒套筒→潜水水下堵漏→护筒内抽水→桩头处理→水下割除钢护筒→测量放样→整体拼装系梁套箱→下放套箱→潜水员水下加固与堵漏→绑扎系梁钢筋笼→焊接墩柱预埋钢筋→设置吊杆与吊筋并加固模板→浇筑水下混凝土→拆除套箱模板→收面养生→清理与修饰。

3 结束语

该施工方法成功解决了高水位下水下混凝土施工技术，总结了该类情况的施工方法、施工工艺，为以后类似工程的施工，提供了有效地借鉴经验。

［1］公路桥涵施工技术规范. 人民交通出版社.

［2］杨玉淮，等. 道路施工手册－桥涵. 中国建筑工业出版社.

［3］永修至武宁(庐山西海)旅游高速公路新建工程施工图设计.江西省交通设计院.