大体积水中承台施工工艺与方法

叶明锋

【摘要】大体积水中承台施工技术在桥梁工程项目上的应用越重要，本文主要结合工程实例，对于桥梁工程大体积水中承台关键工序的施工技术要点以及在施工过程中应注意的各种问题及其应对措施等方面进行一些探讨。

【关键词】大体积；水中承台；工艺与方法

一、引言

近年来，随着国家对基础设施投入的加大，使越来越多的工程項目得以开工建设。在工程项目的施工中，桥梁工程一直占据主要地位。其中大体积水中承台施工技术在桥梁工程项目上的应用，也越来越得到人们的重视。

二、工程概况

前山河特大桥主跨为90+160+90m波形钢腹板连续梁结构，为本桥梁重难点部位。主墩位于水中，桩径为2.8 m，桩基有效桩长为82 m，河流常年水位保持在水深6米左右，桩基采用在水上搭设施工平台进行钻孔桩施工，水中基础承台设计为低桩承台，根据实际情况，综合考虑比较后决定采用钢板桩围堰进行承台施工。

三、钢板桩围堰施工工艺及方法

钻孔桩施工完毕后进行钢板桩围堰插打、封底混凝土浇筑，抽水后进行承台的施工。桥梁钻孔桩施工完毕后，根据具体情况采用钢板桩围堰进行承台施工，钢板桩围堰施工工艺及方法如下。

（1）根据承台的结构形式，主桥钢板桩围堰采用矩形，其内部结构尺寸离承台边的净距为1米。钢板桩围堰材料如下：

定位桩四根，采用Φ630钢管桩；导向框架采用32工字钢；钢板桩；角桩。

内支撑及钢围囹：每排钢围囹采用两根并排的40工字钢，内支撑采用Φ630钢管桩，每层顺桥向设横撑，间距2米，在四个角分别设两道斜撑。

（2）钢板桩检查

钢板桩运到工地后，应进行检查、编号及登记。

锁口检查：用一块长1.5m～2.0m符合类型、规格的钢板桩作标准，将所有同类型的钢板桩做锁口通过检查。检查是用绞车或卷扬机拉动标准钢板桩平车，从桩头至桩尾进行。

凡钢板桩有弯曲、破损、锁口不合的均应整修，按具体情况分别用冷弯、热敲（温度不超过800℃～1000℃）、焊补、铆补、割补或接长。钢板桩长度不够时，可用同类型的钢板桩等强度焊接接长，焊接时先对焊口或接口补焊合缝，再焊加固板，相邻板接长缝应注意错开。

（3）钢板桩的吊运及插打

1）插打前的准备

将钢板桩围堰的内外笼廓线测量画出，沿笼廓线搭设钢板桩导向架，导向架距地面4m，边框采用I40工字钢，边框固定在钢管桩上，钢管桩采用振动锤插打。

检查插打钢板桩的振动锤、吊车、汽车等设备，使配套成龙，以供使用。

2）钢板桩的吊运

钢板桩的准备工作完成后，汽运至作业面，按插桩顺序堆码。堆码层数最多不超过四层，每层用垫木搁置，其高差不得大于10mm，上下层垫木中线应在同一直线上，允许偏差不得大于20mm。

3）钢板桩的插打

用吊车的两个吊钩，将钢板桩吊起，然后运用两个吊钩起吊和下放，使钢板桩成垂直状态，脱出小钩移向安插位置，插出业已就位的钢板桩锁口中。起吊前，锁口内填嵌黄油沥青混和料。

插打从上游中心开始，向两侧对称依次插入，在下游侧合拢。

插打钢板桩时应保证其倾斜度不大于0.5%，且要紧靠内导框，其间隙不得大于20mm。

钢板桩插打时，插一块打一块，到剩下最后几块时，改为先全部插入并使之合拢后，再逐根打到设计深度。

4）钢板桩的合拢

由于各种因素的影响，钢板桩合拢口不可能与设计尺寸丝毫不差，当误差不大时可采取千斤顶互顶、滑车组张拉等办法调整合拢口尺寸，然后插入合拢钢板桩。当误差较大采取上述措施仍无法合拢时，可制作异形钢板桩进行合拢。

5）钢板桩围堰可能遇到的问题及预防措施

a.插打钢板桩预防倾斜的措施

在插钢板桩前，在锁口内涂以润滑油以减少锁口的磨擦力。

采用复式滑车组纠正钢板桩的倾斜。

在坚实土地带插钢板时，可将桩尖截成一定角度，利用其反力，使已倾斜的钢板桩逐步恢复正常。

b.钢板桩锁口漏水预防措施

钢板桩由于插打不当、吊装不慎撞击等作用，致使锁口发生变形，出现渗漏。其补救措施是在漏水锁口处的围堰外侧利用导管投撒细煤渣，煤渣沉至漏水高度处即可堵塞漏水。或用麻袋盛装细煤渣沉入水中，用活扣反倒在漏水部位，亦可堵漏。

6）封底混凝土灌注

封底混凝土的厚度根据各墩位处的水深、钢板桩插入长度、钻孔桩大小间距等决定，封底强度等级按设计或水下C20考虑。

7）承台抽水、支撑、开挖、堵漏

钢板桩插打完毕后，即可抽水，水抽到第一层支撑的标高以下50cm左右时，停止抽水，进行第一道内支撑安装，安装好了以后，接着抽水、开挖，到了第二道支撑标高以下50cm左右时，停止抽水开挖，进行第二道内支撑的安装，按着这样的标准，再开挖到第三道支撑处，并做好支撑，最后开挖到设计标高（包括封底混凝土的开挖），整体开挖到位后，要对钢板桩围堰进行堵漏，堵漏采用用黄油浸泡过的棉絮，围堰外侧用塑料布进行包裹，潜水员下去，底部用泥土堆压，堵漏完成后，即可进行承台施工。

四、承台施工

钢板桩围堰抽水堵漏后，按陆上承台施工方法绑扎钢筋、支立模板，浇筑混凝土，方法相同于陆上承台施工方法，在此不再赘述。

五、大体积承台防止裂缝措施

（1）严把材料关，合理选择原材料，优化混凝土配合比。

由于承台较大，决不允许出现有害裂纹，选用低水化热品种的水泥，有效地降低混凝土内绝热温升，并掺加适量的粉煤灰和复合型高效外加剂，改变混凝土流变特性及降低水泥水化热。改善骨料级配、降低水灰比、掺加混合料、掺加外加剂等方法减少水泥量。尽量采用水化热低的矿渣水泥。

（2）埋设降温冷却管

通过设置冷却管来控制混凝土内部最高温度、内表温差、降温速率。通过冷却水循环，降低混凝土内部温度，减小内表温差，控制混凝土的内外温差在25℃以内，通过测温点测量，掌握内部各测点温度变化，以便及时调整冷却水的流量，控制温差。

1）冷却水管埋设

冷却循环水管采用外径57mm、壁厚3mm的钢管，进、出水口均引出混凝土面以上，且出水口有调节流量的水阀和测流量设备。

2）冷却水管安装时，要以钢筋骨架和支撑桁架固定牢靠，以防混凝土灌注时水管变形及脱落而发生堵水和漏水。

从混凝土浇筑起至混凝土浇筑完成后，半个月不间断注水。具体时间根据量测结果确定，在出水中设置控制流量的水阀及测流量的设备，要求出水口流量不小于20L/min。严格控制进出水口温差及冷却水与混凝土内部最高温度之差。施工中采用循环水作为冷却水。

3）降低混凝土原材料温度

水泥罐车装运水泥进入拌和站的水泥储藏罐后应存放3天以上以降温；粗骨料采用加棚遮盖，并在使用前喷洒水雾降温。在混凝土泵送过程中，对泵送管道进行麻袋覆盖，并派专人不停地浇水降温。

4）混凝土分层浇筑

由于混凝土水化热的温升值大小与混凝土浇筑厚度密切相关，因此选择适当的浇筑厚度，可增加散热面，延长散热时间，使水化热最高温升值降低。

5）保温养护

加强养护对混凝土的强度正常增长及防止收缩裂缝具有重要意义，混凝土终凝后在承台顶面覆盖土工布蓄水养护，养护水采用冷却管流出的循环水，以控制混凝土的内表温差在20℃以内。同时，合理安排拆模时间。

6）混凝土内部温度监测

在承台混凝土内部布置监测点，对混凝土内部平均最高温度进行监测。从混凝土浇筑开始，每2h测一次，3天后每4h测一次，7天后每天测两次，连续监测14天，直至温度变化基本稳定。

六、结束语

综上所述，对于大体积水中承台施工技术，其关键处有两点：一是水上承台钢板桩围堰的搭设和加固；二大体积混凝土裂缝的预防，这需要我们严格控制施工中的各道工序，同时制定好相应的措施，尽量减少意外和病害的发生，确保承台施工质量。