跨海大桥主墩承台有底钢套箱施工技术探讨

■郑流强

(福建省高速公路养护工程有限公司，福州　350001)



跨海大桥主墩承台有底钢套箱施工技术探讨

■郑流强

(福建省高速公路养护工程有限公司，福州350001)

摘要钢套箱是解决海上承台施工的临时阻水结构,其作用是通过安装钢套箱围堰和浇注封底混凝土，为海上承台提供干施工的环境。本文结合金井湾大桥主桥主墩承台钢套箱施工的实例，重点介绍有底钢套箱的制作，安装及封底混凝土的施工方法，通过钢套箱在海上承台施工中的应用，现场使用结果表明钢套箱结构设计合理，安装方法得当，施工安全、简便，可以进行推广运用。

关键词有底钢套箱施工技术探讨

1　工程概况

平潭综合实验区环岛公路(金井湾大桥及接线工程一期)主线起点位于娘宫码头南侧，与环岛路娘宫互通主线衔接(桩号K0+075.307)，随后路线向南经金井湾,路线终于吉钓村北侧，与吉钓路相交(桩号K2+ 098.580)，道路总长度约2.023km。本项目采用一级公路兼城市主干道标准建设,双向六车道，主线设计速度60km/h，辅道设计速度30km/h，道路红线宽度为60m。桥梁为预应力混凝土连续箱梁桥，共七联，全长833.4m。其中主桥采用跨径组成为30m＋5×45m＋30m的悬浇变截面连续箱梁，桩号K0+670.5-K0+955.5,全长285m。

本工程桥梁共有26个墩(台)，为0#～25#墩(台)，其中有14个墩(台)在海上(0#台～13#墩)，12个墩(台)在陆上(14#墩～25#台)，主桥上部结构采用挂篮悬浇工艺，其中4#～9#墩为悬浇箱梁主墩。本文以4#～9#承台钢套箱施工为例，介绍双壁有底钢套箱制作、安装施工工艺及适用条件。

2　钢套箱结构组成

主桥4#～9#承台施工采用双壁有底钢套箱围堰进行施工。钢套箱平面为矩形，设置R＝105cm的圆倒角，内壁平面尺寸为13.0m×7.0m，套箱高8.7m。钢套箱由内侧板、外侧板、底板、内支撑、连通管、悬吊系统等组成(详见钢套箱结构图3)。

2.1套箱侧板

钢套箱为双壁钢套箱，壁厚60cm,钢套箱侧板分内、外侧，内外侧板厚度均为10mm。上侧板高4.2m，下侧板高4.5m,加工时，上下侧板单独加工，在施工现场进行组装。上下侧板竖肋采用[10槽钢，间距为60㎝，横肋采用∠75×75×8mm角钢，间距为30㎝，采用∠63×63×8角钢作为内外壁之间的水平支撑及斜向支撑。侧板与侧板间采用栓接形式，栓接前贴好止水条，以S8.8级M20高强螺栓分别连接侧板竖肋及横肋。

2.2内支撑

钢套箱共设置2层内支撑，长宽方向均有设置，标高见钢套箱结构图3，内支撑采用Φ600×10㎜钢管。

2.3底板

底板分8块，底板面板为10mm钢板，下面为底分配梁(I12.6@30)及底承重梁(2I36a)，底分配梁在底承重梁处断开，运到现场后组拼焊接后进行安装；块与块间分配梁均采用焊接形式，底板面板间采用连续焊，面板与底分配梁每10㎝焊接2㎝。底板与护筒间预留10cm空隙，底板最大重量13.01t。

2.4悬吊系统

由横桥向护筒上设置6组(每组2片)贝雷，4组2I45a工字钢上承重梁，4组2I36a工字钢下承重梁，24根Ф32高强精轧螺纹钢筋(级别为PSB980)吊杆、千斤顶、反力架组成。套箱下放过程中设置12根吊杆，封底时共设置24根吊杆。整个施工过程中悬吊系统在作为承台施工的承重系统，承台范围内悬吊系统不拆除(详见钢套箱悬吊系统结构图4)。

3　主要施工工艺

主要施工工艺如图5所示。

4　主要施工质量控制要点

4.1钢套箱下放

钢套箱采用穿心式千斤顶下放，即每根吊杆布置一个千斤顶。千斤顶布置形式见下图6。

钢套箱在下放前，要同时顶升千斤顶，使钢套箱脱离牛腿，割除拼装牛腿，调节每个千斤顶的行程，同时同步下放千斤顶，每次下放行程严格按15cm控制。

钢套箱沉放作业由专人负责指挥，其步骤如下：

①顶升所有千斤顶，使钢套箱脱离牛腿台10cm后停止。

②割除钢牛腿。

③同时回缩千斤顶，使钢套箱平稳下放，同时旋松千斤顶撑脚下面的精扎螺纹钢螺帽，下放行程达到15cm后旋紧螺帽，再回缩千斤顶，使撑脚下部螺帽受力。

④旋松千斤顶上的螺帽20cm，再顶升千斤顶15cm，然后旋紧上部螺帽。

⑤重复步骤③和④，直到钢套箱下放到设计标高。

⑥钢套箱入水到达海床，进行调平吊箱，对套箱进行位置标高复测，合格后收紧钢套杆(旋紧撑脚下面的精扎螺纹钢螺帽)，使每根吊杆均匀受力。

为了保证钢套箱下放的平面位置和垂直度，在钢护筒上设置上下两层限位导向装置以保证钢套箱下沉的平面位置，如下放过程中有偏位，可通过手拉葫芦调整平面位置。吊箱下放到位后，施工员安排测量对套箱位置进行复测，若有偏差，用手拉葫芦进行调整，调整完毕，位置符合要求后，将套箱侧壁与钢护筒牢固焊接以固定平面位置，防止钢套箱因潮位涨落或水流力影响而移位。

为保证钢套箱能顺利下放就位，在套箱下放前对套箱位置周边情况进行探测，以检查是否还存在妨碍钢套箱下沉就位的障碍物。

4.2封底砼施工

封底砼的施工是整个海上承台施工的关键，为保证封底成功，在封底前采取以下措施进行进一步加强：

(1)钢套箱顶面采用I36工钢每个方向增加2道横撑(共8道)，将套箱与护筒临时固结连成一体，防止风浪拍打引起模板摆动。

(2)封底前在每个护筒上设置4根抗浮拉杆，采用工20上端与护筒焊接下端深入封底混凝土厚度的2/3，使封底混凝土与护筒连成一体。

(3)连通孔采用横纵两个方向布置，四个侧面均有布置，直径30cm,共设16道连通孔(连通孔标高详见套箱结构图3)，保证封底过程中套箱内外水压平衡。

(4)封底砼标号由原设计C20提高到C25。

钢套箱封底砼厚度1.2m，封底砼方量约110m3；封底砼采用C25水下砼。采用料斗水下浇注封底砼，封底砼浇筑顺序为：先外后内。封底砼施工中做好以下几点工作：

①对封底设备进行合理配置，以确保封底砼的质量。

②加强现场的组织管理，使封底有序进行。

4.2.1封底前的准备工作

(1)封底导管、漏斗等准备

根据平台高度到套箱底标高，对导管进行配管，以保证导管底部比套箱底部低10～15cm。

(2)安装环形抱箍

为了防止封底混凝土流失，保证封底砼质量，对套箱底模和护筒之间安装环形抱箍，抱箍之间采用高强螺栓连接水下安装，抱箍如下图7。

4.2.2封底砼浇注平台搭设

封底平台主要由I45a工字钢、[20槽钢及栏杆组成。钢套箱下沉到位固定后，利用下放钢套箱的吊梁及在贝雷片上增加放置工36工字钢作为主梁，在其上铺设[20槽钢搭设封底砼操作平台。

(1)在贝雷片铺设I45a型钢作为主梁，然后在型钢上铺设[20槽钢。

(2)在平台上架设导管固定架、料斗，并焊接固定。

(3)在每根导管顶口放置2m3的料斗进行封底和灌注。

(4)封底砼采用泵车进行供料，保证灌砼连续性。

4.2.3导管布置

封底砼导管采用内径φ273mm、壁厚δ=8mm的无缝钢管制作，管节长度为3m、2m、1m、0.5m等4种，管节之间连接采用快速螺纹接头。根据套箱尺寸，在平面布置5根管，事先排好各导管开灌顺序和灌注数量的分配表。灌注采用先外侧后内侧灌注顺序，导管底部距离吊箱底10～15cm，采用临时导管定型卡固定在操作平台上。封口砼方量计算：砼流动半径按4m计算，导管距底板15cm悬空距离，初始埋深按50cm考虑，则V＝8m3。选用2m3料斗，采用汽车泵连续泵送8m，可以满足首批封口要求。

封底砼导管布置见下图8:

4.2.4封底砼浇注

(1)测量准备

用铁板焊接测锤6个，15m长的测绳12根。

平台标高测量，吊箱安放到位后底模顶标高需提前测量，作为控制砼面标高的依据。

(2)砼浇注

砼采用商品砼。水下封底砼采用2m3料斗集料，汽车泵泵送到料斗，经计算8m3的可满足每根导管首封砼量的要求。用铁板塞子堵住导管口并用汽车吊挂住塞子，待封口集料斗内储满2m3后开启铁板塞子放料，通过料斗泵连续供料，使封底不间断进行。封底砼施工时，做好测深工作并做好记录，同时每根导管封口结束后及时测量其埋深与流动范围，并做好详细记录。砼导管封底按先四周后中间顺序进行，当某一处封底砼达到设计标高后，再进行其相邻导管封底，先测量待封导管底口处的砼顶标高，根据测量结果重新调整导管悬空高度。导管封底完成后，根据封底记录及时补料，同一导管两次灌入砼的时间间隔控制在30分钟以内。封底砼厚度1.2米，为保证导管有一定埋深，砼灌注顺利时，一般不随便提升导管，即使需要提管，每次提升的高度都严格控制导管的埋深不小于50cm。灌注过程中根据灌注量，每隔一定时间测一次标高，以指导布料，使砼均匀上升。砼浇筑临近结束时，全面测出砼面标高。根据测量结果，对砼面标高偏低的测点附近的导管增加灌注量，直至所测结果满足要求。当所有测点的标高满足控制要求后，结束封底砼灌注。封底过程中钢套箱侧模上的连通器应打开，(或安排人员进行抽水)保证钢套箱内外水位差基本一致，保证封底砼不受水头压力作用而破坏。

4.2.5铺设导流暗沟及二次封底找平

二次封底找平前，视情况铺设导流盲沟，将各处的渗水点渗水统一引流至指定抽水点集中降水，为承台钢筋安装及混凝土浇筑提供干施工环境。

5　结语

从4#～9#承台封底施工效果来看，封底较成功，钢套箱四周及模板拼缝处未见明显漏水现象，钢套箱模板设计满足结构受力要求，底板与封底混凝土之前局部存在渗水点，但通过设置的导流盲沟能够为承台提供干施工环境，套箱围堰工艺可行，适用于海(河)床面与承台底面高差较大以及海(河)床软基承载力低等情况，可以加以推广运用。

参考文献

[1]刘字阴.桥梁深水基础[M].北京：人民交通出版社.

[2]杨文渊.实用土木工程手册[M].北京：人民交通出版社.

[3]范立础.桥梁工程(上、下册)(桥梁工程专业用)第二版[M].北京:人民交通出版社.