青山长江大桥副航道桥大体积深水承台施工技术分析

付晓鹏 刘蕾 严汝辉

摘要：文章结合青山长江大桥副航道桥工程实例，分析了桥墩承台大体积、大埋水深的特点，介绍了锁口钢管桩围堰的设计和承台施工方案，阐述了承台施工技术与质量控制要点，并根据实际施工过程验证了承台施工工艺与大体积混凝土温度控制措施均满足要求。

关键词：桥梁工程;深水承台;施工技术;锁口钢管桩围堰;大体积混凝土;温度控制

中图分类号：U443.25 文献标识码：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2019.08.029

文章编号：1673-4874（2019）08-0107-04

0引言

深水承台是涉水大跨度桥梁下部结构的关键工程，其施工方案的选择受工期、造价、可操作性等因素影响。桥梁深水承台施工常用钢板桩围堰、钢管桩围堰、钢吊箱围堰、钢套箱围堰等方法。深水承台的不同围堰施工方法各有特点和适用条件，施工中应根据实际地质、水文、材料、设备等条件，综合考虑各种因素进行比选，以实现经济性、安全性。本文以青山长江大桥副航道桥43#墩右幅承台为例，详细阐述深水承台钢管桩围堰施工技术。

1工程概况

青山长江大桥副航道桥为五跨连续梁桥，桥跨布置为65m+3×110m+65m，设计为分离式双幅桥，桥面总宽41.0m，中间设置50cm的空隙，立面布置如下页图1所示。桥墩为钢筋混凝土实体墩，桥墩由南往北编号为38#～43#，主墩39#～42#墩宽度为11.0m，壁厚3.5m，单幅桥墩下部采用17.0mx 10.75m矩形承台，承台高4.0m，下面布置6根Ф2.5m钻孔桩;交接墩38#、43#墩壁厚从上至下由4.0m变为3.5m，单幅桥墩下部采用13.6 mx 8.6 m矩形承台，承台高3.5m，下面布置6根直径Ф2.0m的钻孔桩。43#墩右幅承台构造如下页图2所示。

主墩承台体积为731m，交接墩承台体积为409.4m，均属于大体积承台。六个承台的埋水深度为8.0～11.1m（以施工期间设防洪水位计算），均属于深水承台，这使得北汉副航道桥承台的施工技术复杂，质量、安全控制难度大。

2承台总体施工方案

副航道桥桥位处覆盖层自上而下依次为厚约11.5m的松散～稍密粉细砂、厚约11.0m的稍密～中密粉细砂。根据水文、地质等情况分析，决定采用锁口钢管桩围堰。根据泄洪需要和施工安全考虑，确定承台施工期间设防洪水位为+19.00m。

43#墩围堰设计方案为：采用Ф630×10m、长度21m的锁口钢管桩围堰，钢管材料质为Q235B。围堰平面净尺寸为16。62m×11.37m，底面标高-1.00m，插入河床土层约15m，顶面标高+20.00m，高出设防水位1m，设置一道内支撑圈梁，距离围堰顶2m。

43#墩承台总体施工方案为：加工制作钢管桩，钻孔桩施工完毕拆除钻孔平台，保留两侧支栈桥，水位低于+16.00m时在钢护筒上安装内支撑拼装牛腿，利用80t履带吊机拼装内支撑，利用内支撑为导向插打锁口钢管桩。围堰合龙后，进行水下吸泥、清基，灌注封底混凝土。在不高于+19.00m水位条件下进行围堰内抽水，凿除桩头，绑扎承台钢筋，安装冷却水管与模板，浇筑混凝土，完成承台施工，冷却水管通水降温。

3承台施工技术

3.1锁口钢管桩围堰施工

3.1.1锁口钢管桩加工

锁口钢管桩采用CT形锁口。锁口由螺旋管和角钢等加工而成，加工时要严格保证精度，公扣与母扣轴线须成180°，转角管成90°，钢管与公扣采用双面满焊。焊接时，为了提高强度，并防止渗水，在母扣两侧每隔1m焊接一道钢板，板厚为1cm。

3.1.2锁口钢管桩安装

钻孔桩施工完毕后，拆除平台面板结构，保留两侧支栈桥，在桩基钢护筒上安装内支撑拼装牛腿，定出围堰内外框线，并沿内外框线安装导向圈梁。利用内支撑作导向插打钢管桩，插打步骤为：吊桩→插打→纠偏→合龙。插打过程中须严格控制钢管桩桩身垂直度。

3.1.3锁口止水

围堰合龙后进行锁口止水，制备低标号砂浆，把油布袋安放到锁口内，然后緩慢把砂浆灌注到不透水油布袋中，灌满即完成锁口止水。

3.1.4吸泥、清基

布设2台吸泥机从四周向中间移动吸泥。吸泥时分层往复进行，逐渐使吸泥管口接近河床面，逐步吸泥至设计标高。在围堰内吸泥达到设计标高后，检查基底是否平整，并清理凸出部分。

3.1.5围堰封底

灌注封底混凝土采用多导管分布法，混凝土塌落度控制在18～22cm。围堰封底施工工序为：搭设浇筑平台一安装料斗及导管一混凝土生产一封底混凝土灌注。根据计算分析，43#墩围堰封底混凝土厚度为2.5m，约472m。封底施工须连续作业，所需的砂石、水泥等材料按照20%的富余量准备。

封底施工平台利用钻孔桩平台，采用直径325m的快速卡口垂直提升导管，料斗直接置于施工平台的支撑架上，导管均匀布置，采用手拉葫芦吊挂于支撑架上。围堰封底混凝土下料点共布置12个。

封底混凝土浇筑顺序为先上游后下游，并一次性浇筑完成。封底前，调整导管下口与河床面距离为20cm。根据导管底口混凝土需要埋深计算分析，首批混凝土为7.7m，扩散半径≤3.5m。封底过程中，导管停注时间≤30min，导管混凝土埋深≥60cm。封底完成后，须检测混凝土厚度，厚度应不小于设计值，混凝土强度达到25MPa后，把围堰内的水抽出，将混凝土面整平。

3.1.6围堰监测

围堰监测内容主要包括河床冲淤变化、围堰沉降、围堰变形等。河床冲淤采用测深仪进行观测;围堰沉降采用N2级以上的精密水准仪观测;围堰变形采用J2光学经纬仪或全站仪观测。钢管桩插打到位后在钢管桩顶部设置观测基准点，对围堰吸泥、抽水等各状态变化时进行水平位移、高程观测，观测数据每天记录一次。监测预警值以累计变化量和变化速率进行双控，每5d对围堰周边冲刷情况进行测量，预警值为：冲刷深度超2m，累积水平位移25mm，累计沉降30m。

3.2承台施工

3.2.1准备工作

采用人工与机械相结合方式，以环切法工艺凿除桩头，桩头上部采用小型凿岩机凿除。为了保证在凿除桩头中不扰动设计桩顶以下的混凝土，凿至距桩顶标高20cm处时，换用人工凿除。

3.2.2钢筋工程

承台钢筋在车间加工并运至围堰内现场绑扎。底部的第一层主筋绑扎前，安装定位支撑筋，并垫保护层垫块，保证底层钢筋定位准确不下沉。承台顶层钢筋安装时，为保证钢筋定位准确不下沉，且在混凝土浇筑过程不变形，在顶层钢筋下面先安装一排与顶层钢筋方向垂直的支撑钢筋，并与承台竖向钢筋焊接固定。

3.2.3冷却水管及测温点位布置

冷却水管采用直径Ф60mm的圆钢管，沿竖向布置3层，层间距1.0m，顶、底层管网至承台外表面距离为0.75m，每层冷却管的进、出水口相互错开，间距>1.0m。冷却水管平面布置如图3所示。冷却水管安装完成后进行水密试验，不得漏水。在浇筑混凝土时开始通冷水，持续14d，管中水速由混凝土水化热试验和现场实际情况决定。温度控制完成后，冷却管用C40水泥浆密封。

3.2.4模板加工与安装

3.2.4。1模板加工

根据承台尺寸、工期要求、循环周转数次，模板由专业钢结构加工厂采用6mm钢板加工，模板间采用M20螺栓连接，保证模板具备足够的强度和刚度。

3.2.4.2模板安装

模板安装前表面应打磨光滑平整，涂脱模剂。在垫层上测放出承台角点，并测出角点标高，对模板底部垫层面进行处理，便于调平模板下口，确保模板底部处于同一水平面。模板采用对拉螺杆配合螺母加固，模板的螺栓孔要与相连主筋位置对准，以保证拉杆螺栓与主筋在同一直线上。拉杆套PVC管，模板拆除后割除拉杆，用砂浆封闭。模板安装完毕后，在模板外侧，采用顶托顶紧。

3.2.5混凝土施工

3.2.5.1混凝土生产

为保证混凝土快速、连续施工，采用1座2×120HZS搅拌站生产供应混凝土，配置6台混凝土搅拌车进行运输，配置1台汽车泵进行混凝土泵送。混凝土原材料按照所需的1.2倍进行备料。承台采用C35混凝土，配合比如表1所示，坍落度要求为16～20cm.

3.2.5.2混凝土浇筑

承台混凝土浇筑采用斜面分层法，即按一定厚度（每层30cm）、順序和方向分层浇筑，采用插入式振动器将混凝土振实。混凝土的和易性须严格控制，入模时自由下落高度不超过2m。

3.2.5.3混凝土养护

混凝土洒水养护时间一般为14d，强度达到2.5MPa后，且温度、内外温差满足规范要求后拆除模板，然后在基坑蓄水继续进行养护。

3.2.6大体积混凝土温度控制

混凝土浇筑过程中，当冷却水管埋深>50cm时即采用按温控方案对混凝土温度进行详细监测。根据实测结果，43#墩右幅承台在普通水中降温100h后，混凝土各项温度指标均在规范允许范围内。

4结语

青山长江大桥副航道桥采用锁口钢管桩围堰进行大体积深水承台施工，围堰刚度、强度、打入深度及封底厚度均能满足要求，止水堵漏效果明显，施工过程中无变形与渗水现象，未发生质量及安全事故;施工中采用环切法处理桩头，桩头无破损且平整;工厂加工钢模板强度、刚度满足施工要求，拆模后承台棱角平直;混凝土采用搅拌站集中生产，斜面分层法浇筑，保证了施工连续、高效;采用冷却水管法降温可有效降低大体积混凝土温度。