特大橋通航孔橋承臺(tái)有底鋼套箱圍堰施工技術(shù)

吳玉賢

摘 要：文章以實(shí)際工程為例，通過(guò)對(duì)吊掛系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與布置、底板的設(shè)計(jì)與制作、鋼套箱拼裝與下放、水下封底施工等承臺(tái)施工關(guān)鍵技術(shù)的分析討論，工程施工后滿足了施工要求，可為后續(xù)類似工程施工提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：吊掛系統(tǒng) 底板設(shè)計(jì) 浮吊拼裝

1.工程概況

臺(tái)州灣位于浙江中部沿海，為椒江口河口灣，該區(qū)域?yàn)閺?qiáng)潮海域，屬正規(guī)半日潮類型，潮汐1d內(nèi)兩漲兩落。海域平均高潮位+2.20m，平均低潮位-1.00m。

臺(tái)州灣跨海特大橋全長(zhǎng)4038m，其通航孔橋?yàn)殡p塔雙索面疊合梁斜拉橋，H型塔，橋跨布置85+145+488+145+85=948m。主墩基礎(chǔ)采用32根φ2.8m～2.5m端承樁，樁基呈梅花形布置。主墩承臺(tái)采用啞鈴型結(jié)構(gòu)形式，外輪廓尺寸為：78.6×24.3m（橫×順），啞鈴型橫梁寬11.8m，長(zhǎng)20.3m。承臺(tái)頂面設(shè)計(jì)標(biāo)高為+5.0m，承臺(tái)混凝土標(biāo)號(hào)C40，厚6.0m，方量8700m3；封底混凝標(biāo)號(hào)C20，厚2.0m，方量2900m3。承臺(tái)周圍設(shè)置永久性鋼套箱，套箱采用外掛方式與承臺(tái)混凝土連接。防撞套箱寬度2.2m～3.3m，水線長(zhǎng)85.2m，型寬28.7m，型深8.8m，總重量900t。

2.施工工藝流程

施工工藝流程圖具體如下：施工準(zhǔn)備→底板改裝、下放→套箱制作、運(yùn)輸→套箱分塊拼裝→整體下放→第一次水下封底→第二次干封底→第一層承臺(tái)鋼筋、混凝土澆筑→第二層承臺(tái)鋼筋、混凝土施工。

3.施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1底板的設(shè)計(jì)與制作

底板是主墩承臺(tái)施工的主要承重結(jié)構(gòu)，主要承受底板自重、鋼套箱重量、封底混凝土重量及承臺(tái)鋼筋混凝土部分重量，承受施工總荷載很大，底板結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性是設(shè)計(jì)與施工控制的重點(diǎn)。鑒于此，底板采用框架結(jié)構(gòu)，框架梁采用HM588×300×12×20型鋼，以保障底板的整體強(qiáng)度和剛度。底面板采用8mm鋼板，面板上間距50cm布置I14工字鋼作為反壓梁。反壓梁埋入封底混凝土內(nèi)部，和封底混凝土共同承力，加強(qiáng)封底整體性。

底板框架梁與鋼護(hù)筒周圍需有一定間隙（約10cm），才能確保底板下放過(guò)程中不與鋼護(hù)筒干涉。底板下放到位后，鋼護(hù)筒周圍的底板堵漏是水下封底能否成功的關(guān)鍵。傳統(tǒng)拋填砂袋的堵漏方式雖然能起到堵漏的效果，但砂袋所占空間大，減少了封底混凝土與鋼護(hù)筒的有效接觸面積，降低封底混凝土的承受荷載能力。項(xiàng)目采用L型封堵鋼板堵漏，底板下放之前將封堵鋼板沿鋼護(hù)筒周圍臨時(shí)連接成一個(gè)圓環(huán)。當(dāng)?shù)装迮c鋼套箱整體下放就位后派潛水員在水下利用螺栓將各封堵板連接成一個(gè)整體，完成鋼護(hù)筒周圍的堵漏工作。

3.2鋼套箱拼裝與下放

根據(jù)鋼套箱的平面尺寸和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，確定采用浮吊吊裝鋼套箱的工藝。考慮主墩在椒江水域中的位置及平臺(tái)的結(jié)構(gòu)形式，同時(shí)兼顧浮吊的性能參數(shù)，確定采用浮吊拋錨就位于主塔平臺(tái)的航道側(cè)，橫水流方向吊裝。鋼套箱在工廠內(nèi)總拼完畢后，在拖輪的輔助下浮運(yùn)至主塔平臺(tái)的航道側(cè)，并與平臺(tái)臨時(shí)固定牢靠，待鋼套箱的吊點(diǎn)連接完畢后再解除，以確保整體安全。鋼套箱就位后，安排浮吊在指定的位置拋錨定位，浮吊拋錨定位示意圖如圖1所示。

（1）吊裝時(shí)機(jī)

鋼套箱吊裝選擇在流速較小的平潮時(shí)間段進(jìn)行。

（2）吊點(diǎn)連接

由于鋼套箱的吊索非常重，靠人力很難完成吊點(diǎn)的連接，所以必須通過(guò)左右移動(dòng)浮吊來(lái)實(shí)現(xiàn)吊點(diǎn)的連接，同時(shí)要準(zhǔn)備若干2t手拉葫蘆，用以輔助吊點(diǎn)連接。

（3）起吊

所有吊點(diǎn)均連接完畢，并檢查無(wú)任何問(wèn)題后，浮吊開(kāi)始起鉤。起吊分級(jí)進(jìn)行，每50t為一個(gè)級(jí)別，通過(guò)浮吊上自帶的拉力計(jì)進(jìn)行控制。每增加一個(gè)級(jí)別，相關(guān)人員檢查錨纜、吊索、卡環(huán)等，無(wú)任何問(wèn)題后施加下一級(jí)，直至鋼套箱被吊起，然后移出運(yùn)輸船。

（4）移船

當(dāng)鋼套箱被吊起超過(guò)平臺(tái)頂面50cm高后，浮吊通過(guò)絞錨、松錨操作前進(jìn)，移動(dòng)時(shí)應(yīng)緩慢進(jìn)行，幅度不宜過(guò)大。

（5）下放

當(dāng)鋼套箱的縱、橫軸線與平臺(tái)的縱、橫軸線且與底板上的鋼套箱輪廓尺寸線基本重合時(shí)，浮吊落鉤并輔以手拉葫蘆及千斤頂，直至鋼套箱緩慢進(jìn)入導(dǎo)向裝置。繼續(xù)下放，直至鋼套箱坐實(shí)在套箱底板上，使側(cè)壁緊貼底板，并保證側(cè)壁與底板垂直，然后調(diào)整套箱上口尺寸。

3.3水下混凝土澆筑

（1）首盤(pán)混凝土封口時(shí)，用測(cè)錘從導(dǎo)管內(nèi)測(cè)出導(dǎo)管下口與套箱底板距離，依靠墊梁調(diào)整至20cm。

（2）澆注時(shí)按由中間向四周順序澆注，確保封底混凝土澆注過(guò)程套箱底板受力基本對(duì)稱、均衡。灌注過(guò)程中，每隔30min對(duì)已灌注完畢的導(dǎo)管進(jìn)行補(bǔ)料，補(bǔ)料時(shí)間一般為5min，直至達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高。

（3）首批混凝土澆筑方量≥10m3，首盤(pán)混凝土澆注完后立即用測(cè)繩測(cè)量導(dǎo)管埋深及混凝土的流動(dòng)范圍，確保導(dǎo)管埋深>0.4m。

（4）首盤(pán)封底成功后，采用導(dǎo)管直接放料澆注?；炷猎谕粋€(gè)導(dǎo)管內(nèi)灌注間隔時(shí)間≤30min。如果>30min則不能供料，使導(dǎo)管反復(fù)升降3次，每次升降幅度約0.1m。勤量勤測(cè)升降點(diǎn)處的混凝土高度，杜絕提空導(dǎo)管的現(xiàn)象發(fā)生。

（5）在澆筑過(guò)程中，對(duì)尚未剪球的導(dǎo)管處混凝土頂面高程加強(qiáng)量測(cè)，確?；炷敛贿M(jìn)入導(dǎo)管，以免剪球時(shí)造成堵管。

（6）水下封底施工臨近結(jié)束時(shí)，全面量測(cè)封底混凝土頂面高程，重點(diǎn)量測(cè)導(dǎo)管作用半徑相交處、護(hù)筒周邊、套箱內(nèi)側(cè)周邊部位，根據(jù)量測(cè)結(jié)果對(duì)高程偏低的測(cè)點(diǎn)附近導(dǎo)管增加澆注量，力求混凝土頂面平整，并保證混凝土澆注厚度達(dá)到要求。同時(shí)根據(jù)混凝土澆注理論方量作為復(fù)核。當(dāng)所有測(cè)點(diǎn)高程符合要求后，中止混凝土澆注，上拔導(dǎo)管沖洗、堆放?；炷恋捻斆娓叱陶`差控制在0～+10cm。

3.4體系轉(zhuǎn)換及干封底施工

第一層封底混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%后，當(dāng)潮水退至標(biāo)高-1.50m以下時(shí)，采用早強(qiáng)快硬混凝土封堵鋼套箱內(nèi)預(yù)留的4個(gè)泄水孔，確保在下一次漲潮前封堵完畢并形成強(qiáng)度，然后在套箱內(nèi)抽水。利用高壓水槍沖洗水下封底混凝土頂面，確保水下封底混凝土頂面干凈無(wú)雜物。同時(shí)將鋼護(hù)筒壁及套箱內(nèi)壁用自來(lái)水沖洗干凈，減少海水的殘留。隨后在標(biāo)高-1m處的護(hù)筒上焊接雙拼25a工字鋼牛腿，將預(yù)置的精軋螺紋鋼上螺母打緊在牛腿上，完成體系轉(zhuǎn)換。為保證牛腿焊接質(zhì)量，鋼護(hù)筒外壁的雜物需清理干凈。牛腿開(kāi)50°單面坡口與鋼護(hù)筒焊接，焊縫高10mm，焊縫應(yīng)緊密、均勻和飽滿。

體系轉(zhuǎn)換后進(jìn)行第二次0.5m厚的封底混凝土干澆注?；炷翝沧⑦^(guò)程中，需及時(shí)用振動(dòng)棒找平、振搗密實(shí)。

3.5承臺(tái)鋼筋、混凝土施工

承臺(tái)鋼筋在鋼筋加工場(chǎng)完成下料，運(yùn)送至施工現(xiàn)場(chǎng)后安裝。鋼筋安裝時(shí)注意確保鋼筋間距、保護(hù)層厚度滿足設(shè)計(jì)要求。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，封底混凝土與鋼護(hù)筒（鋼管樁）的粘聚力>150kN/ m2，計(jì)算粘聚力時(shí)按150kN/m2取值。經(jīng)計(jì)算，承臺(tái)混凝土需分兩層澆筑，分層厚度2.0m+4.0m，即綁扎鋼筋，澆筑承臺(tái)第一層混凝土，第一層澆筑高度2.0m，待第一層混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%后澆筑第二層混凝土，第二層混凝土澆筑高度4.0m。

4.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)對(duì)主墩承臺(tái)施工關(guān)鍵技術(shù)的研究與應(yīng)用，項(xiàng)目較好地克服了臺(tái)州灣跨海特大橋主墩承臺(tái)施工中面臨的困難。主墩承臺(tái)于2016年4月20日開(kāi)始進(jìn)行底板制作施工，至2016年7月30日第二層承臺(tái)混凝土澆筑完成，前后歷時(shí)100d，圓滿完成主墩啞鈴型承臺(tái)施工任務(wù)。可為后續(xù)類似工程施工提供參考和借鑒。

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