烏石北江特大橋無覆蓋層河床承臺無底套箱施工淺析

摘要：文章通過烏石北江特大橋無覆蓋層河床承臺無底套箱施工經(jīng)驗(yàn)，證明無覆蓋層河床承臺無底套箱施工相結(jié)合的施工工藝是成功的。

關(guān)鍵詞：橋梁施工；雙塔斜拉橋；混凝土

一、概述

烏石北江特大橋主橋?yàn)?30m+248m+130m預(yù)應(yīng)力混凝土邊箱梁雙塔斜拉橋，主橋長508m，94#主墩承臺呈啞鈴形狀，兩邊為19.6m×15.6m矩形承臺，兩承臺用19.6×6.6m的系梁相連接。設(shè)計變更后的承臺底標(biāo)高為36.500m，頂標(biāo)高為42.500m，承臺高為6m；系梁底標(biāo)高為38.000m，頂標(biāo)高為42.500m，系梁高為4.5m。整個承臺及系梁采用的主要材料為C40混凝土。

大橋采用樁基的鉆渣沿著套箱的四周進(jìn)行填筑調(diào)平。為保證封底混凝土高度，確保封底質(zhì)量，經(jīng)計算，封底砼厚度為2m，調(diào)平填筑帶頂標(biāo)高為34.50m，承臺底標(biāo)高提高2.52m至36.50m。調(diào)平填筑帶的斷面圖如下圖。

二 施工準(zhǔn)備

由于要清除承臺及系梁范圍內(nèi)有礙承臺、系梁鋼套箱施工的平臺部分，其中包括阻礙承臺及系梁施工的橫向聯(lián)結(jié)焊管、型鋼和鋼管樁。

為了承臺及系梁后續(xù)施工方便，水上施工平臺保留，使用履帶吊進(jìn)行鋼套箱的安裝工作。

三 烏石北江特大橋94#主墩承臺施工

3.1 鋼套箱安裝

本方案所采用的承臺、系梁鋼套箱均為無底套箱，實(shí)行水上分塊拼裝，利用60t液壓千斤頂整體下放。承臺的拼裝平臺梁采用I56/2I56a工字鋼，系梁的拼裝平臺梁采用I45工字鋼。承臺、系梁鋼套箱的下放承重梁構(gòu)均為雙拼I56工字鋼，用φ32mm精軋螺紋鋼做吊桿連接。承臺鋼套箱的下放承重梁構(gòu)安裝在插設(shè)于樁基內(nèi)D800mm的焊管上，拼裝平臺梁安裝在樁基鋼護(hù)筒和施工平臺的鋼管樁牛腿上；系梁鋼套箱的下放承重梁構(gòu)安裝于平臺鋼管樁D800的接高焊管上，拼裝平臺梁架在焊管側(cè)牛腿上，通過對工況分析，承臺、系梁鋼套箱受力計算詳見附件計算書，下放承重梁和拼裝平臺梁的布置見施工圖紙。

1）拼裝平臺梁

承臺和系梁鋼套箱的拼裝平臺梁分別采用I56和I45工字鋼，為了裝拆施工方便，經(jīng)計算，承臺鋼套箱縱橋向拼裝平臺梁通長架設(shè)在樁基鋼護(hù)筒頂，橫橋向拼裝平臺梁分段架設(shè)在樁基鋼護(hù)筒和施工平臺的鋼管樁牛腿橫梁上，其中在樁基鋼護(hù)筒頂加墊2cm厚的鋼板來避免受力過度集中并采用[10槽鋼在鋼板上加焊拼裝平臺梁的限位卡。系梁鋼套箱拼裝平臺梁架在下放鋼護(hù)筒兩側(cè)的牛腿上。具體布置見施工圖紙。

2）下放承重梁

承臺鋼套箱采用每2I56工字鋼為一榀作為下放承重梁，縱向和橫向均為兩榀，縱橫交錯安裝在下放鋼護(hù)筒頂，因?yàn)闄M橋向的下放承重梁懸臂長度較大而造成彎矩引起的應(yīng)力過大，所以需要在長懸臂端下放鋼護(hù)筒支點(diǎn)兩側(cè)的承重梁上、下底面加焊2cm厚的等寬鋼板進(jìn)行加強(qiáng)，鋼板的長度為8m，四榀I56工字鋼共同承受吊桿傳來的全部荷載。

系梁鋼套箱也采用每2I56工字鋼為一榀作為下放承重梁，縱向設(shè)三榀，均安裝在三排下放鋼護(hù)筒頂，三榀I56工字鋼共同承受吊桿傳來的全部荷載。

在下放鋼護(hù)筒頂加墊2cm厚的鋼板來避免受力過度集中并采用[10槽鋼在鋼板上加焊下放承重梁的限位卡。

3）吊桿

承臺、系梁鋼套箱的吊桿均采用φ32mm精軋螺紋鋼，吊桿從2I56工字鋼中穿過，連接到鋼套箱的吊環(huán)上，支承點(diǎn)以螺母和墊板固定。

4）側(cè)模

承臺、系梁鋼套箱的側(cè)模的高度為9m，各塊套箱側(cè)板通過φ14螺栓連接起來，模板與模板接頭處加裝3mm橡皮墊，以增加套箱模板的密水性。模板面板采用6mm的鋼板，加勁肋采用6mm鋼板，縱向加勁采用2[16a槽鋼，橫向加勁采用2[20a槽鋼。

根據(jù)現(xiàn)場履帶吊或汽車員的起重能力和平板車的運(yùn)輸能力，并考慮到施工效率及方便性，直線段的標(biāo)準(zhǔn)模板可以先在岸上拼裝平4m×6m的大塊模板并用加勁槽鋼進(jìn)行加勁后用平板車運(yùn)到施工平臺然后起吊拼裝，弧線段模板因?yàn)橄议L較長，所以不需先拼成大塊模板，但在運(yùn)輸前也需先焊接加勁槽鋼以防運(yùn)輸和起吊過程中發(fā)生過大變形。

在拼裝平臺梁上拼裝承臺鋼套箱的側(cè)模時，可以先吊裝直線段大塊模板，然后再吊裝弧線段模板，并且是分為三圈逐圈拼裝。

5）內(nèi)撐系統(tǒng)

承臺內(nèi)撐系統(tǒng)屬梁桿組合式，共設(shè)兩道，一道設(shè)于標(biāo)高39.50m處，另一道設(shè)于標(biāo)高43.00m處，內(nèi)撐系統(tǒng)分為撐桿與圈梁兩部分，位于承臺混凝土澆注箱的下層內(nèi)撐圈梁采用I45b雙拼工字鋼制作，而兩封頭板間的空腔第一層內(nèi)撐圈梁則采用][20a雙拼槽鋼制作，2I45工字鋼圈梁的撐桿均采用D530鋼管制作，而][20a槽鋼圈梁的內(nèi)撐桿則采用D273鋼管制作，上層內(nèi)撐系統(tǒng)不設(shè)圈梁，位于承臺混凝土澆注箱的下層內(nèi)撐桿均采用D530鋼管制作，兩封頭板間的空腔第二層內(nèi)撐桿采用D273鋼管制作，桿梁組合成整體穩(wěn)定框架結(jié)構(gòu)，共同抵抗模板外水壓力，保證承臺施工處于無水狀態(tài)的安全性；內(nèi)撐系統(tǒng)隨模板一起下放，于承臺施工完畢以后，上、下層內(nèi)撐均可回收利用。

系梁鋼套箱內(nèi)撐系統(tǒng)也屬梁桿組合式，下層圈梁系統(tǒng)及撐桿分別采用I45b雙拼工字鋼和D530鋼管制作，設(shè)于標(biāo)高41.00m處；上層內(nèi)撐不設(shè)圈梁，撐桿采用][20a雙拼槽鋼制作，設(shè)于標(biāo)高43.30m處。

6）對拉桿

為防止承臺施工時北江水位低于設(shè)計汛期的高水位和澆注承臺混凝土對側(cè)模的壓力過大而造成承臺鋼套箱向外變形過大，所以設(shè)置了兩層對拉桿。因?yàn)槭艿綐痘撟o(hù)筒的影響，所以對拉桿必須待承臺鋼套箱下放到位后才能安裝，對拉桿采用φ25圓鋼制作。

系梁鋼套箱的待澆段對拉桿采用φ25圓鋼制做，設(shè)三層，分別位于標(biāo)高41.50m，38.50m和36.00m處；先澆段對拉桿也采用D25圓鋼制做，設(shè)九層，分別位于標(biāo)高42.80m，42.30m，41.30m，40.30m，39.30m，38.30m，37.30m，36.30m，35.30m處。內(nèi)撐系統(tǒng)和待澆段對拉桿隨模板一起下放，承梁鋼套箱下放到位后再安裝先澆段對拉桿并預(yù)緊。所以在承臺混凝土澆注前要預(yù)留系梁鋼套箱的先澆段對拉桿預(yù)留孔，預(yù)留孔的埋設(shè)位置見施工圖紙。

四 清基及封底混凝土施工

1）清基

鋼套箱下放到位后，再次確認(rèn)鋼套箱底部是否與封底基礎(chǔ)接觸平穩(wěn)，如出現(xiàn)大的空隙應(yīng)及時復(fù)測圍堰頂標(biāo)高，圍堰頂標(biāo)高確認(rèn)無誤后對大空隙可采取局部壓填速凝砼以堵住空隙確保封底成功。

2）封底混凝土施工

封底混凝土不僅起隔水作用，還利用其作為承臺施工時固定鋼套箱位置裝置，所以要求封底混凝土澆注質(zhì)量、均勻度良好，不能出現(xiàn)薄弱地方，以免引起漏水等問題。鋼套箱封底質(zhì)量的好壞直接影響到承臺及系梁的施工質(zhì)量及工期。

灌注鋼套箱封底混凝土屬于水下混凝土施工，其中，承臺、系梁鋼套箱的封底混凝土方量分別為600m3（單個承臺）和165m3，保證灌注施工時間均控制在10小時以內(nèi)。

灌注設(shè)備主要包括泵機(jī)2臺、漏斗2個、導(dǎo)管10套、5T手拉葫蘆4個、振動器若干。

a）混凝土的配合比及混凝土質(zhì)量要求

封底混凝土標(biāo)號為C30，封底厚度為2m，封底混凝土性能指標(biāo)：

⑴坍落度18-22cm，盡量控制在22cm；

⑵初凝時間16-20小時；

⑶和易性、泵送性良好。

主要考慮到承臺面積較大，灌注點(diǎn)較多，而輸送泵少造成灌注時間長，故要求初凝時間長、和易性好。

b）混凝土導(dǎo)管的布置及灌注

設(shè)置2排泵管，分別往上水方向和下水方向延伸。灌注點(diǎn)按照擴(kuò)散半徑為4.0m布置，承臺和系梁分別設(shè)15個和5個灌注點(diǎn)，順序按照下圖布置。

按水下混凝土的灌注要求，采用剪球的施工工藝。導(dǎo)管內(nèi)徑為30cm，導(dǎo)管口離封底底面50cm。導(dǎo)管隔水球采用預(yù)制混凝土球，直徑比導(dǎo)管口的直徑小1.5～2cm。灌注前先用鐵線把球吊放到導(dǎo)管內(nèi)離水面約50cm高處，上端穿過漏斗系于斗外。待導(dǎo)管上的漏斗裝滿漿后把鐵線剪斷，這樣能保證首批混凝土埋住導(dǎo)管，第一斗混凝土方量為20m3。灌注封底混凝土應(yīng)連續(xù)作業(yè)，灌注時應(yīng)使導(dǎo)管固定，防止水動搖影響，一次灌注到位。

a）混凝土面標(biāo)高的測定

混凝土面標(biāo)高的測定是非常重要的環(huán)節(jié)，整個混凝土灌注過程都要測量，目的：A、判斷某個導(dǎo)管布置點(diǎn)是否可以終止灌注（導(dǎo)管口，要求混凝土厚1.85m-1.95m）。B、灌注時，可以根據(jù)測量判斷是否漏漿，及時作出處理。

封底混凝土澆注過程中，要對混凝土面進(jìn)行“勤測、勤量”，經(jīng)常用鋼尺復(fù)核測量繩的長度?；炷撩鏈y量后，將數(shù)據(jù)及時報告現(xiàn)場總指揮，以指導(dǎo)封度混凝土澆注。測點(diǎn)布置：1）導(dǎo)管附近；2）灌注半徑處（R=3.5m）；3）加測樁基護(hù)筒周圍，以1m為間距；4）側(cè)板邊每1m為間距。

灌注完成后，檢測各個灌注點(diǎn)是否有凹陷不均勻處，如有應(yīng)補(bǔ)灌漿處理。為確?；炷撩軐?shí)和表面平整，可采用ZN型電動軟軸行星插入式混凝土振動器對封底混凝土進(jìn)行振搗。應(yīng)嚴(yán)格控制封底混凝土頂面標(biāo)高的高差不超過10cm。

灌注封底混凝土各個環(huán)節(jié)都不能疏略，保證封底絕對成功。