跨海大橋主墩承臺有底鋼套箱施工技術(shù)探討

■鄭流強(qiáng)

(福建省高速公路養(yǎng)護(hù)工程有限公司，福州　350001)

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跨海大橋主墩承臺有底鋼套箱施工技術(shù)探討

■鄭流強(qiáng)

(福建省高速公路養(yǎng)護(hù)工程有限公司，福州350001)

摘要鋼套箱是解決海上承臺施工的臨時阻水結(jié)構(gòu),其作用是通過安裝鋼套箱圍堰和澆注封底混凝土，為海上承臺提供干施工的環(huán)境。本文結(jié)合金井灣大橋主橋主墩承臺鋼套箱施工的實(shí)例，重點(diǎn)介紹有底鋼套箱的制作，安裝及封底混凝土的施工方法，通過鋼套箱在海上承臺施工中的應(yīng)用，現(xiàn)場使用結(jié)果表明鋼套箱結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，安裝方法得當(dāng)，施工安全、簡便，可以進(jìn)行推廣運(yùn)用。

關(guān)鍵詞有底鋼套箱施工技術(shù)探討

1　工程概況

平潭綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)環(huán)島公路(金井灣大橋及接線工程一期)主線起點(diǎn)位于娘宮碼頭南側(cè)，與環(huán)島路娘宮互通主線銜接(樁號K0+075.307)，隨后路線向南經(jīng)金井灣,路線終于吉釣村北側(cè)，與吉釣路相交(樁號K2+ 098.580)，道路總長度約2.023km。本項(xiàng)目采用一級公路兼城市主干道標(biāo)準(zhǔn)建設(shè),雙向六車道，主線設(shè)計速度60km/h，輔道設(shè)計速度30km/h，道路紅線寬度為60m。橋梁為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋，共七聯(lián)，全長833.4m。其中主橋采用跨徑組成為30m＋5×45m＋30m的懸澆變截面連續(xù)箱梁，樁號K0+670.5-K0+955.5,全長285m。

本工程橋梁共有26個墩(臺)，為0#～25#墩(臺)，其中有14個墩(臺)在海上(0#臺～13#墩)，12個墩(臺)在陸上(14#墩～25#臺)，主橋上部結(jié)構(gòu)采用掛籃懸澆工藝，其中4#～9#墩為懸澆箱梁主墩。本文以4#～9#承臺鋼套箱施工為例，介紹雙壁有底鋼套箱制作、安裝施工工藝及適用條件。

2　鋼套箱結(jié)構(gòu)組成

主橋4#～9#承臺施工采用雙壁有底鋼套箱圍堰進(jìn)行施工。鋼套箱平面為矩形，設(shè)置R＝105cm的圓倒角，內(nèi)壁平面尺寸為13.0m×7.0m，套箱高8.7m。鋼套箱由內(nèi)側(cè)板、外側(cè)板、底板、內(nèi)支撐、連通管、懸吊系統(tǒng)等組成(詳見鋼套箱結(jié)構(gòu)圖3)。

2.1套箱側(cè)板

鋼套箱為雙壁鋼套箱，壁厚60cm,鋼套箱側(cè)板分內(nèi)、外側(cè)，內(nèi)外側(cè)板厚度均為10mm。上側(cè)板高4.2m，下側(cè)板高4.5m,加工時，上下側(cè)板單獨(dú)加工，在施工現(xiàn)場進(jìn)行組裝。上下側(cè)板豎肋采用[10槽鋼，間距為60㎝，橫肋采用∠75×75×8mm角鋼，間距為30㎝，采用∠63×63×8角鋼作為內(nèi)外壁之間的水平支撐及斜向支撐。側(cè)板與側(cè)板間采用栓接形式，栓接前貼好止水條，以S8.8級M20高強(qiáng)螺栓分別連接側(cè)板豎肋及橫肋。

2.2內(nèi)支撐

鋼套箱共設(shè)置2層內(nèi)支撐，長寬方向均有設(shè)置，標(biāo)高見鋼套箱結(jié)構(gòu)圖3，內(nèi)支撐采用Φ600×10㎜鋼管。

2.3底板

底板分8塊，底板面板為10mm鋼板，下面為底分配梁(I12.6@30)及底承重梁(2I36a)，底分配梁在底承重梁處斷開，運(yùn)到現(xiàn)場后組拼焊接后進(jìn)行安裝；塊與塊間分配梁均采用焊接形式，底板面板間采用連續(xù)焊，面板與底分配梁每10㎝焊接2㎝。底板與護(hù)筒間預(yù)留10cm空隙，底板最大重量13.01t。

2.4懸吊系統(tǒng)

由橫橋向護(hù)筒上設(shè)置6組(每組2片)貝雷，4組2I45a工字鋼上承重梁，4組2I36a工字鋼下承重梁，24根Ф32高強(qiáng)精軋螺紋鋼筋(級別為PSB980)吊桿、千斤頂、反力架組成。套箱下放過程中設(shè)置12根吊桿，封底時共設(shè)置24根吊桿。整個施工過程中懸吊系統(tǒng)在作為承臺施工的承重系統(tǒng)，承臺范圍內(nèi)懸吊系統(tǒng)不拆除(詳見鋼套箱懸吊系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖4)。

3　主要施工工藝

主要施工工藝如圖5所示。

4　主要施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

4.1鋼套箱下放

鋼套箱采用穿心式千斤頂下放，即每根吊桿布置一個千斤頂。千斤頂布置形式見下圖6。

鋼套箱在下放前，要同時頂升千斤頂，使鋼套箱脫離牛腿，割除拼裝牛腿，調(diào)節(jié)每個千斤頂?shù)男谐蹋瑫r同步下放千斤頂，每次下放行程嚴(yán)格按15cm控制。

鋼套箱沉放作業(yè)由專人負(fù)責(zé)指揮，其步驟如下：

①頂升所有千斤頂，使鋼套箱脫離牛腿臺10cm后停止。

②割除鋼牛腿。

③同時回縮千斤頂，使鋼套箱平穩(wěn)下放，同時旋松千斤頂撐腳下面的精扎螺紋鋼螺帽，下放行程達(dá)到15cm后旋緊螺帽，再回縮千斤頂，使撐腳下部螺帽受力。

④旋松千斤頂上的螺帽20cm，再頂升千斤頂15cm，然后旋緊上部螺帽。

⑤重復(fù)步驟③和④，直到鋼套箱下放到設(shè)計標(biāo)高。

⑥鋼套箱入水到達(dá)海床，進(jìn)行調(diào)平吊箱，對套箱進(jìn)行位置標(biāo)高復(fù)測，合格后收緊鋼套桿(旋緊撐腳下面的精扎螺紋鋼螺帽)，使每根吊桿均勻受力。

為了保證鋼套箱下放的平面位置和垂直度，在鋼護(hù)筒上設(shè)置上下兩層限位導(dǎo)向裝置以保證鋼套箱下沉的平面位置，如下放過程中有偏位，可通過手拉葫蘆調(diào)整平面位置。吊箱下放到位后，施工員安排測量對套箱位置進(jìn)行復(fù)測，若有偏差，用手拉葫蘆進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整完畢，位置符合要求后，將套箱側(cè)壁與鋼護(hù)筒牢固焊接以固定平面位置，防止鋼套箱因潮位漲落或水流力影響而移位。

為保證鋼套箱能順利下放就位，在套箱下放前對套箱位置周邊情況進(jìn)行探測，以檢查是否還存在妨礙鋼套箱下沉就位的障礙物。

4.2封底砼施工

封底砼的施工是整個海上承臺施工的關(guān)鍵，為保證封底成功，在封底前采取以下措施進(jìn)行進(jìn)一步加強(qiáng)：

(1)鋼套箱頂面采用I36工鋼每個方向增加2道橫撐(共8道)，將套箱與護(hù)筒臨時固結(jié)連成一體，防止風(fēng)浪拍打引起模板擺動。

(2)封底前在每個護(hù)筒上設(shè)置4根抗浮拉桿，采用工20上端與護(hù)筒焊接下端深入封底混凝土厚度的2/3，使封底混凝土與護(hù)筒連成一體。

(3)連通孔采用橫縱兩個方向布置，四個側(cè)面均有布置，直徑30cm,共設(shè)16道連通孔(連通孔標(biāo)高詳見套箱結(jié)構(gòu)圖3)，保證封底過程中套箱內(nèi)外水壓平衡。

(4)封底砼標(biāo)號由原設(shè)計C20提高到C25。

鋼套箱封底砼厚度1.2m，封底砼方量約110m3；封底砼采用C25水下砼。采用料斗水下澆注封底砼，封底砼澆筑順序?yàn)椋合韧夂髢?nèi)。封底砼施工中做好以下幾點(diǎn)工作：

①對封底設(shè)備進(jìn)行合理配置，以確保封底砼的質(zhì)量。

②加強(qiáng)現(xiàn)場的組織管理，使封底有序進(jìn)行。

4.2.1封底前的準(zhǔn)備工作

(1)封底導(dǎo)管、漏斗等準(zhǔn)備

根據(jù)平臺高度到套箱底標(biāo)高，對導(dǎo)管進(jìn)行配管，以保證導(dǎo)管底部比套箱底部低10～15cm。

(2)安裝環(huán)形抱箍

為了防止封底混凝土流失，保證封底砼質(zhì)量，對套箱底模和護(hù)筒之間安裝環(huán)形抱箍，抱箍之間采用高強(qiáng)螺栓連接水下安裝，抱箍如下圖7。

4.2.2封底砼澆注平臺搭設(shè)

封底平臺主要由I45a工字鋼、[20槽鋼及欄桿組成。鋼套箱下沉到位固定后，利用下放鋼套箱的吊梁及在貝雷片上增加放置工36工字鋼作為主梁，在其上鋪設(shè)[20槽鋼搭設(shè)封底砼操作平臺。

(1)在貝雷片鋪設(shè)I45a型鋼作為主梁，然后在型鋼上鋪設(shè)[20槽鋼。

(2)在平臺上架設(shè)導(dǎo)管固定架、料斗，并焊接固定。

(3)在每根導(dǎo)管頂口放置2m3的料斗進(jìn)行封底和灌注。

(4)封底砼采用泵車進(jìn)行供料，保證灌砼連續(xù)性。

4.2.3導(dǎo)管布置

封底砼導(dǎo)管采用內(nèi)徑φ273mm、壁厚δ=8mm的無縫鋼管制作，管節(jié)長度為3m、2m、1m、0.5m等4種，管節(jié)之間連接采用快速螺紋接頭。根據(jù)套箱尺寸，在平面布置5根管，事先排好各導(dǎo)管開灌順序和灌注數(shù)量的分配表。灌注采用先外側(cè)后內(nèi)側(cè)灌注順序，導(dǎo)管底部距離吊箱底10～15cm，采用臨時導(dǎo)管定型卡固定在操作平臺上。封口砼方量計算：砼流動半徑按4m計算，導(dǎo)管距底板15cm懸空距離，初始埋深按50cm考慮，則V＝8m3。選用2m3料斗，采用汽車泵連續(xù)泵送8m，可以滿足首批封口要求。

封底砼導(dǎo)管布置見下圖8:

4.2.4封底砼澆注

(1)測量準(zhǔn)備

用鐵板焊接測錘6個，15m長的測繩12根。

平臺標(biāo)高測量，吊箱安放到位后底模頂標(biāo)高需提前測量，作為控制砼面標(biāo)高的依據(jù)。

(2)砼澆注

砼采用商品砼。水下封底砼采用2m3料斗集料，汽車泵泵送到料斗，經(jīng)計算8m3的可滿足每根導(dǎo)管首封砼量的要求。用鐵板塞子堵住導(dǎo)管口并用汽車吊掛住塞子，待封口集料斗內(nèi)儲滿2m3后開啟鐵板塞子放料，通過料斗泵連續(xù)供料，使封底不間斷進(jìn)行。封底砼施工時，做好測深工作并做好記錄，同時每根導(dǎo)管封口結(jié)束后及時測量其埋深與流動范圍，并做好詳細(xì)記錄。砼導(dǎo)管封底按先四周后中間順序進(jìn)行，當(dāng)某一處封底砼達(dá)到設(shè)計標(biāo)高后，再進(jìn)行其相鄰導(dǎo)管封底，先測量待封導(dǎo)管底口處的砼頂標(biāo)高，根據(jù)測量結(jié)果重新調(diào)整導(dǎo)管懸空高度。導(dǎo)管封底完成后，根據(jù)封底記錄及時補(bǔ)料，同一導(dǎo)管兩次灌入砼的時間間隔控制在30分鐘以內(nèi)。封底砼厚度1.2米，為保證導(dǎo)管有一定埋深，砼灌注順利時，一般不隨便提升導(dǎo)管，即使需要提管，每次提升的高度都嚴(yán)格控制導(dǎo)管的埋深不小于50cm。灌注過程中根據(jù)灌注量，每隔一定時間測一次標(biāo)高，以指導(dǎo)布料，使砼均勻上升。砼澆筑臨近結(jié)束時，全面測出砼面標(biāo)高。根據(jù)測量結(jié)果，對砼面標(biāo)高偏低的測點(diǎn)附近的導(dǎo)管增加灌注量，直至所測結(jié)果滿足要求。當(dāng)所有測點(diǎn)的標(biāo)高滿足控制要求后，結(jié)束封底砼灌注。封底過程中鋼套箱側(cè)模上的連通器應(yīng)打開，(或安排人員進(jìn)行抽水)保證鋼套箱內(nèi)外水位差基本一致，保證封底砼不受水頭壓力作用而破壞。

4.2.5鋪設(shè)導(dǎo)流暗溝及二次封底找平

二次封底找平前，視情況鋪設(shè)導(dǎo)流盲溝，將各處的滲水點(diǎn)滲水統(tǒng)一引流至指定抽水點(diǎn)集中降水，為承臺鋼筋安裝及混凝土澆筑提供干施工環(huán)境。

5　結(jié)語

從4#～9#承臺封底施工效果來看，封底較成功，鋼套箱四周及模板拼縫處未見明顯漏水現(xiàn)象，鋼套箱模板設(shè)計滿足結(jié)構(gòu)受力要求，底板與封底混凝土之前局部存在滲水點(diǎn)，但通過設(shè)置的導(dǎo)流盲溝能夠?yàn)槌信_提供干施工環(huán)境，套箱圍堰工藝可行，適用于海(河)床面與承臺底面高差較大以及海(河)床軟基承載力低等情況，可以加以推廣運(yùn)用。

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