泉州灣跨海大橋海上承臺有底鋼套箱施工工藝

■蔡清愉

（1.泉州市交通工程規(guī)劃建設(shè)管理處；2.泉州灣跨海大橋有限責(zé)任公司，泉州 362000）

泉州灣跨海大橋海上承臺有底鋼套箱施工工藝

■蔡清愉1，2

（1.泉州市交通工程規(guī)劃建設(shè)管理處；2.泉州灣跨海大橋有限責(zé)任公司，泉州 362000）

本文通過泉州灣跨海大橋北岸引橋工程的B016#-B019#墩承臺施工的實(shí)例，論述了海域深水區(qū)有底鋼套箱承臺施工工藝的應(yīng)用，對類似環(huán)境下海上承臺施工有著很好的借鑒作用。

有底鋼套箱 平整度 封底砼 施工工藝

1 工程概況

泉州灣跨海大橋工程是福建省重點(diǎn)工程，起于晉江南塘，與泉州市環(huán)城高速公路晉江至石獅段相接，在石獅蚶江跨越泉州灣，經(jīng)惠安秀涂、張坂，終于塔埔與泉州市環(huán)城高速公路南惠支線相接。其中泉州灣跨海大橋橋長12.454km。橋位處開闊海面，平均潮位下普遍水深1.4～5.7m，最大水深7.8m。

承臺施工的質(zhì)量控制是工程下部結(jié)構(gòu)施工的關(guān)鍵，針對不同的承臺施工環(huán)境，考慮施工成本、工作效率及施工風(fēng)險，制定相應(yīng)的施工方案。根據(jù)承臺施工環(huán)境的不同，泉州灣跨海大橋的承臺施工方案可分為陸上深淺基坑開挖承臺施工、圍埝內(nèi)插打鋼板樁做鋼圍堰承臺施工、海域淺灘無底鋼套箱承臺施工以及海域深水區(qū)有底鋼套箱承臺施工。本文將對北岸引橋工程的海域深水區(qū)有底鋼套箱承臺施工工藝進(jìn)行具體論述。

北岸引橋工程B016-B019墩承臺左右幅共計(jì)8個承臺，承臺位置地質(zhì)資料見表1。

承臺設(shè)計(jì)平面為 9m×7.3m圓矩形，弧線段半徑1.75m，厚度3.0m，承臺頂標(biāo)高+1.6m，封底砼底標(biāo)高-2.2m。如圖1所示。

表1 承臺位置地質(zhì)資料

根據(jù)承臺位置地質(zhì)資料，泥面低于封底混凝土底面1.2～2.15m，如采用有底套箱，則有施工空間；若采用無底套箱，則需回填至封底混凝土底，但回填范圍和高度均過大，且深水中回填部分受潮水作用無法穩(wěn)定，不能給套箱提供穩(wěn)定的基礎(chǔ)。為了保證施工的質(zhì)量、安全，提高施工效率，降低施工風(fēng)險，B016-B019墩承臺施工決定采用有底鋼套箱施工工藝。

2 有底鋼套箱施工工藝

2.1 鋼套箱制作、加工

根據(jù)橋址區(qū)的石湖臨時潮位站與崇武水文站觀測的每日高、低潮位成果，橋址區(qū)各重現(xiàn)期的高、低潮位表（如表2所示）。根據(jù)重現(xiàn)期高水位4.79m考量，制作有底鋼套箱頂面標(biāo)高要大于4.79m，設(shè)定為4.8m，另封底砼底標(biāo)高為-2.2m，所以有底鋼套箱模板設(shè)計(jì)高度為7m。

圖1 承臺平面示意圖（單位：m）

表2 橋址區(qū)各重現(xiàn)期的高、低潮位表

鋼套箱模板制作要求拼縫嚴(yán)密，水密性達(dá)到要求，接縫處止水密實(shí)，無錯臺，同時需要考慮海上平臺作業(yè)，使用履帶吊吊裝，因此單件吊裝重量不宜過大?？紤]到施工質(zhì)量、施工安全及經(jīng)濟(jì)性，單套模板按承臺平面尺寸設(shè)計(jì)，共計(jì)8片，高度均為7m，直線段分兩種各2片，弧線段模板一種共4片。其中弧線段模板最重為4.93t，單套模板總重34.76t，共制作兩套，周轉(zhuǎn)周期為1個月。

鋼套箱主要由：底板拼裝牛腿（長度1.5m）、底板主梁（I40工字鋼雙拼，長9.3m，共計(jì)4根）、底板分配梁（I40工字鋼，長 11m）、混凝土底板（長 10m，寬 8.3m，厚度20cm，內(nèi)配直徑16mm間距20cm螺紋鋼鋼筋網(wǎng)片2層）、套箱側(cè)壁（共八塊，高7m）、內(nèi)支撐（450×8mm鋼管一道，總重約1.5t）、對拉螺栓（Ф18×5m，60套）、承重架（I40工字鋼雙拼，長3m，共計(jì)16組，每個護(hù)筒兩組）、千斤頂（起重量不小于20t）、精軋螺紋粗鋼筋。

2.2 施工流程

（1）底板施工

預(yù)制混凝土底板→牛腿焊接安裝→底板托梁分配梁安裝→砼底板吊運(yùn)→底板定位拼裝連接。

每個承臺預(yù)制砼底板共計(jì)4塊，采用強(qiáng)度等級為C25混凝土，砼底板雙層Φ12二級螺紋鋼筋布置。預(yù)制砼底板預(yù)留對拉螺栓孔與限位板預(yù)埋件，同時預(yù)埋連接角鋼以及吊點(diǎn)。砼底板在后場分塊預(yù)制完成后，運(yùn)至施工平臺等待安裝。

圖2 下部支撐系示意圖

（2）牛腿焊接

支撐牛腿焊接采用Ⅰ40型鋼焊接，頂面標(biāo)高+3.0m。牛腿焊接要保證焊接質(zhì)量，位置按圖紙位置與連接桿預(yù)留孔錯開，焊接時嚴(yán)格控制標(biāo)高，使得八個牛腿在一個平面上，從而保證套箱的平整度。如圖2所示。

（3）底托主梁與次梁安裝

底托主梁與次梁與平臺上按圖紙位置布置臨時拼接，測量定位，先安裝主梁雙拼40a工字鋼，共4排。然后在主梁上安裝分配梁共計(jì)三道40a工字鋼，用來承托砼底板。主梁及分配梁的位置要求準(zhǔn)確，可以臨時固定。如圖3所示。

圖3 底托主梁與次梁安裝布置圖

（4）砼底板安裝

分配梁安裝完成后，進(jìn)行砼底板的安放，安裝過程中注意砼底板的傾斜，保證水平下放，避免傾斜造成砼底板遇鋼護(hù)筒位置空隙不足下放不了的情況出現(xiàn)。安裝前需在分配梁上測量定位放出平面位置控制點(diǎn)，砼底板粗安裝后使用手扳葫蘆進(jìn)行微調(diào)使其正位，確保砼底板預(yù)留鋼管孔與底托主梁孔對正，將4塊砼底板連接處預(yù)埋的角鋼用鋼板條滿焊，保證砼底板連接為整體，然后在砼底板上放出套箱模板即承臺的邊線位置。如圖4所示。

圖4 砼底板安裝后放承臺邊線

（5）套箱安裝

安裝中對應(yīng)底板邊線下放，下放前將橡膠止水條先行沿模板邊線布置固定，然后安裝弧線段模板，對齊邊線后，利用砼底板預(yù)埋件焊接限位板，使其穩(wěn)定，然后依次安裝套箱模板。安裝過程中注意保證套箱的垂直度。套箱整拼后立刻進(jìn)行加固措施，使用直徑400鋼管做十字撐對應(yīng)模板中心線固定，同時將相鄰模板拼縫處用40a工字鋼做斜支撐，以保證模板的穩(wěn)定。

（6）套箱下放

模板內(nèi)外限位及內(nèi)支撐完成后，安裝吊掛系統(tǒng)，吊掛系統(tǒng)為每個護(hù)筒上放置一道雙層扁擔(dān)梁，采用雙拼Ⅰ40制作，使用60t液壓穿心千斤頂，連接螺桿為M32精軋螺紋鋼，如圖5所示。套箱拼裝完成后，將吊掛系統(tǒng)千斤頂位置調(diào)正，連通管線，緊固精軋螺紋，同時檢查模板各個接縫處螺栓連接以及止水帶情況，千斤頂給油進(jìn)行套箱下放。下放前需要在鋼護(hù)筒上預(yù)先安裝4個限位導(dǎo)向裝置來保證鋼套箱的平面位置準(zhǔn)確，使用36a工字鋼制作。下放過程4個千斤頂要求同步，行程一致，保證套箱沉穩(wěn)下放。下放至預(yù)先在鋼護(hù)筒上做出的封底砼底標(biāo)高的標(biāo)志處停止下放，用水平尺及靠尺檢驗(yàn)砼底板平整度以及模板垂直度，同時復(fù)測模板中心線位置。套箱沉放需趕落潮作業(yè)，沉放到位后即刻趁低潮加焊限位，焊接護(hù)筒與砼底板間止水環(huán)。在1～2個潮水內(nèi)完成以上作業(yè)，盡量減少套箱在水中懸掛時間。如圖6所示。

圖5 吊掛系統(tǒng)

圖6 安裝完成的套箱

（7）封底砼的澆筑

封底砼底標(biāo)高-2.2m，高度為80cm，設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C20,澆筑方量為39.4m3，澆筑時需要趕潮水作業(yè)，利用汽車泵在1～1.5h內(nèi)澆筑完成，增加砼罐車數(shù)量，保證澆筑連續(xù)迅速，以保證封底砼不受潮水壓力及模板滲水影響強(qiáng)度。澆筑承臺混凝土?xí)r應(yīng)加強(qiáng)振搗控制，確保澆筑質(zhì)量。

（8）拆除底托梁及吊掛系統(tǒng)

待封底砼達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，可以進(jìn)行底托梁及吊掛系統(tǒng)的拆除，同時在模板拼縫間替換焊接Ⅰ40斜撐，既保證模板內(nèi)部穩(wěn)定同時便于承臺的施工。拆除時先行逐步緩慢的泄壓，觀察砼底板是否有位移及下降現(xiàn)象，然后松開中間連接套筒，使底托梁自由下落至水中，然后利用事先連接在模板與底托梁上的鋼索將底托梁吊出周轉(zhuǎn)使用。之后可進(jìn)行后續(xù)承臺及墩身施工，待墩身一節(jié)施工完成后拆除套箱。

3 施工要點(diǎn)難點(diǎn)介紹及質(zhì)量控制

海上鋼套箱的施工是利用定型鋼模板良好的止水效果，與預(yù)制砼底板作為底模連接為整體，在封底砼澆筑后，使其成為一封閉止水的承臺模板。使承臺與墩身一節(jié)的施工在無水環(huán)境下進(jìn)行，此項(xiàng)施工的重點(diǎn)與難點(diǎn)即為封底砼澆筑的成功與否。

（1）鋼套箱平整度控制：為了保證鋼套箱垂直度，必須控制底托梁安裝平面、預(yù)制砼底板底面平整度。支撐牛腿焊接要保證焊接質(zhì)量，嚴(yán)格控制標(biāo)高，使得八個牛腿在一個平面上，制作底托梁過程中選取平整地面進(jìn)行制作，底托梁安裝后的平整度直接影響砼底板的安裝平整度，進(jìn)而關(guān)系到模板安裝后的垂直度。為了使預(yù)制砼底板平整度控制在偏差范圍內(nèi)，砼底板預(yù)制在打好的底胎上行進(jìn)。

（2）止水環(huán)：套箱下放完成并調(diào)整正位后，在砼底板與鋼護(hù)筒空隙位置焊接止水環(huán)，止水環(huán)的焊接要求與護(hù)筒滿焊，使封底澆筑后潮水漲時不會沖刷到澆筑好的封底砼，保證封底砼的質(zhì)量。

（3）砼澆筑潮汐掌握、澆筑速率、混凝土振搗質(zhì)量控制：趕潮水作業(yè)，現(xiàn)場調(diào)度要及時，保證澆筑開始后砼的入模速率，振搗過程嚴(yán)格控制不漏振過振，保證封底砼的密實(shí)。

4 結(jié)語

海域深水區(qū)有底鋼套箱承臺施工工藝的使用，使得海域承臺施工受潮汐的影響降到最低，該施工工藝在泉州灣跨海大橋取得了成功，不僅達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，同時確保后續(xù)的施工得以順利的進(jìn)行，對于整個工程的施工起到了重要的作用。有底鋼套箱施工工藝對類似環(huán)境下海上承臺施工有著很好的借鑒和指導(dǎo)意義。