港珠澳大橋江海直達船航道橋主墩承臺施工

田睿，何榮堅

1 工程概況

港珠澳大橋江海直達船航道橋全長994 m，橋型為獨柱型三塔整幅鋼箱梁斜拉橋，跨徑布置為（110+129+258+258+129+110）m，斜拉索采用空間扇形布置，單索面；主梁采用流線型扁平鋼箱梁，梁高4.58m[1]。橋梁效果圖如圖1。

主墩采用群樁基礎(chǔ)，每個主墩下設(shè)20根準250 cm鋼管復(fù)合樁。承臺為六邊形圓倒角整體式承臺，尺寸為35m伊26m伊9 m，一級承臺頂標高+3.8m，封底混凝土底標高-3m，厚度1.8m，C25混凝土共1 410 m3。承臺采用C45海工混凝土6 120 m3，分2級，一級承臺高5 m；二級承臺高4m，見圖2。

圖1 橋梁效果圖Fig.1 Bridge effect diagram

邊輔墩采用群樁基礎(chǔ)，每個墩下設(shè)13根準250 cm鋼管復(fù)合樁。承臺為六邊形倒角整體式承臺，尺寸為33m伊19m伊7.5m。

圖2 承臺全貌Fig.2 Fullview of the pile cap

通航孔橋承臺套箱與防撞結(jié)構(gòu)相結(jié)合設(shè)計，采用雙壁鋼套箱，由內(nèi)、外圍壁、底板、頂板、箱內(nèi)加勁、護弦等板架構(gòu)件組成。防撞套箱平面長41.684m，寬32.084m，順橋向兩側(cè)套箱寬2.2 m，橫橋向兩側(cè)套箱寬2.5 m，型深8.3 m，套箱側(cè)板共分12節(jié)段，分塊間采用不銹鋼高強螺栓進行連接。

主墩鋼套箱共分12節(jié)段，總重約556 t（套箱重436 t，考慮防撞護弦等重約120 t），邊輔墩套箱共分10個節(jié)段，總重約400 t（套箱重280 t，考慮防撞護弦等重約120 t）。

為延長防撞套箱的使用壽命，設(shè)計采用防蝕涂料對防撞套箱側(cè)板的內(nèi)外表面及其鋼構(gòu)件的表面進行防腐涂層處理，設(shè)計要求防腐期限為30 a。

2 主要施工方案

江海直達船航道橋承臺套箱底板為H482型鋼（或H582型鋼）+8 mm鋼板+[16a槽鋼，套箱內(nèi)撐設(shè)置在套箱頂部，主墩縱橋向設(shè)置3道（邊輔墩縱橋向設(shè)置2道），橫橋向設(shè)置1道，采用準820伊啄10mm鋼管。

套箱底板通過液壓千斤頂下放到設(shè)計標高（索塔承臺為-3m，邊輔墩承臺為-1.2 m），套箱整體拼裝運輸至施工現(xiàn)場，大型浮吊整體起吊安裝就位。經(jīng)過精確調(diào)整后，澆筑第一次封底混凝土，待混凝土達到強度等級后，抽水并進行受力體系轉(zhuǎn)換，再進行第二次封底混凝土澆筑。封底混凝土達到強度要求后，清理樁頭，封底混凝土鑿毛，然后進行承臺施工。

承臺采用有底鋼套箱施工，套箱側(cè)壁利用防撞套箱，套箱底板在承臺澆筑完畢以后不拆除，作為永久結(jié)構(gòu)。首先將套箱底板用液壓千斤頂下放至封底底標高，駁船浮運整體套箱到位，浮吊整體安裝套箱，分2次澆筑封底混凝土，分5次澆筑主墩承臺混凝土。承臺施工完成后表面進行硅烷防腐施工。

3 重點及難點

3.1 防撞套箱整體吊裝定位

鋼套箱在吊裝就位時，受漲、落潮及波浪力作用，易產(chǎn)生平面位置的移動，因此在每個墩四角的4個護筒安裝導(dǎo)向限位系統(tǒng)，根據(jù)實測的護筒偏差及套箱加工尺寸調(diào)整導(dǎo)向系統(tǒng)，以引導(dǎo)鋼套箱準確落位。

采用大型運輸駁船將套箱整體運輸至施工現(xiàn)場，并拋錨就位。

浮吊停泊在待吊裝套箱的南側(cè)，拋錨固定；套箱運輸平板駁依靠拖輪拖至浮吊正前方，拋錨固定。

浮吊吊鉤連接好專用吊具（墩臺預(yù)制構(gòu)件一級吊具），吊具通過插銷與套箱吊耳連接，形成整體。采用分級加載方式保證起重船各吊鉤同步加載。緩慢提升吊鉤，使鋼絲繩逐步收緊，當(dāng)套箱整體吊起約5 cm后靜止，進行全面檢查。

套箱整體起吊一定高度后，套箱運輸駁船離開，通過絞錨將浮吊移動到施工墩位處，通過絞錨來調(diào)整浮吊，使套箱整體位于墩位上方，再次精確調(diào)整浮吊平面位置，緩慢下放并隨時觀察套箱與樁基四周護筒的位置是否有沖突，確保無沖突后繼續(xù)下放。套箱下放到達設(shè)計標高位置后，調(diào)整套箱平面位置、垂直度、高程，套箱頂部與外圈鋼護筒用準820伊10mm鋼管連接固定，確保套箱能承受水流及波浪作用。

3.2 大體積混凝土的溫控措施

承臺屬于大體積混凝土構(gòu)件，必須制定詳細可行的溫度控制方案，采取適當(dāng)?shù)臏乜卮胧?/p>

使用坍落度相對較低的混凝土，有利于減少混凝土用水量，降低溫升，減少干縮，提高抗開裂性能。

降低混凝土的澆注溫度對控制混凝土裂縫非常重要。在混凝土澆筑之前，采取措施降低水泥、粉煤灰、砂、石、水的溫度。

在承臺混凝土內(nèi)設(shè)冷卻水管通水降溫。冷卻水管根據(jù)溫控設(shè)計要求及分層厚度進行布置。冷卻水管采用直徑42.3 mm，壁厚3.25 mm的輸水黑鐵管，管間采用絲頭連接。布管時，冷卻水管應(yīng)與承臺主筋錯開，若存在沖突可適當(dāng)移動水管位置。

3.3 水下堵漏

鋼套箱底板共有20個孔，均采用封堵鋼板封堵和干狀混凝土堵漏相結(jié)合的方法進行施工。

3.4 鋼筋保護層設(shè)置

主墩承臺鋼筋保護層厚度不應(yīng)小于80 mm，底面鋼筋保護層采用圓柱形混凝土墊塊，每1 m伊1 m墊1個墊塊；側(cè)面采用錐形塑料墊塊，每層混凝土上下布置2排墊塊，每排墊塊的水平間距為1 m。

4 承臺施工工藝

4.1 底板加工及下放

套箱底板主要由承重梁、面板、分配梁等部分組成。其中套箱底架面板采用8 mm鋼板，承重梁為H482型鋼組成的框架結(jié)構(gòu)，底架面板上用 [16a槽鋼作為分配梁反壓面板，底架通過精軋螺紋鋼及十字架梁支承在鋼護筒上，如圖3。底架吊點共100個，其中樁基護筒頂部設(shè)置80個，底架周邊（輔助平臺上）設(shè)置20個，如圖4。

圖3 套箱底架布置圖Fig.3 Arrangement plan of box bottom

圖4 套箱底架下放示意圖Fig.4 Devolution schematic of box bottom

所有準備工作完成后，穿好精軋螺紋鋼，按要求布置千斤頂（每個吊點配2個千斤頂），統(tǒng)一調(diào)節(jié)好精軋螺紋鋼長度，準備提升底板。所有工序檢查完畢，確認各千斤頂、精軋螺紋鋼正常工作后，各施工點同時提升千斤頂5 cm，提升到位后，擰緊墊梁上精軋螺紋鋼螺母，割除鋼護筒支承牛腿。

牛腿全部割除后，開始下放底板。待底板下放到位后，測量配合調(diào)平底板，將型鋼與樁基護筒焊接固定，反壓、固定底板。在外圈14個鋼護筒內(nèi)側(cè)焊接2I25a工字鋼做底板反壓梁，防止底板晃動。按要求鎖緊混凝土澆注時需用的所有懸掛裝置。

底板下放到位后，測量調(diào)平底板，調(diào)平后潛水員塞緊底板與護筒間空隙，擰緊所有已安裝吊帶螺母，并及時焊接臨時限位措施，以免底板在套箱安裝時發(fā)生偏移。

每次提升或下放作業(yè)前，必須檢查吊點焊縫質(zhì)量及精軋螺紋鋼的情況[2-3]。

4.2 防撞套箱加工及下放

底板下放前，測量人員按設(shè)計圖紙放樣，然后焊接安裝底板限位裝置，底板下放完畢后在樁基外圍護筒上對稱安裝套箱下放導(dǎo)向裝置。

防撞套箱先在加工場拼裝好，套箱共設(shè)置4個吊點，吊點橫向間距23.6 m，縱向間距27.14 m。鋼套箱順橋向設(shè)置3道內(nèi)撐，橫橋向設(shè)置1道內(nèi)撐，內(nèi)撐材料為準820伊啄10 mm焊管，支撐設(shè)置于套箱頂層。

套箱整體拼裝完畢后用駁船轉(zhuǎn)運至現(xiàn)場，采用“長大海升”3 200 t浮吊配合墩臺預(yù)制構(gòu)件一級吊具進行整體起吊和安裝，見圖5。

圖5 套箱整體吊裝示意圖Fig.5 Overallhoisting diagram of the box

鋼套箱下放到位后，為避免由于水流波浪力的影響造成鋼套箱偏位，需將套箱與護筒通過鋼管焊接固定，同時將另外封底增設(shè)的暫時未受力的吊點（包括平臺四周的吊點）螺母擰緊，準備封底混凝土施工。

4.3 承臺第1次封底混凝土施工

鋼套箱下放完畢以后，潛水人員下水再一次對底板摸底，將有漏的地方進行封堵。承臺封底采用C25水下混凝土，主墩承臺封底混凝土厚1.8 m，方量為1 414m3，分2次澆筑，第1次1.4m。水下封底混凝土采用2艘攪拌船（長大16及長大18），共3條布料桿，分32個澆筑點對稱澆注?；炷亮蟼潺R全，一切準備工作就緒后組織一次性澆注完1.4m水下封底混凝土。

預(yù)先設(shè)置在底板上的鋼管做泄水孔，保持套箱內(nèi)外水壓平衡，封底混凝土達到一定強度后封堵泄水孔。

4.4 體系轉(zhuǎn)換及第2次干封底

為確保承臺混凝土澆筑的安全，必須進行體系轉(zhuǎn)換。封底混凝土達到強度后，抽水，清理封底混凝土表面松散層，主墩承臺在標高為-1.6 m處的護筒上焊接2I36a工字鋼牛腿，將預(yù)置的精軋螺紋鋼上螺母擰緊在牛腿上，準備進行第2次封底混凝土澆筑。

為保證牛腿焊接質(zhì)量，要將鋼護筒外壁的雜物清理干凈。牛腿開50毅單面坡口與鋼護筒焊接，焊縫高12mm，焊縫應(yīng)緊密、均勻和滿焊。

體系轉(zhuǎn)換后進行第2次0.4 m厚的封底混凝土干澆筑，其中主墩第2次封底混凝土共313.28 m3，邊輔墩第2次封底混凝土共222.8 m3。

4.5 承臺鋼筋安裝及混凝土澆筑

承臺鋼筋采用HPB235、HRB400、HRB335，承臺最外層鋼筋及其露頭拉筋采用不銹鋼鋼筋。直徑>20 mm的鋼筋采用機械連接[4]，接頭為玉級接頭，不銹鋼鋼筋采用不銹鋼鋼筋連接器。

同時，由于鋼筋用量較大，鋼筋網(wǎng)格、層次較多，為保證設(shè)計鋼筋能放置正確和混凝土澆筑質(zhì)量，除架立鋼筋外，用短鋼筋頭架立各層鋼筋網(wǎng)片，做到上下層網(wǎng)格對齊，層間距正確，并確保鋼筋的保護層厚度[5-6]。

主墩承臺：一級承臺分3層澆筑，第1層1.5m，澆筑混凝土方量約1 326 m3，第2層2 m，澆筑方量約1 768 m3，第3層1.5 m，澆筑方量約1 326 m3；二級承臺分2層澆筑，每層澆筑高度2 m，第1層澆筑方量1 147 m3，第2層澆筑方量566 m3。在混凝土澆筑前進行腐蝕監(jiān)控系統(tǒng)、防雷系統(tǒng)的安裝及準確預(yù)埋索塔底座的預(yù)埋件。

邊輔墩承臺：一級承臺分2次澆筑，第1次1.75 m（1 010 m3），第 2 次 1.75 m（1 010 m3）；二級承臺1次澆筑，澆筑厚度2.5m。

澆筑第1層混凝土對于承臺套箱有很大的意義。第1層混凝土的澆筑成功可以說套箱施工的基本問題得以解決。為保證第1層混凝土澆筑成功，在技術(shù)工藝上應(yīng)采取以下措施：

1）根據(jù)潮汐選擇合適的澆筑時間。2）優(yōu)化澆筑順序。3）優(yōu)選混凝土配合比（如初凝時間、坍落度指標）等。

4.6 承臺防腐施工

二級承臺表面采用硅烷浸漬進行防腐，主墩承臺涂裝面積共2 663.4m2，過渡墩、輔助墩承臺涂裝面積共2 210m2。防腐施工前對承臺表面進行處理，進行噴涂試驗和檢測，檢測結(jié)果符合設(shè)計要求及規(guī)范規(guī)定后，再進行全面施工。

4.7 犧牲陽極構(gòu)造施工

通航孔橋鋼管樁的陰極保護采用手鐲形環(huán)狀陽極組，共112組。犧牲陽極直接安裝在承臺下部的鋼管復(fù)合樁上。安裝時間控制在鉆孔區(qū)平臺拆除完成、套箱底板下放前，采用水下施工的方式進行安裝，安裝位置在最低潮位以下30 cm處，可根據(jù)潮汐變化適當(dāng)調(diào)整陽極安裝的水平位置。安裝前，首先要對鋼管樁側(cè)壁附著物進行清除，再將陽極組用環(huán)狀鋼帶相連，預(yù)制成管箍形結(jié)構(gòu)，鋼帶用高性能涂層保護，履帶吊起吊將陽極組套入鋼管樁，下沉至設(shè)計高度后，由潛水員在水下將管箍與鋼管固定，同時用水下焊接方式實現(xiàn)犧牲陽極與鋼管的電導(dǎo)連，焊接點用SLF涂層防護完成安裝。

5 結(jié)語

江海直達船航道橋承臺施工處于外海，風(fēng)浪及潮汐情況復(fù)雜，通過采用先進可靠的材料、設(shè)備，整個工藝技術(shù)先進，經(jīng)濟合理，切實可行，安全可靠。

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[1]中交水運規(guī)劃設(shè)計院.港珠澳大橋主體橋梁工程DB01標段施工圖設(shè)計[R].2012.CCCC Highway Consultants Co.,Ltd.Construction drawing design of DB01 section of the main bridge project of Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge[R].2012.

[2] 交通部第一公路工程總公司.橋涵 [M].北京：人民交通出版社，1999.Ministry of Communications First Highway Engineering Co.,Ltd.Bridge and culvert[M].Beijing:China Communications Press,1999.

[3]JTG/T F50—2011，公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].JTG/T F50—2011,Technical specification for construction of highway bridge and culverts[S].

[4]JG 171—2005，墩粗直螺紋鋼筋接頭[S].JG 171—2005,Parallel thread rebar splice with upsetting end[S].

[5] 楊嗣信.建筑工程模板設(shè)計手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1997.YANG Si-xin.Architectural engineering template design manual[M].Beijing:China Architecture&Building Press,1997.

[6] 毛瑞祥，程翔云.公路橋涵設(shè)計手冊：基本資料[M].北京：人民交通出版社，1993.MAO Rui-xiang,CHENG Xiang-yun.Road bridge design manual:basic information[M].Beijing:China Communications Press,1993.工程師擬納入國家注冊造價工程師體系統(tǒng)一考慮，可見水運工程造價從業(yè)人員管理正逐步向權(quán)威化、規(guī)范化發(fā)展。