青山長(zhǎng)江大橋副航道橋大體積深水承臺(tái)施工技術(shù)分析

付曉鵬 劉蕾 嚴(yán)汝輝

摘要：文章結(jié)合青山長(zhǎng)江大橋副航道橋工程實(shí)例，分析了橋墩承臺(tái)大體積、大埋水深的特點(diǎn)，介紹了鎖口鋼管樁圍堰的設(shè)計(jì)和承臺(tái)施工方案，闡述了承臺(tái)施工技術(shù)與質(zhì)量控制要點(diǎn)，并根據(jù)實(shí)際施工過程驗(yàn)證了承臺(tái)施工工藝與大體積混凝土溫度控制措施均滿足要求。

關(guān)鍵詞：橋梁工程;深水承臺(tái);施工技術(shù);鎖口鋼管樁圍堰;大體積混凝土;溫度控制

中圖分類號(hào)：U443.25 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2019.08.029

文章編號(hào)：1673-4874（2019）08-0107-04

0引言

深水承臺(tái)是涉水大跨度橋梁下部結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵工程，其施工方案的選擇受工期、造價(jià)、可操作性等因素影響。橋梁深水承臺(tái)施工常用鋼板樁圍堰、鋼管樁圍堰、鋼吊箱圍堰、鋼套箱圍堰等方法。深水承臺(tái)的不同圍堰施工方法各有特點(diǎn)和適用條件，施工中應(yīng)根據(jù)實(shí)際地質(zhì)、水文、材料、設(shè)備等條件，綜合考慮各種因素進(jìn)行比選，以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性、安全性。本文以青山長(zhǎng)江大橋副航道橋43#墩右幅承臺(tái)為例，詳細(xì)闡述深水承臺(tái)鋼管樁圍堰施工技術(shù)。

1工程概況

青山長(zhǎng)江大橋副航道橋?yàn)槲蹇邕B續(xù)梁橋，橋跨布置為65m+3×110m+65m，設(shè)計(jì)為分離式雙幅橋，橋面總寬41.0m，中間設(shè)置50cm的空隙，立面布置如下頁圖1所示。橋墩為鋼筋混凝土實(shí)體墩，橋墩由南往北編號(hào)為38#～43#，主墩39#～42#墩寬度為11.0m，壁厚3.5m，單幅橋墩下部采用17.0mx 10.75m矩形承臺(tái)，承臺(tái)高4.0m，下面布置6根Ф2.5m鉆孔樁;交接墩38#、43#墩壁厚從上至下由4.0m變?yōu)?.5m，單幅橋墩下部采用13.6 mx 8.6 m矩形承臺(tái)，承臺(tái)高3.5m，下面布置6根直徑Ф2.0m的鉆孔樁。43#墩右幅承臺(tái)構(gòu)造如下頁圖2所示。

主墩承臺(tái)體積為731m，交接墩承臺(tái)體積為409.4m，均屬于大體積承臺(tái)。六個(gè)承臺(tái)的埋水深度為8.0～11.1m（以施工期間設(shè)防洪水位計(jì)算），均屬于深水承臺(tái)，這使得北漢副航道橋承臺(tái)的施工技術(shù)復(fù)雜，質(zhì)量、安全控制難度大。

2承臺(tái)總體施工方案

副航道橋橋位處覆蓋層自上而下依次為厚約11.5m的松散～稍密粉細(xì)砂、厚約11.0m的稍密～中密粉細(xì)砂。根據(jù)水文、地質(zhì)等情況分析，決定采用鎖口鋼管樁圍堰。根據(jù)泄洪需要和施工安全考慮，確定承臺(tái)施工期間設(shè)防洪水位為+19.00m。

43#墩圍堰設(shè)計(jì)方案為：采用Ф630×10m、長(zhǎng)度21m的鎖口鋼管樁圍堰，鋼管材料質(zhì)為Q235B。圍堰平面凈尺寸為16。62m×11.37m，底面標(biāo)高-1.00m，插入河床土層約15m，頂面標(biāo)高+20.00m，高出設(shè)防水位1m，設(shè)置一道內(nèi)支撐圈梁，距離圍堰頂2m。

43#墩承臺(tái)總體施工方案為：加工制作鋼管樁，鉆孔樁施工完畢拆除鉆孔平臺(tái)，保留兩側(cè)支棧橋，水位低于+16.00m時(shí)在鋼護(hù)筒上安裝內(nèi)支撐拼裝牛腿，利用80t履帶吊機(jī)拼裝內(nèi)支撐，利用內(nèi)支撐為導(dǎo)向插打鎖口鋼管樁。圍堰合龍后，進(jìn)行水下吸泥、清基，灌注封底混凝土。在不高于+19.00m水位條件下進(jìn)行圍堰內(nèi)抽水，鑿除樁頭，綁扎承臺(tái)鋼筋，安裝冷卻水管與模板，澆筑混凝土，完成承臺(tái)施工，冷卻水管通水降溫。

3承臺(tái)施工技術(shù)

3.1鎖口鋼管樁圍堰施工

3.1.1鎖口鋼管樁加工

鎖口鋼管樁采用CT形鎖口。鎖口由螺旋管和角鋼等加工而成，加工時(shí)要嚴(yán)格保證精度，公扣與母扣軸線須成180°，轉(zhuǎn)角管成90°，鋼管與公扣采用雙面滿焊。焊接時(shí)，為了提高強(qiáng)度，并防止?jié)B水，在母扣兩側(cè)每隔1m焊接一道鋼板，板厚為1cm。

3.1.2鎖口鋼管樁安裝

鉆孔樁施工完畢后，拆除平臺(tái)面板結(jié)構(gòu)，保留兩側(cè)支棧橋，在樁基鋼護(hù)筒上安裝內(nèi)支撐拼裝牛腿，定出圍堰內(nèi)外框線，并沿內(nèi)外框線安裝導(dǎo)向圈梁。利用內(nèi)支撐作導(dǎo)向插打鋼管樁，插打步驟為：吊樁→插打→糾偏→合龍。插打過程中須嚴(yán)格控制鋼管樁樁身垂直度。

3.1.3鎖口止水

圍堰合龍后進(jìn)行鎖口止水，制備低標(biāo)號(hào)砂漿，把油布袋安放到鎖口內(nèi)，然后緩慢把砂漿灌注到不透水油布袋中，灌滿即完成鎖口止水。

3.1.4吸泥、清基

布設(shè)2臺(tái)吸泥機(jī)從四周向中間移動(dòng)吸泥。吸泥時(shí)分層往復(fù)進(jìn)行，逐漸使吸泥管口接近河床面，逐步吸泥至設(shè)計(jì)標(biāo)高。在圍堰內(nèi)吸泥達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，檢查基底是否平整，并清理凸出部分。

3.1.5圍堰封底

灌注封底混凝土采用多導(dǎo)管分布法，混凝土塌落度控制在18～22cm。圍堰封底施工工序?yàn)椋捍钤O(shè)澆筑平臺(tái)一安裝料斗及導(dǎo)管一混凝土生產(chǎn)一封底混凝土灌注。根據(jù)計(jì)算分析，43#墩圍堰封底混凝土厚度為2.5m，約472m。封底施工須連續(xù)作業(yè)，所需的砂石、水泥等材料按照20%的富余量準(zhǔn)備。

封底施工平臺(tái)利用鉆孔樁平臺(tái)，采用直徑325m的快速卡口垂直提升導(dǎo)管，料斗直接置于施工平臺(tái)的支撐架上，導(dǎo)管均勻布置，采用手拉葫蘆吊掛于支撐架上。圍堰封底混凝土下料點(diǎn)共布置12個(gè)。

封底混凝土澆筑順序?yàn)橄壬嫌魏笙掠危⒁淮涡詽仓瓿?。封底前，調(diào)整導(dǎo)管下口與河床面距離為20cm。根據(jù)導(dǎo)管底口混凝土需要埋深計(jì)算分析，首批混凝土為7.7m，擴(kuò)散半徑≤3.5m。封底過程中，導(dǎo)管停注時(shí)間≤30min，導(dǎo)管混凝土埋深≥60cm。封底完成后，須檢測(cè)混凝土厚度，厚度應(yīng)不小于設(shè)計(jì)值，混凝土強(qiáng)度達(dá)到25MPa后，把圍堰內(nèi)的水抽出，將混凝土面整平。

3.1.6圍堰監(jiān)測(cè)

圍堰監(jiān)測(cè)內(nèi)容主要包括河床沖淤變化、圍堰沉降、圍堰變形等。河床沖淤采用測(cè)深儀進(jìn)行觀測(cè);圍堰沉降采用N2級(jí)以上的精密水準(zhǔn)儀觀測(cè);圍堰變形采用J2光學(xué)經(jīng)緯儀或全站儀觀測(cè)。鋼管樁插打到位后在鋼管樁頂部設(shè)置觀測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)，對(duì)圍堰吸泥、抽水等各狀態(tài)變化時(shí)進(jìn)行水平位移、高程觀測(cè)，觀測(cè)數(shù)據(jù)每天記錄一次。監(jiān)測(cè)預(yù)警值以累計(jì)變化量和變化速率進(jìn)行雙控，每5d對(duì)圍堰周邊沖刷情況進(jìn)行測(cè)量，預(yù)警值為：沖刷深度超2m，累積水平位移25mm，累計(jì)沉降30m。

3.2承臺(tái)施工

3.2.1準(zhǔn)備工作

采用人工與機(jī)械相結(jié)合方式，以環(huán)切法工藝鑿除樁頭，樁頭上部采用小型鑿巖機(jī)鑿除。為了保證在鑿除樁頭中不擾動(dòng)設(shè)計(jì)樁頂以下的混凝土，鑿至距樁頂標(biāo)高20cm處時(shí)，換用人工鑿除。

3.2.2鋼筋工程

承臺(tái)鋼筋在車間加工并運(yùn)至圍堰內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)綁扎。底部的第一層主筋綁扎前，安裝定位支撐筋，并墊保護(hù)層墊塊，保證底層鋼筋定位準(zhǔn)確不下沉。承臺(tái)頂層鋼筋安裝時(shí)，為保證鋼筋定位準(zhǔn)確不下沉，且在混凝土澆筑過程不變形，在頂層鋼筋下面先安裝一排與頂層鋼筋方向垂直的支撐鋼筋，并與承臺(tái)豎向鋼筋焊接固定。

3.2.3冷卻水管及測(cè)溫點(diǎn)位布置

冷卻水管采用直徑Ф60mm的圓鋼管，沿豎向布置3層，層間距1.0m，頂、底層管網(wǎng)至承臺(tái)外表面距離為0.75m，每層冷卻管的進(jìn)、出水口相互錯(cuò)開，間距>1.0m。冷卻水管平面布置如圖3所示。冷卻水管安裝完成后進(jìn)行水密試驗(yàn)，不得漏水。在澆筑混凝土?xí)r開始通冷水，持續(xù)14d，管中水速由混凝土水化熱試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況決定。溫度控制完成后，冷卻管用C40水泥漿密封。

3.2.4模板加工與安裝

3.2.4。1模板加工

根據(jù)承臺(tái)尺寸、工期要求、循環(huán)周轉(zhuǎn)數(shù)次，模板由專業(yè)鋼結(jié)構(gòu)加工廠采用6mm鋼板加工，模板間采用M20螺栓連接，保證模板具備足夠的強(qiáng)度和剛度。

3.2.4.2模板安裝

模板安裝前表面應(yīng)打磨光滑平整，涂脫模劑。在墊層上測(cè)放出承臺(tái)角點(diǎn)，并測(cè)出角點(diǎn)標(biāo)高，對(duì)模板底部墊層面進(jìn)行處理，便于調(diào)平模板下口，確保模板底部處于同一水平面。模板采用對(duì)拉螺桿配合螺母加固，模板的螺栓孔要與相連主筋位置對(duì)準(zhǔn)，以保證拉桿螺栓與主筋在同一直線上。拉桿套PVC管，模板拆除后割除拉桿，用砂漿封閉。模板安裝完畢后，在模板外側(cè)，采用頂托頂緊。

3.2.5混凝土施工

3.2.5.1混凝土生產(chǎn)

為保證混凝土快速、連續(xù)施工，采用1座2×120HZS攪拌站生產(chǎn)供應(yīng)混凝土，配置6臺(tái)混凝土攪拌車進(jìn)行運(yùn)輸，配置1臺(tái)汽車泵進(jìn)行混凝土泵送?；炷猎牧习凑账璧?.2倍進(jìn)行備料。承臺(tái)采用C35混凝土，配合比如表1所示，坍落度要求為16～20cm.

3.2.5.2混凝土澆筑

承臺(tái)混凝土澆筑采用斜面分層法，即按一定厚度（每層30cm）、順序和方向分層澆筑，采用插入式振動(dòng)器將混凝土振實(shí)?；炷恋暮鸵仔皂殗?yán)格控制，入模時(shí)自由下落高度不超過2m。

3.2.5.3混凝土養(yǎng)護(hù)

混凝土灑水養(yǎng)護(hù)時(shí)間一般為14d，強(qiáng)度達(dá)到2.5MPa后，且溫度、內(nèi)外溫差滿足規(guī)范要求后拆除模板，然后在基坑蓄水繼續(xù)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

3.2.6大體積混凝土溫度控制

混凝土澆筑過程中，當(dāng)冷卻水管埋深>50cm時(shí)即采用按溫控方案對(duì)混凝土溫度進(jìn)行詳細(xì)監(jiān)測(cè)。根據(jù)實(shí)測(cè)結(jié)果，43#墩右幅承臺(tái)在普通水中降溫100h后，混凝土各項(xiàng)溫度指標(biāo)均在規(guī)范允許范圍內(nèi)。

4結(jié)語

青山長(zhǎng)江大橋副航道橋采用鎖口鋼管樁圍堰進(jìn)行大體積深水承臺(tái)施工，圍堰剛度、強(qiáng)度、打入深度及封底厚度均能滿足要求，止水堵漏效果明顯，施工過程中無變形與滲水現(xiàn)象，未發(fā)生質(zhì)量及安全事故;施工中采用環(huán)切法處理樁頭，樁頭無破損且平整;工廠加工鋼模板強(qiáng)度、剛度滿足施工要求，拆模后承臺(tái)棱角平直;混凝土采用攪拌站集中生產(chǎn)，斜面分層法澆筑，保證了施工連續(xù)、高效;采用冷卻水管法降溫可有效降低大體積混凝土溫度。