大型橋梁水中承臺(tái)套箱施工技術(shù)

何錦俊

摘 要：某高速公路大橋跨徑組成為（2×25）m+（88+150+88）m+（3×25）m，其主墩采用整體式水中承臺(tái)，承臺(tái)長(zhǎng)25m、寬9.2m、高4.5m。文章通過(guò)技術(shù)分析及多種方案比選后，采用套箱整體下放后澆筑成型的施工工藝進(jìn)行作業(yè)，克服了水中作業(yè)難、空間小等困難，最終順利完成施工，可為今后類似工程的施工提供技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：承重系統(tǒng)安裝 模板安裝 封底砼施工

1.引言

隨著我國(guó)高速公路建設(shè)的不斷發(fā)展，大型橋梁的設(shè)計(jì)、施工技術(shù)也在不斷地提高、完善。其中，水中墩臺(tái)施工一直是大型橋梁施工建設(shè)的重點(diǎn)、難點(diǎn)。如何在承臺(tái)施工過(guò)程中減小作業(yè)難度、降低水流影響、提高施工效率，是施工技術(shù)研究主要考慮的方向。

2.施工簡(jiǎn)介

本項(xiàng)目承臺(tái)施工采用套箱整體下放澆筑成型的施工工藝，通過(guò)兩次封底，體系轉(zhuǎn)換后利用牛腿反吊。先利用在樁基鋼護(hù)筒上的上承重吊架實(shí)現(xiàn)套箱的下放和第一次封底砼施工，第一次封底完成后，抽干水后在樁基護(hù)筒上焊接牛腿，將上承重系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到牛腿上。而后進(jìn)行承臺(tái)分層澆筑。待承臺(tái)施工完畢后，拆除套箱。

3.主要施工工藝

3.1套箱承重系統(tǒng)安裝施工

套箱承重結(jié)構(gòu)上面部分在體系轉(zhuǎn)換前為雙拼I36a、貝雷架，體系轉(zhuǎn)換后為雙拼I25a牛腿，下承載系統(tǒng)為雙拼I25a、雙拼I36a。

（1）上承重梁：體系轉(zhuǎn)換前通過(guò)樁基護(hù)筒，在橫橋向擺放4組單層兩排工字鋼組合梁，與鋼護(hù)筒固定牢固，其上縱橋向布置10組雙拼I36工字鋼。

體系轉(zhuǎn)換后利用護(hù)筒上的牛腿（雙拼I25a）作為上承重結(jié)構(gòu)。

（2）下承重梁：下承重梁采用10條雙拼I36a工字鋼主梁，主梁?jiǎn)螚l10.5m，在場(chǎng)地內(nèi)拼接好再轉(zhuǎn)運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)拼裝。

（3）焊接牛腿：在主墩樁基礎(chǔ)施工過(guò)程中，在低潮位時(shí)焊接安裝臨時(shí)安裝牛腿。主墩樁基砼灌注完后立即拆除承臺(tái)范圍內(nèi)的樁基施工平臺(tái)，將鋼護(hù)筒割平，每個(gè)墩的所有鋼護(hù)筒標(biāo)高保持一致。

（4）安裝底梁：平臺(tái)拆除完成后，馬上進(jìn)行底梁的安裝，先放置雙拼I25a底次梁，然后在其上放置底梁長(zhǎng)10.5m雙拼I36a主梁。

（5）安裝底板：底板有25塊，為方便安裝，底板與底板預(yù)留16cm的濕接縫，底板與護(hù)筒之間預(yù)留8cm空隙。底板與護(hù)筒間的空隙通過(guò)預(yù)先加工好的環(huán)形箍進(jìn)行封堵。環(huán)形鋼箍預(yù)先放在底板上，等套箱下放完畢后再派潛水員下水進(jìn)行安裝鎖緊。

（6）安裝上承結(jié)構(gòu)：待套箱模板安裝完成后，便可進(jìn)行上承結(jié)構(gòu)的安裝。在橫橋向擺放4組單層兩排貝雷架，梁應(yīng)與鋼護(hù)筒固定牢固。再在安裝好的貝雷架上安裝縱橋向的10組雙拼I36a工字鋼。

（7）安裝吊桿：上承重安裝好后，穿上吊桿并拉緊。在安裝吊桿時(shí)，將體系轉(zhuǎn)換牛腿工字鋼（雙拼I25a）和墊板及螺母一起穿上，作業(yè)時(shí)隨套箱一起下放。

待澆筑完第一層封底并抽干水后，再在樁基鋼護(hù)筒上焊接雙拼I25a將上承重體系轉(zhuǎn)換到牛腿上。

3.2模板安裝

模板在工廠已經(jīng)分塊預(yù)制好，在場(chǎng)地內(nèi)拼成6m高后利用平板車運(yùn)至平臺(tái)進(jìn)行拼裝。模板根據(jù)測(cè)量組預(yù)先在底板上放樣出的承臺(tái)輪廓線進(jìn)行定位安裝，并嚴(yán)格按順序進(jìn)行安裝。為防止漏水，模板間的法蘭接頭增加3mm厚的橡膠墊，打緊螺絲后再涂玻璃膠。模板拼裝完成后馬上安裝外圈梁和內(nèi)撐系統(tǒng)。

3.3套箱下放

套箱下放時(shí)總重約162t，吊桿用φ32精扎螺紋鋼，共20根，采用50t螺旋千斤頂下放套箱。下放工況驗(yàn)算如下：

套箱下放時(shí)，反力梁采用雙拼I25工字鋼，下放時(shí)的平均吊點(diǎn)受力為8.1t，在此考慮其不均勻性，按照20t每個(gè)點(diǎn)的下放進(jìn)行計(jì)算。建模計(jì)算見(jiàn)式（1）。

支反力分別為：1 0 0 k N、100kN。

雙拼I25工字鋼的承載力見(jiàn)式（2）。

結(jié)論：安全系數(shù)滿足受力要求。而變形接近于0，滿足變形要求。

在下放前先將套箱向上提起5cm，然后割除牛腿，開(kāi)始下放。用20個(gè)50T的螺旋千斤頂，每2個(gè)作為一組，通過(guò)千斤頂反力梁分別控制20條吊桿，頂升千斤頂，反力梁采用雙拼I25a工字鋼。依靠該20條吊桿上的反力梁擋位螺母提住整個(gè)套箱，然后松開(kāi)各吊桿上承重螺母，使之上移10cm左右，慢慢松千斤頂，吊桿上承重螺母重新受力時(shí)，整個(gè)套箱已被下放10cm左右。如此反復(fù)，直到套箱到達(dá)指定的位置。

下放時(shí)設(shè)置專人統(tǒng)一指揮，統(tǒng)一協(xié)調(diào)下放的行程。下放時(shí)，吊桿統(tǒng)一做好刻度，刻度以10cm為標(biāo)準(zhǔn)間距，由于下放行程較長(zhǎng)，每下放50cm的行程均由測(cè)量組復(fù)測(cè)整個(gè)套箱模板頂面的標(biāo)高，及時(shí)調(diào)整整個(gè)套箱的水平，避免吊桿和底梁受力不均勻。整個(gè)下放過(guò)程分為兩步進(jìn)行：第一步為下放2.5m的行程后，將螺母擰緊；第二步為用螺旋千斤頂再下放1.5m的行程到標(biāo)高，擰緊承重螺母；然后拆除反力梁，同時(shí)派潛水員下水將樁基護(hù)筒和底板間的空隙使用鋼圍箍封死，準(zhǔn)備進(jìn)行承臺(tái)封底。

3.4封底砼施工

本項(xiàng)目承臺(tái)封底分為兩次進(jìn)行，第一次0.8m厚，為水下封底；第二次封底0.2m厚，采用干封，在完成第一次封底后焊接牛腿進(jìn)行體系轉(zhuǎn)換。

承臺(tái)面積大，澆筑點(diǎn)多，澆筑時(shí)間較長(zhǎng)，因此混凝土控制的主要指標(biāo)為初凝時(shí)間長(zhǎng)、和易性好。澆筑時(shí)由中間向兩端進(jìn)行，澆筑連續(xù)、一次成型。澆筑施工全程安排測(cè)量人員進(jìn)行觀測(cè)，并控制封底標(biāo)高。

3.5體系轉(zhuǎn)換

第一次封底砼順利澆筑，在經(jīng)過(guò)3d時(shí)間的等強(qiáng)后開(kāi)始抽水。驗(yàn)算此時(shí)套箱受力情況如下：

通過(guò)橋梁結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件Midas對(duì)面板結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元計(jì)算，并分析相關(guān)數(shù)據(jù)，得出：

套箱中的水抽干后，馬上進(jìn)行體系轉(zhuǎn)換牛腿的焊接。牛腿焊接時(shí)嚴(yán)格控制焊接質(zhì)量和精度。

牛腿焊接好后，緊跟著進(jìn)行體系轉(zhuǎn)換，具體做法如下：向下擰緊精扎螺紋鋼螺母，注意各個(gè)點(diǎn)的螺母都要收緊，然后開(kāi)始松掉吊架上的螺母，順序應(yīng)遵循從中間到兩端的原則，待所有螺母都松掉之后，表示已完成體系轉(zhuǎn)換，即可拆除上吊架體系，隨后進(jìn)行承臺(tái)主體施工。

3.6套箱拆除

承臺(tái)施工完畢后進(jìn)行套箱拆除。套箱拆除是本項(xiàng)目施工安全的一個(gè)重大危險(xiǎn)源，所以每一個(gè)步驟都要求施工人員小心謹(jǐn)慎，按部就班。

拆除前首先清除鋼套箱四周及頂部雜物，并解除鋼套箱與鋼套箱外圍側(cè)平臺(tái)鋼管樁的施工臨時(shí)連接。

鋼套箱拆除順序與安裝順序相反，先拆除圈梁，后拆除模板，模板的拆除順序則與安裝順序相同。首先用履帶吊（或手拉葫蘆）吊住該塊模板，然后利用小平臺(tái)（或小船）人工拆除模板間的螺栓和對(duì)拉螺桿，最后完成吊運(yùn)。

4.工藝效用

本項(xiàng)目主墩承臺(tái)在安全及質(zhì)量方面都能得到較好控制的情況下，從樁基平臺(tái)開(kāi)始拆除到承臺(tái)澆筑后套箱拆除完畢，用時(shí)45d，有效縮短了施工周期，成功避開(kāi)了賀江的洪澇期，推進(jìn)了該橋的下構(gòu)施工。施工實(shí)踐證明，本套箱施工工藝可行性較高，較之鋼板樁圍堰等傳統(tǒng)施工工藝在安全、質(zhì)量以及進(jìn)度方面有明顯的優(yōu)勢(shì)。對(duì)工程的節(jié)約、進(jìn)度的促進(jìn)有比較積極的推進(jìn)作用，具備較高的應(yīng)用價(jià)值。

5.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，賀江大橋作為廣佛肇高速公路D段重點(diǎn)先行工程，是線路通車的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。本項(xiàng)目通過(guò)對(duì)承臺(tái)套箱施工工藝的優(yōu)化，克服了水中施工的各種難題，提高了施工效率，縮短了施工周期，為大橋順利完工打好堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，而該套箱施工工藝的順利實(shí)施，也能給后續(xù)同類型工程的施工提供技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。

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