深水低桩承台双壁钢套箱施工工艺

摘要：我单位在安毛高速公路14合同段进行高坝特大桥主桥水中墩承台施工时，针对主桥水中墩位置水位高、河床地质复杂、水流速快、库区水位起落涨幅不定等等特点，采用双壁钢套箱大方案，利用钻孔灌注桩的钢管桩平台和定位钢护筒作为套箱下放、就位的作业平台和定位、导向、固定设施进行施工，总结出本工法，为今后施工同类型的深水基础提供技术指导与施工经验。

关键词：施工工艺；安全措施，设计

Abstract: my unit construction of the water dam bridge pier in the 14 contract section of hair highway, bridge pier locations for water high water level, river bed geology is complex, flow speed, water level of reservoir landing or indefinite and so on characteristics, the double-wall steel boxed programmes, use of bored pile steel pipe pile platform and the positioning steel tube as casing lowering, positioning operation platform and location, orientation, infrastructure construction, and summarized the method, to provide technical guidance and construction experience for future construction of deepwater foundation of the same type.

Keywords: construction technology; safety measures, design

中图分类号：U215.14文献标识码：A

1前言

随着我国桥梁建设的发展和科学技术的进步，跨越江河湖海、库区或深山峡谷的通行要求越来越高，而且还需满足环境景观及地理位置要求。为此，我国正处于深水大跨径桥梁建设快速发展时期，采用先进的设计和施工技术，达到节省投资、缩短工期，确保安全的目标一直是工程界所追求的，而钢套箱在桥梁深水基础施工中的应用越来越多，钢套箱这种结构型式，制造及拼装都很方便，施工速度快，质量好，因此很多桥梁的深水基础相继采用了这一结构形式。其主要目的是在施工条件恶劣的桥址处尽可能地减少水上施工工作量和作业时间，提高工程质量并缩短工期。

2 工程概况

安毛高速公路高坝特大桥横跨渚河、任河库区，大桥全长2060m，主桥为跨渚河的67.5+125+67.5m和跨任河的80+150+80m连续刚构桥。大桥由44墩2台组成，其中左幅24#、25#墩，右幅25#、26#墩为深水主墩钻孔低桩承台基础。施工最高水位为330.0 m，墩位处河床标高为307.5 m，水深达23米，承台底设计标高为313.0m，承台顶设计标高为317.0m，承台设计尺寸为12.2m（长）x10.6m（宽）x4m（高）。

面临库区汛期高水位的实际情况，高坝特大桥主桥左幅24#、25#墩，右幅25#、26#墩深水低桩承台采用双壁钢套箱施工工法，选择正确，钢套箱总体设计合理，施工计算科学正确，能保证深水承台施工的顺利进行，并能为后续墩身、连续刚构的施工奠定坚实的基础。

3 工法特点

3.1双壁钢套箱既可作为承台和墩身施工的隔水措施，又作为封底、承台施工的外模。

3.2可节约大量材料，不需要大量的设备，施工方法简便，能有效降低成本，加快施工进度。

3.3双壁钢套箱刚度好，施工简便，接缝位置螺栓连接辅以遇水膨胀橡胶止水带（静水膨胀率250%）即可形成刚劲可靠的防水结构。

3.4双壁钢套箱施工不用排水吸泥下沉，而作用于钢套箱外壁的静水压力、流水压力、波浪力则由内水平支撑承载。

3.5采用钢管桩平台和钢护筒定位的钻孔灌注桩施工和安装、下放、就位钢套箱以及水下混凝土封底，可同步进行安排施工，缩短施工工期，经济效益显著。

4 施工工艺原理

通过对桥址区河床地质、库区水位起落涨幅情况、壁仓内外水位差的分析，对双壁钢套箱稳定性、抗浮力、壁板结构自身刚度、封底混凝土强度、河床地基承载力及内支撑等进行检算，从而设计出满足要求的钢套箱，利用钢管桩平台作为临时施工平台进行拼装、下放，下放到位后进行水下封底，抽水后达到钢套箱内无水，实现承台和墩身无水施工的目的。具体见图4.1、图4.2。

5施工工艺流程及操作要点

5.1双壁钢套箱施工工艺流程（具体见图5.1.1）

5.2双壁钢套箱的设计

5.2.1设计工况

双壁钢套箱做为承台和墩身的无水施工的围水和阻水的结构，其结构设计主要是以抵抗钢套箱内外水头差为主要目的。

1双壁钢套箱施工时在悬浮下沉阶段内外水位基本一致，套箱侧板承受的水压力来自隔舱内外的水头差，此水压力值比较小，不做控制设计。

2在封底混凝土施工时，套箱内外水位仍基本保持一致，则此阶段套箱侧板承受内外水头差所产生的水压力值比较小，不做控制设计。

3在钢套箱抽水完成阶段，套箱侧壁承受内外水头差最大，为结构最不利受力状态，则此工况为侧壁结构设计控制工况。采用MIDAS软件建立空间模型计算钢套箱抗浮、封底混凝土、壁板结构（面板、面板横肋、桁架弦杆、桁架斜杆）及内支撑受力。

5.2.2钢套箱的结构布置

双壁钢套箱平面分块、竖向分节应综合考虑加工制作、运输方式、浮吊起重能力、下沉工艺等的限制条件，使分块分节后的钢套箱块体均能满足上述条件限制下的施工要求。钢套箱内水平支撑的设置应考虑侧壁承受最大水头压力时的结构要求以及避开桩位钢护筒、墩身预埋钢筋和塔吊预埋件、不妨碍封底和承台施工等因素。

5.3钢套箱的加工

钢套箱由侧壁、内支撑系统、导向定位系统组成。按设计要求在专用加工场地由专业钢结构人员进行加工，加工完成后，首先在加工场地内试拼装，检验产品加工质量，如刚度、平整度、接缝错台、接缝严密性、螺栓孔等是否满足要求，如果不满足，必须修整再次试拼装，直到达要求后，方可拆除、分块通过吊车、汽车和运输船运输至水中作业平台上。

5.4钢套箱拼装、下放、就位

钢套箱下沉顺序为：焊接钢护筒和钢管桩牛腿、搭设施工平台、挂手拉葫芦钢套箱首节壁板拼装起吊并割除钢护筒和钢管桩牛腿、下沉钢套箱钢套箱2～7节壁板拼装、下沉依次下沉钢套箱完成钢套箱的固定、定位。

在牛腿平台上定位放样，划出各侧壁块体的定位基线。组装节段侧壁块体，组装时可以分成多个工作面进行，但需对称施工，各侧壁块体按各自的基线定位，重点控制侧壁的垂直度、直线度、接缝的匹配精度。

先安装底层侧壁，待底层侧壁安装检查合格后进行下放，下放前先进行测量放样，若不合格及时要求调整直至合格方可进行钢套箱下放施工。