乌石北江特大桥无覆盖层河床承台无底套箱施工浅析

摘要：文章通过乌石北江特大桥无覆盖层河床承台无底套箱施工经验，证明无覆盖层河床承台无底套箱施工相结合的施工工艺是成功的。

关键词：桥梁施工；双塔斜拉桥；混凝土

一、概述

乌石北江特大桥主桥为130m+248m+130m预应力混凝土边箱梁双塔斜拉桥，主桥长508m，94#主墩承台呈哑铃形状，两边为19.6m×15.6m矩形承台，两承台用19.6×6.6m的系梁相连接。设计变更后的承台底标高为36.500m，顶标高为42.500m，承台高为6m；系梁底标高为38.000m，顶标高为42.500m，系梁高为4.5m。整个承台及系梁采用的主要材料为C40混凝土。

大桥采用桩基的钻渣沿着套箱的四周进行填筑调平。为保证封底混凝土高度，确保封底质量，经计算，封底砼厚度为2m，调平填筑带顶标高为34.50m，承台底标高提高2.52m至36.50m。调平填筑带的断面图如下图。

二、施工准备

由于要清除承台及系梁范围内有碍承台、系梁钢套箱施工的平台部分，其中包括阻碍承台及系梁施工的横向联结焊管、型钢和钢管桩。

为了承台及系梁后续施工方便，水上施工平台保留，使用履带吊进行钢套箱的安装工作。

三 乌石北江特大桥94#主墩承台施工

3.1 钢套箱安装

本方案所采用的承台、系梁钢套箱均为无底套箱，实行水上分块拼装，利用60t液压千斤顶整体下放。承台的拼装平台梁采用I56/2I56a工字钢，系梁的拼装平台梁采用I45工字钢。承台、系梁钢套箱的下放承重梁构均为双拼I56工字钢，用φ32mm精轧螺纹钢做吊杆连接。承台钢套箱的下放承重梁构安装在插设于桩基内D800mm的焊管上，拼装平台梁安装在桩基钢护筒和施工平台的钢管桩牛腿上；系梁钢套箱的下放承重梁构安装于平台钢管桩D800的接高焊管上，拼装平台梁架在焊管侧牛腿上，通过对工况分析，承台、系梁钢套箱受力计算详见附件计算书，下放承重梁和拼装平台梁的布置见施工图纸。

1）拼装平台梁

承台和系梁钢套箱的拼装平台梁分别采用I56和I45工字钢，为了装拆施工方便，经计算，承台钢套箱纵桥向拼装平台梁通长架设在桩基钢护筒顶，横桥向拼装平台梁分段架设在桩基钢护筒和施工平台的钢管桩牛腿横梁上，其中在桩基钢护筒顶加垫2cm厚的钢板来避免受力过度集中并采用[10槽钢在钢板上加焊拼装平台梁的限位卡。系梁钢套箱拼装平台梁架在下放钢护筒两侧的牛腿上。具体布置见施工图纸。

2）下放承重梁

承台钢套箱采用每2I56工字钢为一榀作为下放承重梁，纵向和横向均为两榀，纵横交错安装在下放钢护筒顶，因为横桥向的下放承重梁悬臂长度较大而造成弯矩引起的应力过大，所以需要在长悬臂端下放钢护筒支点两侧的承重梁上、下底面加焊2cm厚的等宽钢板进行加强，钢板的长度为8m，四榀I56工字钢共同承受吊杆传来的全部荷载。

系梁钢套箱也采用每2I56工字钢为一榀作为下放承重梁，纵向设三榀，均安装在三排下放钢护筒顶，三榀I56工字钢共同承受吊杆传来的全部荷载。

在下放钢护筒顶加垫2cm厚的钢板来避免受力过度集中并采用[10槽钢在钢板上加焊下放承重梁的限位卡。

3）吊杆

承台、系梁钢套箱的吊杆均采用φ32mm精轧螺纹钢，吊杆从2I56工字钢中穿过，连接到钢套箱的吊环上，支承点以螺母和垫板固定。

4）侧模

承台、系梁钢套箱的侧模的高度为9m，各块套箱侧板通过φ14螺栓连接起来，模板与模板接头处加装3mm橡皮垫，以增加套箱模板的密水性。模板面板采用6mm的钢板，加劲肋采用6mm钢板，纵向加劲采用2[16a槽钢，横向加劲采用2[20a槽钢。

根据现场履带吊或汽车员的起重能力和平板车的运输能力，并考虑到施工效率及方便性，直线段的标准模板可以先在岸上拼装平4m×6m的大块模板并用加劲槽钢进行加劲后用平板车运到施工平台然后起吊拼装，弧线段模板因为弦长较长，所以不需先拼成大块模板，但在运输前也需先焊接加劲槽钢以防运输和起吊过程中发生过大变形。

在拼装平台梁上拼装承台钢套箱的侧模时，可以先吊装直线段大块模板，然后再吊装弧线段模板，并且是分为三圈逐圈拼装。

5）内撑系统

承台内撑系统属梁杆组合式，共设两道，一道设于标高39.50m处，另一道设于标高43.00m处，内撑系统分为撑杆与圈梁两部分，位于承台混凝土浇注箱的下层内撑圈梁采用I45b双拼工字钢制作，而两封头板间的空腔第一层内撑圈梁则采用][20a双拼槽钢制作，2I45工字钢圈梁的撑杆均采用D530钢管制作，而][20a槽钢圈梁的内撑杆则采用D273钢管制作，上层内撑系统不设圈梁，位于承台混凝土浇注箱的下层内撑杆均采用D530钢管制作，两封头板间的空腔第二层内撑杆采用D273钢管制作，杆梁组合成整体稳定框架结构，共同抵抗模板外水压力，保证承台施工处于无水状态的安全性；内撑系统随模板一起下放，于承台施工完毕以后，上、下层内撑均可回收利用。

系梁钢套箱内撑系统也属梁杆组合式，下层圈梁系统及撑杆分别采用I45b双拼工字钢和D530钢管制作，设于标高41.00m处；上层内撑不设圈梁，撑杆采用][20a双拼槽钢制作，设于标高43.30m处。

6）对拉杆

为防止承台施工时北江水位低于设计汛期的高水位和浇注承台混凝土对侧模的压力过大而造成承台钢套箱向外变形过大，所以设置了两层对拉杆。因为受到桩基钢护筒的影响，所以对拉杆必须待承台钢套箱下放到位后才能安装，对拉杆采用φ25圆钢制作。

系梁钢套箱的待浇段对拉杆采用φ25圆钢制做，设三层，分别位于标高41.50m，38.50m和36.00m处；先浇段对拉杆也采用D25圆钢制做，设九层，分别位于标高42.80m，42.30m，41.30m，40.30m，39.30m，38.30m，37.30m，36.30m，35.30m处。内撑系统和待浇段对拉杆随模板一起下放，承梁钢套箱下放到位后再安装先浇段对拉杆并预紧。所以在承台混凝土浇注前要预留系梁钢套箱的先浇段对拉杆预留孔，预留孔的埋设位置见施工图纸。

四 清基及封底混凝土施工

1）清基

钢套箱下放到位后，再次确认钢套箱底部是否与封底基础接触平稳，如出现大的空隙应及时复测围堰顶标高，围堰顶标高确认无误后对大空隙可采取局部压填速凝砼以堵住空隙确保封底成功。

2）封底混凝土施工

封底混凝土不仅起隔水作用，还利用其作为承台施工时固定钢套箱位置装置，所以要求封底混凝土浇注质量、均匀度良好，不能出现薄弱地方，以免引起漏水等问题。钢套箱封底质量的好坏直接影响到承台及系梁的施工质量及工期。

灌注钢套箱封底混凝土属于水下混凝土施工，其中，承台、系梁钢套箱的封底混凝土方量分别为600m3（单个承台）和165m3，保证灌注施工时间均控制在10小时以内。

灌注设备主要包括泵机2台、漏斗2个、导管10套、5T手拉葫芦4个、振动器若干。

a）混凝土的配合比及混凝土质量要求

封底混凝土标号为C30，封底厚度为2m，封底混凝土性能指标：

⑴坍落度18-22cm，尽量控制在22cm；

⑵初凝时间16-20小时；

⑶和易性、泵送性良好。

主要考虑到承台面积较大，灌注点较多，而输送泵少造成灌注时间长，故要求初凝时间长、和易性好。

b）混凝土导管的布置及灌注

设置2排泵管，分别往上水方向和下水方向延伸。灌注点按照扩散半径为4.0m布置，承台和系梁分别设15个和5个灌注点，顺序按照下图布置。

21 承台和系梁水下封底灌注点布置图

按水下混凝土的灌注要求，采用剪球的施工工艺。导管内径为30cm，导管口离封底底面50cm。导管隔水球采用预制混凝土球，直径比导管口的直径小1.5～2cm。灌注前先用铁线把球吊放到导管内离水面约50cm高处，上端穿过漏斗系于斗外。待导管上的漏斗装满浆后把铁线剪断，这样能保证首批混凝土埋住导管，第一斗混凝土方量为20m3。灌注封底混凝土应连续作业，灌注时应使导管固定，防止水动摇影响，一次灌注到位。

c）混凝土面标高的测定

混凝土面标高的测定是非常重要的环节，整个混凝土灌注过程都要测量，目的：A、判断某个导管布置点是否可以终止灌注（导管口，要求混凝土厚1.85m-1.95m）。B、灌注时，可以根据测量判断是否漏浆，及时作出处理。q

封底混凝土浇注过程中，要对混凝土面进行“勤测、勤量”，经常用钢尺复核测量绳的长度。混凝土面测量后，将数据及时报告现场总指挥，以指导封度混凝土浇注。测点布置：1）导管附近；2）灌注半径处（R=3.5m）；3）加测桩基护筒周围，以1m为间距；4）侧板边每1m为间距。

灌注完成后，检测各个灌注点是否有凹陷不均匀处，如有应补灌浆处理。为确保混凝土密实和表面平整，可采用ZN型电动软轴行星插入式混凝土振动器对封底混凝土进行振捣。应严格控制封底混凝土顶面标高的高差不超过10cm。

灌注封底混凝土各个环节都不能疏略，保证封底绝对成功。